「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

鬼怒川における外来植物シナダレスズメガヤと河床物理環境との関係
Relationship between the alien plant species Weeping lovegrass and the riverbed
physical environment in the Kinu River basin
企画部

副参事

松間充

近年、イネ科の外来植物であるシナダレスズメガヤが河原環境に分布域を拡大し全国的な問題となっており、河原環境そのものの消失や、それに伴う河原固有の生物の減少が危惧されている。
本研究は、鬼怒川の河原を対象地域としてシナダレスズメガヤの繁茂状況について把握し、主に粒径から区分した河床物理環境とシナダレスズメガヤの被度や洪水時の摩擦速度との関係から、シナダレスズメガヤの生育適地について把握し、今後の河川環境の保全に資することを目的として行ったものである。
研究の結果、河床物理環境のパターン毎にシナダレスズメガヤの被度に違いが見られ、それら河床のパターンと洪水時の摩擦速度との関係から、シナダレスズメガヤの繁茂や生育適地の形成に、洪水が大きく影響している可能性が示唆された。更に、今後の河道状況の変化やそれに伴うシナダレスズメガヤの分布拡大や樹林化に関する考察を行った。
キーワード：シナダレスズメガヤ、河床物理環境、礫河原、鬼怒川、外来種
In recent years, the distribution range of Weeping lovegrass, an alien plant species of the grass family, has
expanded into riverbed environments in many parts of Japan, causing concern over the possible disappearance ofriverbed environments and decrease of riverbed-inhabiting species.
This study was conducted to grasp the growth of Weeping lovegrass on the bed of the Kinu River and to identify the habitat requirements from the relationship between the riverbed physical environment, mainly classified
according to grain size, and the coverage of Weeping lovegrass and the friction velocity in times of flood in order
to contribute to the conservation of river environments in the coming years.
The study revealed differences in the coverage of Weeping lovegrass depending on the patterns of theriverbed physical environment. The relationship between these patterns and the friction velocity in times of flood
suggest that the growth of Weeping lovegrass and the formation of its habitat are greatly influenced by floods.
The study also looked at changes in river channel conditions in the coming years and the resultant expansion of
the distribution range of Weeping lovegrass and the growth of trees.

Keywords : Weeping lovegrass, riverbed physical environment, gravelly riverbed, Kinu River, alien species−18−リバーフロント研究所報告第16号

2005年9月

1．はじめにシナダレスズメガヤ（Eragrostis Ｃurvula）は、南アフリカ原産のイネ科の多年生草本で、戦後道路法面の緑化・浸食防止、砂防工事などに広く用いられ野生化した1）。現在、全国の河川で分布が確認されているが、他の植物の生育を阻害する可能性や、増水時に水流の妨げとなり砂が堆積し、河原環境そのものが変化する可能性について指摘されている2）3）4）。鬼怒川では、絶滅危惧種のカワラノギクの急激な減少とシナダレスズメガヤの分布拡大が問題となっており、その対策が3）4）急がれている。

繁茂しているシナダレスズメガヤを人為的に除去することは短期的、局所的には有効であるが、再生産の可能性や対策継続によるコスト負担などを考えると、根本的解決には至らない。河川植生の自然再生という面から考える場合、シナダレスズメガヤが繁茂しない

図−1 調査地ような河川のシステムづくりを検討することが必要である。既存研究においては、シナダレスズメガヤと生平成16年10月の1,123m 3/s をはじめ、300m 3/s以上の育地の基質との関係に関する研究2）3）4）や実生と成株の出水が5回発生した。

5）

除去に必要な無次元掃流力を比較するなどの研究 が （1）横断測量あるが、シナダレスズメガヤが河川のどのような環境各調査区間内の50m間隔の横断測線上で、地形変化で繁茂し、どのような箇所に繁茂していないかの把握点について座標、標高を取得した。測量にあたってはは必ずしも十分ではない。

作業効率が高く、高精度の結果が得られるRTK-GPS測量を実施した。

2．研究目的（2）河床物理環境調査と植生調査

本研究では、近年シナダレスズメガヤの分布域が拡横断測線をさらに50m間隔に区切り、調査区間内で大している鬼怒川中流域を対象として、シナダレスズ50×50mのメッシュを設定した。メッシュの各交点をメガヤの繁茂状態を調査し、その実態を把握するとと河床物理環境と植生の調査地点とした。調査項目は以もに、河床物理環境、水理量とシナダレスズメガヤの下の通りである。

繁茂状態との関係を調べることにより、シナダスズメ○ 粒径（%）： 50cm×50cmの方形区を設置し、方ガヤの生育適地に関する知見を得、今後のシナダレス形区内における各粒径の砂礫が占める表面積のズメガヤの適切な管理手法の提案に資する。

割合を10%刻みで目測し、記録した。粒径の区分
は巨礫（＞256mm）、玉石（64−256mm）、粗礫

3．研究方法（32−64mm）、中礫（8−32mm）、細礫（2−3−1 調査対象河川8mm）、砂（0.062−2mm）、シルト（0.004−

調査対象河川の鬼怒川は、一級河川利根川の支川で、0.062mm）、砂質土の8区分とした。

2○ 表層堆積厚（cm）：検土杖を用いて表層（砂・流域面積1,761km 、河道延長176kmである。

砂質土）の堆積厚を測定した。

調査地の選定に際しては、シナダレスズメガヤ等の植生分布が広がっている下流区間（87−88km）と裸○ 植生：各調査地点において植物社会学的調査法

地的環境が広がっている上流区間（95−96km）の2区に基づき8）、種ごとの被度について記録した。

間を選定した。調査区間周辺は鬼怒川の扇状地にあた （3）水理計算
り、本来礫河原が広がる箇所である。

調査対象地区において、 2003年の現地横断測量データを用いて平面流況解析を実施した。1964年から

3−2 調査方法

2003年の空中写真及び下館河川事務所が実施した横断調査は平成15年12月9日〜12日及び平成16年11月3日

測量結果及び本調査で実施した2004年の地形測量デー〜5日に実施した。両調査時期間における出水状況はタを比較すると、1993年〜2004年までは大きな地形変−19−

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

表−1 主成分分析の結果化がなかったことから、本計算結果はこの期間における水理量を概ね反映していると判断した。計算流量は、鬼怒川の平均年最大流量を参考に設定し、メッシュ各交点の水理量の計算を行った。平均年最大流量は水位・流量観測所宝積寺（上）の1994年から2003年までの10年間の日流量データを用いた。宝積寺（上）は鬼怒川の84km地点に位置し、概ね調査地区の流量を代表する値であると考えられる。
（4）解析方法
調査地点の物理環境の特徴を主に粒径から把握するために、主成分分析を行った。解析には玉石以上（巨礫・玉石）、礫（粗礫・中礫・細礫）、砂・シルト、砂上流区間と下流区間でクラスター毎に主成分得点を質土、表層堆積厚の5変数を標準化した値を用いた。 プロットしたものが図2である。クラスターＣはクラまた、得られた主成分得点をもとにクラスター分析

スターＡ、Ｂに比べて特殊な環境であり、下流区間で（結合方法：ウォード法、距離測定法：ユークリッドのみ確認できた。また、2003年のデータを用いて、調距離）を行い、各調査地点の物理環境による類型化を査区間ごとの各クラスターの地点数の割合について示行った。次に、河床物理環境とシナダレスズメガヤのしたものが図3である。両区間を比較すると、上流区生育環境の関係を把握する目的で、各クラスター間に間はクラスターＢ、Ｃの頻度が高い下流区間より礫質おいて、シナダレスズメガヤの被度に対してノンパラの河床が多いことがわかる。なお、各クラスターの地メトリックな方法であるクラスカル・ワーリス検定を点数の割合は、2004年のデータについても同様の傾向行った。有意な差が認められた場合には、マン・ホイを示した。

ットニのU検定により、各クラスター間の多重比較を行った。多重比較の際には、ボンフェローニの不等式に従い、有意水準は1.7%（=0.05/3×100）とした。なお、被度はそれぞれ1〜7まで順位づけし、検定を行った。さらに、河床物理環境と洪水時の摩擦速度の関係について把握するため、各クラスターの平均年最大流量時の摩擦速度について一元配置分散分析を行った。
有意な差が認められた場合には、シェッフェの検定を用いて多重比較を行った。

4．研究結果図−2 調査地区毎の主成分得点プロット図（クラスター別）

4−1 河床物理環境
主成分分析を行った結果、 2つの主成分が抽出され、寄与率は第1主成分46.9%、第2主成分24.1%で、第2主成分までの累積寄与率は71.0％であった（表−1）。第1
主成分は砂・シルト、堆積厚の値について正の相関が高く、玉石以上と礫の値について負の相関が見られた。
第2主成分は砂質土について正の相関がみられた。
更に主成分得点を元にクラスター分析を行った結果、結合距離の大きさから、3つのクラスターに区分することができた。各クラスターの物理環境データの平均値についてまとめた結果、クラスターＡが礫質、クラスターＢが砂、クラスターＣが砂質土で主に構成されていることがわかった。

図−3 調査地区毎のクラスターの地点数の割合−20−リバーフロント研究所報告第16号

2005年9月

34−2 河床物理環境とシナダレスズメガヤの被度ら2003年までの鬼怒川の平均年最大流量1,259.7m /sを各クラスター間におけるシナダレスズメガヤの植被参考に決定した。また、本流量は本調査を実施した2状況の把握をしやすくするため、シナダレスズメガヤ時期間で発生した最大流量1,123m3/sを上回っている。

8）の被度を優占度階級の考え方 に基づき、便宜上①0％

クラスター毎の摩擦速度の平均値について図5に示す。

（被度0）②0−50％（被度+〜3：中被度）③50−100％

クラスターＡからＣに向かって摩擦速度が減少してい（被度4〜5：高被度）の3段階に区分した。各区分の割く傾向が見られる。計算流量時の摩擦速度はクラスタ合を調査年ごとに調査区間のクラスター別にグラフにーＡで23.7cm/s、クラスターＢで21.5cm/s、クラスタしたのが図4である。2003年の結果をみると、クラスーＣで15.9 cm/sであった。本流量時の摩擦速度から、

ターＡではシナダレスズメガヤの被度0の地点の割合

砂及び砂質土を河床材料とするクラスターＢ及びＣにが高く、クラスターＢ、Ｃの順に割合が低下した。逆おける無次元掃流力を推定すると0.05を上回ることかに、高被度の地点の割合は、上下流ともクラスターＡら、平成16年の最大出水時には、河床材料が移動したで見られず、Ｃで最も大きくなった。

可能性が示唆された。一元配置分散分析の結果、有意上流区間と下流区間を比較すると、上流区間では高に摩擦速度の平均値に差があることがわかった。更に被度の割合が大きいクラスターＣが見られず、クラスシェッフェの多重比較検定を行った結果、クラスター

ターＡ、Ｂにおける高被度と中被度の割合も小さい傾

ＡとＣではP<0.05で有意な差が得られた。

向が見られた。
また2003年と2004年では、クラスターＡにおいて高被度が確認されなかったものの、クラスターＣを除く全クラスターで中被度の割合の増加、被度0の割合の減少が確認され、1年間でシナダレスズメガヤの分布域が広がったことが示唆された。
各クラスター間において、シナダレスズメガヤの被度に対してノンパラメトリックな方法であるクラスカ
ル・ワーリス検定を行った結果、P＜0.001で有意な差が認められた。多重比較の結果、クラスターＡとＢ、ＡとＣには有意な差があったが、ＢとＣには被度の差は認められなかった。
図−5 クラスター毎の流量1,200m3/s時の摩擦速度の平均値

4−4 各クラスターの平面分布
各クラスターの平面分布を明確にするため、平成15年に撮影した空中写真上に各クラスターをプロットし、図−6に示した。両区間のみお筋と砂州の配置を見ると、上流区間はみお筋が2〜3本に分かれ個々のみお筋の幅に大きな差が見られなかった。一方、下流区間は相対的に幅の広いみお筋が左岸から右岸へと斜めに走り、もう一方のみお筋幅は狭く縦断的に連続していない区間が見られ、交互砂州と推定される砂州が分
図−4 クラスター毎のシナダレスズメガヤの被度布していることが判った。各クラスターの分布を見ると、クラスターＡは水衝部ないし水際に多く位置して4−3 河床物理環境と水理量との関係おり、出水時にみお筋となり、比較的速い流れが発生

各クラスターにおける水理量を分析した結果、各クする場所と判断された。クラスターＢとクラスターＣラスター間で摩擦速度にもっとも差が見られた。計算は個々の砂州の中央部に位置しているが、両方のクラ3に用いた流量は1,200m /sとした。本流量は 1994年か

スターが分布する下流区間を見るとクラスターＢがク−21−

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

図−6 クラスターの平面分布図
ラスターＣを取り囲むように分布し、クラスターＣが高い水際に位置しているため出水時の攪乱の影響を受より砂州の中央に位置していることがわかった。また、 けやすく、計算流量時の摩擦速度も大きいことから、クラスターＣは植被が全体的に多く空中写真上で色がクラスターＣとは相反する特性を有し、シナダレスズ異なっている部分と一致していることがわかった。

メガヤの被度が低く抑制されていると考えられた。ク
ラスターＢは河床物理環境は砂であり、出水時の摩擦5． 考察

速度の平均値はどちらかと言えばクラスターＡに近い河床物理環境を主に粒径で特徴づけた場合、3つのと言える環境を呈していた。クラスターＢは河床物理クラスターに区分され、シナダレスズメガヤの被度は環境の点でクラスターＣ同様シナダレスズメガヤにはクラスターＡとＢ・Ｃの間で有意に差が見られた。

好適な環境と考えられたが、出水時の攪乱の程度がク

クラスターＣは砂質土の割合が高く、砂地との結びラスターＣに比べて大きく、結果、被度はクラスターつきが深いとされている2）過去の研究結果と一致した。 Ａより大きく、クラスターＣより小さい傾向を示した
また、計算流量に対する摩擦速度はクラスターＣで最ものと推測された。

も小さいことから、シナダレスズメガヤが出水時に流2003年と2004年を比較すると、クラスターＢ及びＣ出する可能性が他のクラスターと比較して小さくなるにおいて高被度、中被度の割合が2004年に増加し、シこと、クラスターＣに細粒土砂が堆積し生育適地の形ナダレスズメガヤの分布域が拡大していることが判っ成に寄与していること、が可能性として示唆された。 た。また、両時期間には平均年最大流量に匹敵する出現地調査においても、クラスターＣでは砂質土の中に水があり、本出水時にはクラスターＢ及びクラスター植物片や根などが含まれていた。シナダレスズメガヤ

Ｃにおける無次元掃流力は0.05以上になったと推定さや、ツルヨシなどの高茎草本が高密度に分布し、またれた。既往の研究 5）から、無次元掃流力が0.05を超えヤナギ類の低木の侵入が見られ、出水時の攪乱の影響るとシナダレスズメガヤの当年生実生が、0.07を超えを受けにくく植生の遷移が進んでいる箇所と判断できると成株が流出することが報告されているが、本調査た。また、シナダレスズメガヤの種子は流水中におい結果は、これを支持するものとはならなかった。平均て粒径0.5mm程度の細砂と同様の挙動を示すことが確

年最大流量規模の出水があってもなおシナダレスズメ

9）

かめられている が、クラスターＣのように砂質土がガヤの分布域が拡大したことは注視すべき現象と考え堆積する場所は、種子の漂着といった観点からも適地られた。特に、クラスターＢにおいても中被度の割合であることが予想された。つまり、クラスターＣは生が2004年に増加したことから、今後、クラスターＣが育適地の形成、種子の漂着、平常時の河床物理環境そ分布しない場所においても、シナダレスズメガヤが分して出水時の流出特性といった幾つかの点で、シナダ布域を拡大し、より細粒土砂を堆積しやすい環境を形レスズメガヤの生育に適した環境と言える。 一方、 成して、シナダレスズメガヤの分布域拡大をより促進
クラスターＡは河床物理環境は礫であり、冠水頻度のする可能性がある。

−22−

リバーフロント研究所報告

既存研究において、複列的な砂州形態で澪筋が単調化し、複列砂州が単列砂州に推移する現象が報告されている

第16号

2005年9月

分布に依存しない（ノンパラメトリック）方法である、
クラスカル・ワーリス検定を行った。

10）11）12）。また、単列砂州上に中小洪水が流下す （2）マン・ホイットニのＵ検定（Mann-WhitneyのU検定）

ると澪筋部の河床が低下し、高位面が澪筋に対してよクラスカル・ワーリス検定では3つのクラスターのり高くなる複断面化が生じ、植生域が拡大する現象もうち、どのクラスター間に差があるか判断できないた

報告されている13）14）。今回の調査は二つの調査区間のめ、2群間の平均に関するノンパラメトリックな方法

データであり各クラスターの平面分布について確からであるマン・ホイットニのＵ検定を2組のクラスターしい言及はできないが、下流区間は過去に複列以上の毎に行った。検定を繰り返し行うことで誤って仮説を砂州形状を示していたこと、現状は単列砂州の形状を棄却（第一種の過誤）するのを防ぐため、ボンフェロ示していること、砂州の高位面にクラスターＣであるーニ（Bonferroni）の不等式を用いて有意水準の値をシナダレスズメガヤを始めとする植生が高密度に繁茂小さくした。

していることから、同様の現象が鬼怒川で生じている （3）シェッフェの検定（Scheffeの検定）可能性もある。クラスターＣは出水に対して比較的安分散分析で有意な結果が得られた時にデータ数や分定した立地と言えるため、今後更に植生の遷移が進行散、分布に制限を加えずに検定する多重比較の方法でし、樹林化等の問題がおきる可能性が懸念される。上ある。3つのクラスターのうちどれとどれに有意な差流区間は未だ複列的な砂州形状を呈しているため、下があるかを検出することができる。

流区間に見られる高位面が形成されず、結果として、クラスターＣが存在しなかった可能性が高い。しかし、 謝辞

下流区間で見られたように今後複列的な砂州が単列砂

本研究の実施にあたって、国土交通省下館河川事務

州へと推移し、下流区間と同様の現象が発生する可能所には便宜を図っていただき、各種資料を提供してい性は否定できない。調査を継続し、注視していく必要ただいた。また（独）土木研究所の天野邦彦上席研究がある。

員、萱場祐一主任研究員には多大なご指導をいただい

今後、クラスターＣに該当する環境を減らし、クラた。同じく皆川朋子研究員、大石哲也研究員、ならびスターＡを増やしていくていくことがシナダレスズメに自然共生研究センターの皆様には調査に協力していガヤ抑制の一つの方策であると考えられるが、今回のただき、有益な助言をいただいた。ここに記して深謝調査だけでは、クラスターＣの形成過程を明らかにすの意を表す。

ることはできなかった。また、クラスターＢにおける

なお、本研究報告は筆者が独立行政法人土木研究所中被度の割合はたかだか1年で増加していることから、 自然研究センター在籍時に記した平成16年度報告書用
今後このクラスターにおいてもシナダレスズメガヤの文書に加筆修正を行ったものである。

分布域が拡大していくことが懸念される。個体数増加に伴う種子散布量の増加や、被度増大に伴う出水時の＜参考文献＞

細粒土砂の補足等を要因としてさらに分布域を拡大

1） 林弥栄し、より悪化した方向へと状況が変化していく可能性

2） 中坪孝之：河川氾濫源におけるイネ科帰化草本のも否定できない。シナダレスズメガヤの分布域拡大の定着とその影響．保全生態学研究、vol.2、メカニズムを解明するとともに、シナダレスズメガヤ

pp179−187（1997）

監修：野に咲く花、山と渓谷社（1989）の分布域拡大を防除する必要性もあるだろう。

3） 村中孝司・鷲谷いづみ：鬼怒川の植生と外来種の検定方法の概要

4） 村中孝司・鷲谷いづみ：鬼怒川砂礫質河原におけ侵入、応用生態工学4（2）、pp121−132（2001）（1）クラスカル・ワーリス検定（Kruskal-Wallis検定）

る外来牧草シナダレスズメガヤの侵入と河原固有複数のグループで平均値が等しいかどうかを検定す

植物の急激な減少：緊急対策の必要性、保全生態学研究vol.6、pp111−122（2001）

る方法として分散分析が一般的であるが、分散分析は使用する条件として、データが間隔尺度で各グループ

5） 鎌田磨人・小島桃太郎・岡部健士：河川砂州上に内のデータの分布が正規分布に従い、かつ分散が等し侵入したシナダレスズメガヤを除去するに必要ないとみなせる必要がある。今回クラスター毎のシナダ

洪水営力、応用生態工学会

レスズメガヤの被度に関する比較を考えた場合、デー

演集、（2004）

タが上記の条件に合致しなかったことから、データの第8回研究発表会講6） 山本晃一：沖積河川学、山海堂（1994）−23−

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告7） 外来種影響・対策研究会

編集：河川における外来種対策に向けて（案）、リバーフロント整備センター、（2001）8） 鈴木兵二・伊藤秀三・豊原源太郎：植生調査法
Ⅱ−植物社会学的研究−、共立出版（1985）
9） 平成15年度 自然共生研究センター

研究報告書、土木研究所（2004）
10）竹林洋史・江頭紳治・岡部健士：混合砂河床における網状流路の数値解析、水工学論文集、第47巻、pp631−636（2003）
11）野呂守・前田諭・浅野智仁・池田正：揖斐川における自然再生と高水敷掘削に関する検討、リバーフロント研究所報告、第15号、pp9−16（2004）
12）渡邊康玄・桑村貴志：複列砂州のモード減少過程
に関する水理実験、水工学論文集、第48巻、pp195−200（2004）
13）中別川における河道内植生域の変化と砂州地形の関係について、第48回北海道開発局技術発表会論文集（2005）
14）建設省土木研究所河川部河川研究室：扇状地礫床
河道における安定植生域の形成機構に関する研
究、土木研究所資料（1999）
15）（社）土木学会編：水理公式集〔平成11年版〕（1999）
16）山本晃一：沖積河川学

堆積環境の視点から、山海堂（1994）
17）石居進：生物統計学入門、培風館（1975）
18）柳井久江：4Stpsエクセル統計、オーエムエス（1998）
19）市原清志：バイオサイエンスの統計学、南江堂（1990）−24−