"January 2007"--CoverThesis (Ph. D. in Science)--University of Tsukuba, (A), no. 4311, 2007.3.23Includes bibliographical reference

張 朝

筑波大学University of Tsukuba博士（理学）Doctor of Philosophy in Science2006【要旨】thesi

張, 朝

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Tsukuba Repository  (Tulips-R)

Export of carbon, nitrogen, and phosphorusfrom forested watersheds in Japan著者 張 朝内容記述 "January 2007"--CoverThesis (Ph. D. in Science)--University ofTsukuba, (A), no. 4311, 2007.3.23Includes bibliographical references発行年 2007URL http://hdl.handle.net/2241/91381－385－氏　名（国籍）  張じゃん　　　　　朝ちょ（中　　国）学 位 の 種 類 博　　士（理　　学）学 位 記 番 号 博　甲　第　43　号学位授与年月日 平成 9 年 3 月 23 日学位授与の要件 学位規則第 4 条第  項該当審 査 研 究 科 生命環境科学研究科学 位 論 文 題 目 Export of Carbon, Nitrogen and Phosphorus from Forested Watersheds in Japan（日本の森林流域からの炭素，窒素，リン流出）主　査 筑波大学教授 　工学博士   福　島　武　彦副　査 筑波大学教授 　理学博士   田　瀬　則　雄副　査 筑波大学助教授 　理学博士   恩　田　裕　一副　査 筑波大学講師 　博士（理学）   辻　村　真　貴論　文　の　内　容　の　要　旨　近年，水質浄化機能や水源涵養機能の観点から，森林生態系に関する研究が盛んに行われるようになってきた。しかし，地域間，地域内での比較を行った研究は極めて少ないのが現状である。ところで，日本の面積の 65％は森林に占められているが，それらの多くは急峻な山岳部に存在し，さらにそうした地域は豪雨に襲われることも多い。こうした観点から，それぞれの地域の水質はどの程度異なるのか，降雨時と無降雨時における渓流水質，負荷量の違いはどのように生じるか，それぞれの時期で水質濃度を決める要因は何であるか，といったことを十分に理解する必要がある。また，このような知見にもとづいて，水質濃度や負荷量の推測モデルを作成することから，森林流域の持続的な開発・管理に向けての方策を提案，議論することが可能となると考えられる。本博士論文においては，特に炭素，窒素，リンに注目して，森林流域河川におけるそれら物質の生物地球化学的挙動を明らかにするとともに，水文化学的考察を行った。　まず，日本の 5 地域（東京，長野，愛知，三重，高知）に存在する合計 28 森林流域において，無降雨時の渓流水質を測定し，その特性を解析した。水質成分としては無機溶存態成分が主体を占めることを明らかにするとともに，そうした成分と地域の地形学的，気象学的特性との関係を調べた。こうした解析をもとに，窒素飽和が生じているかを硝酸態窒素濃度の季節変化から推測する方法を提案した。また，森林樹木タイプの影響を解析し，常緑針葉樹林からの渓流水では落葉広葉樹林のそれより，溶存有機炭素，リン濃度が低く，溶存窒素，N/P 比が逆に高いことを示した。こうした特性の違いは下流河川の生態系に大きな影響を及ぼすものと推測された。また，地域性，高度，流域面積，植生，季節の 5 因子の水質変動への寄与を相対比較した。　次に，三回の台風通過時における水，物質流出特性を，三重の三流域で測定し，解析した。この結果，）窒素，リン，溶存有機炭素濃度は大きく変動すること，2）すべての栄養塩，溶存有機炭素濃度はすべて，時計周りのヒステリシス特性を示すこと，3）懸濁態成分と降雨強度は正の，溶存態成分と降雨強度は負の相関関係を示すこと，を明らかにした。また，濃度変化の時係数，および DOC/ 硝酸態窒素，紫外部吸光度 /DOC といった量は，流域からの物質流出の特徴を十分に表現するとともに，流出分離の際の指標とし【171】－386－て利用可能であることを示した。　続いて，23 流域における 72 の降雨イベント時の流出水量と負荷量をもとに，それらのモデル化を検討した。この結果，）負荷量はイベント降水量，降雨継続時間，降雨強度と正の相関関係にあること，2）一方，イベント平均濃度は降雨強度と負の相関関係にあること，3）イベント濃度と無降雨時水質とは比例関係にあること，4）負荷量予測モデルの方が濃度予測モデルより精度が高いこと，5）地域性を導入すると予測モデルの精度が格段によくなること，を明らかにした。　最後に，上述のモデルを用いて，無降雨時と降雨時の負荷量を比較した。この結果，降雨時に大量の物質が流出するので，そうした時期での負荷量測定が極めて重要であることを示した。すなわち，森林流域からの負荷推定にあたっては，大降雨時の測定が必要不可欠であることを示した。審　査　の　結　果　の　要　旨　本研究は，大量の水サンプルを分析することによって，日本の 5 地域にある森林流域からの炭素，窒素，リンの流出濃度，及び負荷量を，無降雨時と降雨時に分けて明らかにした。また，森林の種類，地域の気候特性などにより，そうした濃度や負荷量にどのような変化が生じるのかを解析した。さらに，降雨時流出負荷量を降雨特性などによりモデル化することから，無降雨時と降雨時の負荷量を比較することを可能にし，特に降雨時の負荷量の測定が森林域からの負荷推定に際して極めて重要であることを指摘した。　以上のように，本研究は日本の森林流域からの炭素，窒素，リンの流出濃度，負荷量に関する基本特性を明らかし，一部をモデル化することに成功した。したがって得られた成果は学術的に大きいと判断する。　よって，著者は博士（理学）の学位を受けるに十分な資格を有するものと認める。

Export of carbon, nitrogen, and phosphorus from forested watersheds in Japan

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