森林流域における水質浄化機能に関する水文学的研究

森林流域の水質の特徴は、濁りがなく、pHが中性に近く、窒素など下流の富栄養化の原因物質が少ないこととされる。本研究では、森林流域の渓流水のpHが中性になるプロセス、無機態の溶存窒素が少なくなるプロセスの両者に、雨水が森林土壌を鉛直浸透する水文過程が大きい影響を与えていることを示した。また渓流水のpHが中性になるプロセスには、土壌中の二酸化炭素濃度と土壌鉱物の化学的な風化が大きな影響をもつことをふまえ、土壌中の二酸化炭素濃度が浸透水の水質に与える影響を明らかにするための、カラム浸透実験を行った。従来、実験的に風化現象を扱うことは困難とされてきたが、二酸化炭素濃度を制御した不飽和状態での浸透実験で、土壌中の二酸化炭素濃度が水質に与える影響が明瞭に現れた。土壌中の有機物分解と根の呼吸で形成される土壌中の高い二酸化炭素濃度が、森林流域の水質形成に影響することを実験的に検討したこの研究は、今後幾つかの新しい研究に発展する可能性を持っている。実際の森林流域を対象としては、東京大学千葉演習林の袋山沢試験流域の2流域で水質が観測された。この流域は1999年3〜5月に一方の流域伐採される予定で、伐採による影響が検討される。本研究の期間では、伐採前における当該流域の水質の特徴と物質収支が把握された。

森林流域の水質の特徴は、濁りがなく、pHが中性に近く、窒素など下流の富栄養化の原因物質が少ないこととされる。本研究では、森林流域の渓流水のpHが中性になるプロセス、無機態の溶存窒素が少なくなるプロセスの両者に、雨水が森林土壌を鉛直浸透する水文過程が大きい影響を与えていることを示した。また渓流水のpHが中性になるプロセスには、土壌中の二酸化炭素濃度と土壌鉱物の化学的な風化が大きな影響をもつことをふまえ、土壌中の二酸化炭素濃度が浸透水の水質に与える影響を明らかにするための、カラム浸透実験を行った。従来、実験的に風化現象を扱うことは困難とされてきたが、二酸化炭素濃度を制御した不飽和状態での浸透実験で、土壌中の二酸化炭素濃度が水質に与える影響が明瞭に現れた。土壌中の有機物分解と根の呼吸で形成される土壌中の高い二酸化炭素濃度が、森林流域の水質形成に影響することを実験的に検討したこの研究は、今後幾つかの新しい研究に発展する可能性を持っている。実際の森林流域を対象としては、東京大学千葉演習林の袋山沢試験流域の2流域で水質が観測された。この流域は1999年3〜5月に一方の流域伐採される予定で、伐採による影響が検討される。本研究の期間では、伐採前における当該流域の水質の特徴と物質収支が把握された。