自然教育園報告Ⓒ 2023

第 55 号：43 − 52,2023.

国立科学博物館附属自然教育園

自然教育園内に存在する土塁の土質特性（その２）─土質理化学性の鉛直特性─村田智吉１, ＊・川井伸郎２・遠藤拓洋３・矢野亮３・田代崇４・渡邊眞紀子５１

国立研究開発法人国立環境研究所，２株式会社クレアテラ，３国立科学博物館附属自然教育園，４日本大学，

５

東京都立大学Tomoyoshi Murata 1, Nobuo Kawai 2, Takumi Endo 3, Makoto Yano 3, Takashi Tashiro 4, Makiko
Watanabe5: Soil properties of the earthworks in the Institute for Nature Study, Part 2. –Verticalprofiles of soil chemical properties–. Miscellaneous Reports of the Institute for Nature Study (55):
43–52, 2023.
1

National Institute for Environmental Studies, 2 Createrra Inc., 3 The Institute for Nature Study, 4 Nihon University,

5Tokyo Metropolitan University

はじめにと思われる土塁盛土部分とその直下の台地地山部分との境界付近の状態について着目した。

自然教育園に現存する土塁には中世の居館との関連が示唆されるものから明治期の軍火薬庫との関連があ

土塁の分布と土壌調査地点の概要

るものなど，様々な歴史を包含している（鶴田・坂元，1978；桜井，1981；加瀬，1994）。これら土塁上には多様な植物が生存し，貴重な二次的自然の構成要素として調査地点は過去の土壌調査事例等に基づき，利用履歴保全されているが，近年増えつつある都市型豪雨が，特や築造の時期，目的などが推定されている土塁を中心にに園内外周に位置する土塁の侵食を促し，周辺樹木の倒選定した（平山ほか，1978；岡本，1984；浜田，1972；

木をも引き起こしかねないという懸念がもたれ始めた。

浜田ほか，1990；魚井ほか，2012；川井ほか，2013）。外

これら土塁や植物の効果的な保全策を模索する上で，土周土塁を中心に複数ヵ所，園中央に位置する土塁を 3 か塁の土質構造（平山ほか，1978；岡本，1984；川井ほ所選定した。加えて，対照地として台地平坦面から 2 かか，2013）および土塁の現状（田代ほか，2020；長田ほ所，外周土塁上にあって 2008 年のダウンバーストによか，2021；村田ほか，2021）について詳細に把握する必りエノキ（E109）が根上がり倒木した後に形成された崩要がある。このような目的から筆者らは，2020 年度より落地（萩原・吉野，2010）から 1 か所を選定した（図 1）。

3 年間にわたり土塁の構造や土質に関する調査を実施し，既に村田ほか（2021）において土塁土質の断面構造につ土壌調査方法

いて報告を行った。また，田代ほか（2020），長田ほか（2021）により，数値標高モデル（DEM）を活用した土塁の地形解析もなされた。今回は土塁の堆積状態につい土壌採取方法は既報に示した通りである（村田ほか，て，土質の理化学性やその鉛直特性について考察を行っ2021）。ルートオーガを用いて鉛直方向に最大 3m までた。特に，土塁の脆弱性や崩壊の危険性のヒントになる採取した。北側外周部など比高差の大きい土塁地点（図* E-mail: tmurata@nies.go.jp− 43 −

自然教育園報告

第 55 号：43 − 52,2023.

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図１．掘削調査地点．

1 上の地点 No.1 および No.2）では，土塁頂部の他，頂量，メラニックインデックス（土の黒色度），黒ぼく特部から鉛直方向に 1 〜 3m 相当下った斜面部でも採取を徴（火山灰由来の構成鉱物量）を分析するとともに断面行った。こうすることにより，頂部から深さ 4 〜 6m ま形態（土色）の観察も併せて行った。分析方法は以下のでの構造を調査できるものと判断した。尚，土塁の掘削とおりである。
全炭素含量：風乾試料を用いて乾式燃焼法（Thermo

調査の際は，文化庁および東京都港区教育委員会の許可

Fisher Scientiﬁc FLASH EA1112 型）により定量した。

を得て，同教育委員会の立会いのもと実施した。
採取した土壌試料は実験室に持ち帰り，風乾後，孔径メラニックインデックス（MI）：土壌有機物の黒色味0.5mm 以下に粉砕し，各種分析に供した。盛土部分と地の強さを光学的に示した指標であり，土壌からアルカ山の境界部を探るには，地山の表土相当部（埋没黒土層）リ溶液（0.1mol L−1を探査することが有効と考え，深度別試料中の全炭素含抽出成分の 450nm と 520nm の吸光度比から得られる− 44 −水酸化ナトリウム）で抽出された

村田ほか：土塁土質の鉛直特性（Honna et al.，1988）。この値が小さいほど黒色味が強いことを意味する。
黒ぼく特徴（Alo ＋ 0.5Feo %）：土壌から 0.2 mol L−1
シュウ酸アンモニウム溶液（pH3）で抽出されたアルミニウム（Alo），鉄成分（Feo）を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ICPE-9820，島津製作所製）にて定量した（土壌環境分析法編集委員会編，1997）。これらアルミニウムや鉄は，火山灰性土壌特有の鉱物であるアロフ
ェン，イモゴライト，フェリハイドライトに加え，アルミニウム - 有機物複合体に由来した成分である。土壌中の重量割合として Alo ＋ 0.5Feo の値が 2％を超えるものを黒ぼく特徴を有する土壌とみなす（日本ペドロジー学会

第五次土壌分類・命名委員会，2017）。一般的に，この値は火山灰由来の鉱物成分が多くなるほど高くなるが，有機物を多く含む表層域では相対的に低くなる特徴がある。

図 2 − 1．土壌全炭素含量の鉛直分布（北側外周土塁；地点１）点線の囲みは埋没黒土層と思われる
地山の表層部を示す．

結果及び考察北側外周土塁（最大比高差地点；地点１および地点２）の土質理化学性と鉛直特性

園内北側に位置し最大比高差を示す地点 1 および地点2 の土塁の土質鉛直特性を図 2 〜 4 に示した。尚，地点1 の頂部と斜面部の比高差は 300cm 程度，地点 2 の頂部と斜面部の比高差は 100cm 程度である。図 2 − 1，図 2− 2 より，地点 1 の斜面部の深さ 150cm 付近（点線で囲った部分），すなわち頂部から換算すると深さ 450cm付近から全炭素含量が高くなる厚い層位が認められた。
同様に地点 2 の斜面部の深さ 200cm 付近，すなわち頂部から換算して深さ 300cm 付近からおよそ 70cm の厚さにわたって全炭素含量が 6％を超える高い層位が認められた。
同様に図 3 − 1，図 3 − 2 のメラニックインデック

図 2 − 2．土壌全炭素含量の鉛直分布（北側外周土塁；地点２）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

スの鉛直推移からも同様の特徴が認められた。すなわ
ち，地点 1 の斜面部の深さ 150cm 付近からメラニックインデックスが 1.7 を下回る黒色味の非常に強い層位が部の深さ 200cm 付近からは表層土の特徴らしき低い値

100cm 以上にわたって認められた。地点 2 の斜面部からを示す層位が認められたものの，地点 1 の斜面部では明も深さ 200cm 付近からメラニックインデックスが 1.6 を瞭に低くなる層位は認められなかった。
地点 2 を例に土塁頂部および斜面部で得られた断面形下回る黒色味の強い厚い層位が認められた。
図 4 − 1，図 4 − 2 の黒ぼく特徴の鉛直推移からも同態を図 5 に表した。まず頂部断面図の土色推移をみる様の特徴が認められた。ただし，全炭素含量やメラニッと，表層から深さ 75cm までは極暗褐の表層土を基調にクインデックスほどの明瞭な傾向でなく，地点 2 の斜面褐色のローム土の小土塊が斑状に混じる構造を成してい− 45 −

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図 3 − 1．メラニックインデックスの鉛直分布（北側外周土塁；地点１）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 4 − 1．黒ぼく特徴の鉛直分布（北側外周土塁；地点１）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 3 − 2．メラニックインデックスの鉛直分布（北側外周土塁；地点２）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 4 − 2．黒ぼく特徴の鉛直分布（北側外周土塁；地点２）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

た。75cm 以深では，褐色のローム土を基調に暗褐から構造を成していた。さらにその下層の 200cm 付近から極暗褐の小土塊が混じる構造を成していた。これらは自混じり気のない黒褐色の厚い埋没黒土層が出現した。こ然に生成した土色構造ではなく，人為的に盛土した際にの黒褐色の埋没黒土層が出現する深度や層厚は，全炭素混和した状態を示しているのだろう。一方，斜面部では含量（図 2 − 2），メラニックインデックス（図 3 − 2），斜面上を崩落して再堆積したと思われる極暗褐な表土が黒ぼく特徴（図 4 − 2）の鉛直特性とよく符合し，全炭60cm ほど堆積したのち，その下層の 75cm から 165cm

素含量が高く，メラニックインデックスが低く，黒ぼくくらいまでは土層の基調と異なる土色の小土塊が混じる特徴も相対的に低い層位で構成されていた。つまり，地− 46 −

村田ほか：土塁土質の鉛直特性௘෨͹இ໚ਦർ߶ࠫϭϬϬĐŵࣾ໚͹இ໚ਦ۰ೌᶞ߶ᶅ⇞⇜⇜∏∙ᵲᶏᶺᵻᶹؒᶈᶺвᶞᶚᵴ‫׻‬ξߡᶞಆ౹࣎ᵼ‫ݎ‬եᲣ৊௚ᵻᶹϩ‫ٽ‬ᶇᶖ߶ᶅ⇟⇜⇜∏∙࣠੤Უࡑੈᶘঁ‫ٵ‬ᶞҙ͸ᶘ‫ד‬ᵸᶹᶼᶻᲣ
図 5．外周土塁地点２の土壌断面模式図．

点 2 において斜面部の深さ 200cm，頂部からの換算で性について図 6 〜 8 に示した。また，図 6 には断面模式300cm のあたりが，かつての地山表層部分と上部盛土部図を併記した。

分の境界を成すあたりと推測される。地点 1 も同様に，まず，全炭素量の鉛直特性についてみると，地点 4 の斜面部の深さ 150cm，頂部からの換算で 450cm のあた

土塁頂部の深さ 90cm から 150cm あたりに埋没層と思わりが地山と盛土の境界部分と推測される。要するに盛土れる全炭素含量の高い層が認められた（図 6）。メラニッ

厚は 300 〜 450cm 程度と推測される。

クインデックスについても同層厚で 1.7 を下回る黒色味の強い層が認められた（図 7）。黒ぼく特徴についても同層厚で低い値を示した（図 8）。一方，地点 3 の崩落部か根上がりにより崩落した外周土塁付近（地点３および４）の土質理化学性と鉛直特性

らは下層に埋没層らしき特徴は認められず，下層土的特徴を示すのみであった。このような結果から，図 6 の断面模式図に示した通り，このあたりの盛土と地山の境界

外周土塁線上に位置する地点 3 は 2008 年のダウンバは土塁頂部から 90cm 付近ではないかと推測された。そーストによりエノキの大木が根上がり倒木して形成さのように考えると崩落部の現表面は推定される地山表面れた崩落部地点であり，隣接する土塁（地点 4）とはから 100cm 以上も比高差がある。おそらく根上がり倒200cm 以上の比高差を成すところである。両地点の全炭木により深く大きく土塁が崩壊したためと推測される。

素含量，メラニックインデックス，黒ぼく特徴の鉛直特− 47 −

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図 6．土壌全炭素含量の鉛直分布（外周土塁；地点 3 および 4）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 7．メラニックインデックスの鉛直分布（外周土塁地点 3 および 4）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 8．黒ぼく特徴の鉛直分布（外周土塁 地点 3 および4）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

園内東側外周土塁部と隣接する

他 の 土 塁 部 同 様， 地 点 5 で は 深 さ 60cm 付 近 か ら

台地平坦部の土質理化学性と鉛直特性

100cm 付近の間が全炭素含量の高い層位であった（図 9）。
この層位はメラニックインデックスからも黒色味の強い

地点 5 および 6 は園内東側に位置する外周土塁部と隣層位であることが認められた（図 10）。また，黒ぼく特接する台地平坦部である。園内の東側は比較的標高の高徴はやや異なる傾向を示し，深さ 60cm から 140cm の間い区域であり，この両地点の比高差は比較的小さく 100で相対的に低い値，すなわち，埋没黒土層的特徴を示し〜 150cm 程度であった。両地点の土質鉛直特性を図 9た（図 11）。これらの結果から盛土は 60cm 程度であり，〜 11 に示した。

それ以下が地山に相当するものと推測された。

− 48 −

村田ほか：土塁土質の鉛直特性

図 9．土壌全炭素含量の鉛直分布（東側外周土塁；地点5 および東側台地面；地点 6）点線の囲みは埋没
黒土層と思われる地山の表層部を示す．

図 11．黒ぼく特徴の鉛直分布（東側外周土塁；地点 5および東側台地面；地点 6）．

尚，地点 7 の園内中央部に位置する台地平坦部のデータは，地点 6 と類似の傾向を示したことから結果の掲載は割愛した。

園内中央部に存在するその他の土塁の土質理化学性と鉛直特性
外周土塁とはやや特徴を異にするいくつかの土塁が園内にはある。その代表的なものが中世の館跡との関連が示唆されている館跡土塁（地点 8）や明治期の軍施設との関連が示唆されている火薬庫跡土塁（地点 9）である。
その他，設置の意図は不明だが，園内中央三叉路付近に
図 10．メラニックインデックスの鉛直分布（東側外周土塁；地点 5 および東側台地面；地点 6）点線の囲みは埋没黒土層と思われる地山の表層部を示す．

ある火薬庫跡土塁と同一線上に位置する土塁（ここでは三叉路土塁と称する）とあわせこれら 3 か所を調査対象にした。土質鉛直特性は図 12 〜 14 に示した。
ここでは分析項目別の詳細な記述は割愛することとする。これらの土質鉛直特性からわかることを要約すると，
館跡土塁（地点 8）は鉛直方向に土質の均一性がなく，一方，地点 6 の台地平坦部では全炭素含量が 4％を超幾度も補修が行われたか，もしくは様々な混和状態の土える層が表土付近で 40cm 程度存在するものの，地点 3質が盛土に利用されたと推測される。一方，火薬庫跡土の崩落部同様に埋没層的特徴を示す層位は存在しなかっ

塁は鉛直方向にほぼ全層位で均質な土質特性を示し，土た。上記の通り土塁部からは埋没黒土層が認められたこ

色も全層位で黒色味が強いものが用いられていた。これとから，台地上にもかつては厚い黒土表層があったもの

らのことから比較的土塁周辺に分布していた黒色表土をと推測される。おそらく，かつての黒土表土部分が何ら集中的に用いて築造したものと想像される。三叉路土塁

かの理由で削剥された可能性が考えられる。

は，外周土塁斜面部で得られた鉛直特性にやや類似して，− 49 −

自然教育園報告

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図 12．土壌全炭素含量の鉛直分布（館跡土塁；地点 8，火薬庫跡土塁；地点 9，三叉路土塁；地点 10）．

図 13．メラニックインデックスの鉛直分布（館跡土塁；地点 8，火薬庫跡土塁；地点 9，三叉路土塁；地点 10）．

自然教育園内で施された土地の人工改変に関して

全炭素含量は表層から 50cm までは漸減し，60cm あたりでいったん増加したのち，徐々に 150cm 付近まで漸減する傾向を示した（図 12）。この土塁は隣接する台地平坦部との比高差が 200cm 程度はある。しかし，鉛直今回の調査を通じて疑問に感じる点がある。それは，特性から推察すると盛土相当部分はもしかすると上位の何故土塁以外の台地平坦部や土塁崩落部からは土塁の埋60cm 程度のみで，その直下は地山部分かもしれない。

没層で観察されるような黒色味の強い厚い層位が表層付

地点 6 の東側台地面と同様に考えるならば，三叉路土塁近にすら存在しないのかという点である。土塁の埋没層に隣接する台地面においてもかつての黒土表土がかなりがかつての地山表層部分を意味しているならば，現在の深さまで削剥された可能性も考えられるだろう。の台地平坦部にも同様の層位が存在していても不思議ではない。同様の指摘は，既に川井ほか（2013；2016），− 50 −

村田ほか：土塁土質の鉛直特性

図 14．黒ぼく特徴の鉛直分布（館跡土塁；地点 8，火薬庫跡土塁；地点 9，三叉路土塁；地点 10）．

土が削剥されて盛土材に転用されたものと想像される。
その結果，現在の台地平坦面では厚い黒土層が存在せず，一方，土塁の深層にはかつてから存在した厚い黒土表層土が見いだされたものと考えられる。
東京都内のほとんどの土地では既に大規模な人工改変が施されてしまっている。したがって，都内では自然堆積した土壌断面を観察できる機会は極めて希少となってしまった。今回の調査で土塁の深層から見いだされた厚い黒色味の強い黒土層の存在は，本来都内で見られるはずの自然堆積した表層黒土層を示しているものと思われる。この埋没黒土層の発見は自然教育園という史跡に新たな価値を見出したものといえるだろう。
図 15．人工改変前後の自然教育園内の土壌堆積形態
（仮説）．

ま と め
Kawai et al.（2015）でも報告されている。一方で，武近年増えつつある都市型豪雨が，特に園内外周に位置蔵野台地上に位置する明治神宮内で行われた過去の調査する土塁の侵食を促し，周辺樹木の倒木をも引き起こしからは表層付近に厚い黒土層が確認されている（金子ほかねないという懸念がもたれ始めたことから，これら土か，1991）。これらを照らして総合的に考えると図 15 に塁や植物の効果的な保全策を模索する上で，土塁の土質示したような園内で施された土地改変に関する仮説が考構造やその現状について調査を実施した。特に，土塁のえられる。

脆弱性や崩壊の危険性のヒントになると思われる土塁盛図に示した通り，もともと園内の旧台地面上には明治土部分とその直下の台地地山部分との境界付近の状態に神宮内で認められたように厚い黒土層が存在したものと着目した。そこで土塁の土質や堆積状態を検証するため，考えられる。その後園内で様々な歴史を経ていく中で，土壌の全炭素含量，メラニックインデックス，黒ぼく特館や土塁の築造を通して，下層土の一部を含む大量の表徴の分析と断面形態の観察を行った。

− 51 −

自然教育園報告

第 55 号：43 − 52,

金子真司・田中永晴・高橋正通．1991．明治神宮の土壌

その結果，
•••

2023.

外周土塁の下層には黒色の埋没層が存在した。一方，

─都市の中の自然土壌─．森林立地，33：92-98．

台地や土塁崩落地では埋没層が認められなかった。

加瀬文雄．1994．白金館址と柳下氏．港区立郷土博物館
研究紀要，3：1-17．

埋没層の出現深がおよそ盛土と地山の境界と考えられた。その境界深は比高差が最大になる北側土塁地

川井伸郎・村田智吉・田中治夫．2013．自然教育園にお点で 300 〜 450 cm 程度，最も標高の高い園内東側

ける歴史的な人為からの土壌の再生．自然教育園報告，の土塁で 60 cm と推測された。

44：25-36．

かつて園内の台地面には厚い黒色の表土が存在した

川井伸郎・村田智吉・渡邊眞紀子・田中治夫．2016．自ものと推測される。その黒土表土は一部の下層土と然教育園における土壌有機物の炭素安定同位体比とメともに削剥されて，盛土の材料になったものと推測

ラニックインデックスからみる人為改変の歴史 . 自然された。

教育園報告，47：53-60．
Kawai N.，Murata T.，Watanabe M.，Tanaka H．
2015．Influence of historical manmade alterations

謝辞

on soil-forming processes in a former imperial estate（Shirogane-goryouchi），the Institute for Nature

自然教育園，文化庁および東京都港区教育委員会の関Study： Development of a soil evaluation technique

係者の皆様には，本調査に対しご協力や様々なご意見をand importance of inventory construction for urban

賜り心より感謝申し上げます。

green areas．Soil Science and Plant Nutrition，61，55-69．
村田智吉・川井伸郎・遠藤拓洋・矢野亮・田邊玲奈・渡引用文献

邊眞紀子．2021．自然教育園内に存在する土塁の土質
特性．自然教育園報告，55：43-48．

土壌環境分析法編集委員会編．1997．第 V 章 15．選択

日本ペドロジー学会

第五次土壌分類・命名委員会．

溶解法による可溶性鉄・アルミニウム・ケイ素 B．酸

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