吉岡 崇仁

小川 安紀子

徐 小牛

柴田 英昭

Research Institute for Humanity and Nature Repository

自然科学班報告(2)流域地形の違いがもたらす森林河川水質の空間分布柴田英昭(北海道大学 ・北方生物園フィールド科学センター)・徐小牛(同左， (現)中国安徽農業大学)・小川安紀子(総合地球科学研究所， (現)国立環境科学研究所)・吉岡崇仁(同左，(現)京都大学フィーノレド科学教育研究センター)森林生態系から流れ出す河川水に含まれる水質成分は、下流域や沿岸域の生態系に対する養分やエネルギー源の供給源として重要である。森林流域における阿川水質は生態系の物質循環プロセスや水文プロセスの影響を受けながら形成されている。流域のもつ斜面傾斜や流域面積などの地形構造は、流域の土壌水分や水文素過程と関連が深いといわれているものの、その影響程度については不明な点が多い。北海道北部の北海道大学雨龍研究林泥川流域におけるこれまでの研究では、河川水に含まれる硝酸濃度形成に流域の地形構造が密接に関係していることを明らかにしてきた。本研究では、下流生態系への微量栄養として注目されている鉄を中心とした微量溶存金属(鉄、マンガン、アルミニウム)と、生態系へのエネルギー源としての溶存有機炭素(DOC)、溶存有機窒素成分(DON)に着目し、同一流域内の異なる支流間での溶存成分濃度の違いと流域地形(平均傾斜、流域面積)との関連について調べた。13)"E 田・E凶明'E湾現副men:8Ifor・"????白 ro回waWf1百shedIl' ・E槍，."田.'"蜘"ヘ，駒田m，、_Co<喧o<xU問。Om):.，:5岨国t由 m開 t80u国"Y悶附相官D.5 同回neters図-1 研究流域と採水場所の位置図2003年 7---12月までに毎月 1回の頻度で、 11支流の何川|水について溶分成分濃度を分析し、各流域の地形構造と比較したところ、各流域における溶存全鉄(Fe)、マンガン(Mn)、24 自 然 科 学 班 報 告 (2)ア ノ レ ミ ニ ウ ム (Al)、 D O C 濃 度 の 平 均 値 は 流 域 平 均 傾 斜 と の 間 に そ れ ぞ れ 負 の 相 関 関 係 が 認め ら れ た (図 2 ;  pく 0. 0 1)。 ま た 、 D O C 濃 度 と F e 、 M n、 A l 濃 度 の 聞 に は 有 意 な 正 の 相 関 関係 、 が 認 め ら れ た (図 2 ) 。 一 方 、 硝 酸 態 窒 素 濃 度 は 平 均 傾 斜 と の 間 に 有 意 な 正 の 相 関 関 係 が 認め ら れ た ( 図 3) 。こ れ ら の 結 果 か ら 、 F e、 M n、 A l な ど は 傾 斜 が 緩 や か で 、 土 壌 水 分 が 豊 富 な 地 域 か ら 溶 存 有機 炭 素 と と も に 河 川 へ 供 給 さ れ て い る こ と が 示 唆 さ れ た 。 こ の こ と は 無 機 態 窒 素 栄 養 で ある 硝 酸 の 挙 動 と は 相 反 す る も の で 、 あ っ た 。 し た が っ て 、 上 流 域 か ら 下 流 へ の さ ま ざ ま な 栄養 物 質 の 供 給 と い う 観 点 か ら は 、 多 様 な 地 形 構 造 を も っ 支 流 域 の 存 在 が 重 要 で あ る こ と が示 唆 さ れ た 。0 .180 0 .160 ロ0 .140 ???」 ???? ?? ?《?《?????? ? ??《?《?0 .0 4 0  •  N 0 3 1  i  ・0 0 引 同ロ O O N I 8  ロ ロR '  =  0.8001 " ，0  . 0  .-¥ ~-" R念 = 0.5257 二 ~ f r /2.50 ロ2.0 0  J  ~ 1.5 0  )  8  。 1.0 0δ  Z  0.50 0 .0 2 0  0 .0 0 0  17 9  1  13 15 流 域 平 均 傾 斜 (d e gree )0 .0 0  5  0 .0 2 0  0 .0 1 8  0 .0 16  0 .0 14  0 .01 2  '.1 0 .0 1 0 E  0 .0 0 8 量0 .0 0 6  0.004 0.00 2  0 .0 0 0  17 •  0 .1 4  •  •  R '  =  0 .9452" R '  =  0 .8 5 9 3 "  0 .12 子、 0 .1 0J  ~ 0 .0 8  3 0 06  u. 0.04 R '  " 0 . 5 6 7 5 吋。15  9  1  13 流 援 平 均 傾 斜 (d egree)0 .0 2  0 .0 0  5  図 2 . 流 域 平 均 傾 斜 と 各 流 域 河 川 の 溶 存 全 F e 、 A l 、 M n 濃 度 ( 平 均 値 ; 左 図 )お よ び D O C 、D O N、 N 0 3 -濃 度 ( 平 均 値 ; 右 図 ) と の 関 係0 .0 2 0  0 .1 6  R2  =  0 .9 0 8柿•  ~.-. J j旬。??」 ?? ?0 .0 1 8  0 .0 1 4  0 .0 1 2  0 .0 1 0  0 .0 1 6  ??•  •  F e  •  M n  o AI 0 .14 0 .12 '..J 0 .10 凶-.5 0 .0 8  〈V  0 .0 6  LI. 0 .0 4  0 .0 0 8  0 .0 0 4  0 .0 0 6  R2  =  0.594糾戸 O•  •  •  0 .0 0 2  0 .0 0 0  3 .0  0 .0 2  0 .0 0  0 .0  2 .5  2 .0  D O C ( m g し 一1)  1. 5  1. 0  0 .5  図 3. 各 流 域 阿 川 の D O C 濃 度 と 溶 存 全 F e 、 A l 、 M n 濃 度 ( 平 均 値 ) と の 関 係2 5  

流域地形の違いがもたらす森林河川水質の空間分布

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