【研究分野】林学

【研究領域課題番号】11460063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

対照流域法 / 森林伐採 / 水収支 / 物質循環 / 水質形成 / SiO_2

【研究成果の概要】

東京大学千葉演習林袋山沢のA流域、B流域は、流域面積約1haの隣接した流域である。2流域とも70年生のスギ、ヒノキ人工林が生育していたが、1999年3月から5月にB流域の森林全てを伐採し、森林伐採の影響が流出量、水質、土砂流出、土壌水分、土壌呼吸量などにどのような影響が現れるかを、伐採流域と伐採しない対照流域の比較をしつつ調査した。
伐採後ほぼ3年経過した2001年末までに生じた変化は、次のようにまとめられる。
1)水収支観測(降水量、流出量)から、伐採後のB流域で流出量が増加した。その変化は、年間で250〜300mmで伐採流域において蒸発散量が減少したことによる。小規模の降雨時には伐採流域のピーク流量が増加したが、降雨量が大きいときのピーク流量は以前と変わらなかった。この変化は、森林伐採が流出機構に影響を与えておらず、蒸発散の減少が降雨前の初期水分状態を湿潤にしたことが小規模降雨のピーク流量を増大させていると理解される。
2)伐採による渓流水の水質変化は、硝酸態窒素の伐採後の増加が最も顕著であった。その後伐採後1年目に比べて硝酸態窒素濃度は低下しているが、伐採前に比べると依然高い値である。
3)流出土砂量に大きい変化は生じなかった。伐採した樹木の搬出が索道で行われ、地表撹乱が最小限に抑えられたためと考えられる。
4)土壌水分は、伐採後尾根部の表層で乾燥化、斜面下部で湿潤化する傾向が見られた。
5)地温は、地表面に日射が当たるようになったことに対応して、夏に伐採前よりも高温化する傾向が示された。
6)伐採地の土壌呼吸量は、伐採しない流域の林床に比べて増加したが、その増加量は伐採後に地温が上昇説明できる範囲の変化であった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】06404012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

対照流域法 / 森林の影響 / 雨水流出 / 水収支 / 蒸発散量 / 流域水収支 / エネルギー収支 / 物質循環

【研究成果の概要】

本研究は、森林がエネルギー循環、水循環、物質循環に与える影響を、対照流域法の手法を用いて詳細に解明することを目的としている。70年生のスギ、ヒノキ人工林が成立する東京大学千葉演習林内の袋山沢の南谷と北谷の2流域に試験流域を設定し、一方の流域を伐採し、両者を対比してその影響を比較する実験計画である。平成6年度から開始された本研究で、当初平成8年度に伐採を予定していたが、事前の比較データを十分取得する必要と演習林における伐採計画から、南谷流域の伐採は平成10年12月に行われる。このため本研究は伐採前の記録を蓄積する期間と位置づけられる。事前調査機関とはいえ、本研究は、地形、植生、気象をはじめ流域内における環境を総合的に計測、解析するものであり、多くの知見が得られた。調査対象毎の成果の主要なものは、次のとおり。
雨量、流出量観測と樹幹遮断量の計測より、両流域の水収支、蒸発散量がえられた。表層土壌の厚さ、地下水、土壌水分の計測より、流域内部の水移動の実態が明らかにされた。樹幹遮断量計測では、林地に到達する林内雨量について樹幹流下量と樹冠通過雨量の内訳が風速で変動することが明らかにされた。雨水、林内雨、土壌水、地下水、流出水についてC1^-、NO_3^-、SO_4^<2->、K^+、Na^+、Ca^<2+>、Mg^+、SiO^2の水質分析を行い、物質収支を得た。南谷、北谷の流出量と水質はNO_3^-の濃度を除きほとんど同じで、今後伐採に伴う水質変化を検出するのに良好な条件にあることが確認された。2流域のNO_3^-濃度の差は、南谷に常時存在する飽和地下水帯が、北谷ではなくなるときがあり、飽和地下水帯における脱窒の違いによりもたらされていることが判明している。2流域の洪水時の土砂流出の差異、浮遊砂流出の特性についても詳細な観測が進められた。森林土壌中のCO_2濃度観測によって、有機物分解が地温と土壌水分に依存していることが明らかにされた。以上より従来にも増して、森林が各種環境に広範な影響を与えており、それらの影響が複合して現れることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1994 - 1997

【配分額】29,000千円 (直接経費: 29,000千円)