自然教育園報告Ⓒ 2022

第 54 号：27 − 36,2022.

国立科学博物館附属自然教育園

自然教育園内の台地縁辺斜面における土壌侵食特性
渡邊眞紀子１, ＊・赤坂郁美２・田代
１

崇３・長田強志３・村田智吉４・遠藤拓洋５

東京都立大学，２専修大学，３日本大学，４国立環境研究所，５国立科学博物館附属自然教育園

Makiko Watanabe1, Ikumi Akasaka2, Takashi Tashiro3, Tsuyoshi Osada3, Tomoyoshi Murata4, Takumi
Endo5: Characteristics of soil erosion on upland margin slopes in the Institute for Nature Study.
Miscellaneous Reports of the Institute for Nature Study (54): 27–36, 2022.
1Tokyo Metropolitan University, 2 Senshu University, 3 Nihon University, 4 National Institute for Environmental Studies, 5 Institute for

Nature Study, National Museum of Nature and Science

はじめにとなる（森林立地調査編集委員会，2010）。そこで，本研究では自然教育園における斜面地形を対象に，自然侵自然的営力のみが働くことによって生じる表土流出食量に関するモニタリングデータを取得し，園内の降水は，土壌の性質，地形傾斜，気象などの無機的条件と，データを活用して強雨が土壌侵食に及ぼす影響について動植物群の生存活動との間にほとんど完全な均衡が保た検討することを目的とした。

れているが，降雨や台風などの組み合わせによって土の流亡はわずかながら起こる。この場合，侵食土量よりもモニタリング手法と期間中の降水概況

自然の風化作用によって生成される土壌量の方が多いので，自然侵食はほとんど問題にならないとされる（砂防学，1992）。自然教育園では 10000 本以上の樹木が記録

本調査では，対象斜面に塩化ビニル製のパイプ状のされており，その大部分を自然の遷移のままに管理して杭（以下，塩ビパイプ）を打ち込んで，地表面からの杭いるため，有機物の供給と分解による物質循環によっての高さを計測することによって土壌侵食量を求めた。こ

土壌の生成が進む環境下にあると考えられる。しかしなの手法は原始的ではあるが，斜面の侵食量を直接に測定

がら，台地縁辺部の斜面や土塁斜面では，樹木の生長にする方法であり，侵食現象を理解する上で適した方法で伴う根上り，樹幹流の増加，倒木などによる土層の攪乱もある（砂防学会，1992）。杭の設置地点は，田代ほか

や，開空率の増大といった植物の生存活動に伴い土壌侵（2019）で示されたひょうたん池の集水域に含まれる西食現象が加速されることも予想される（田代ほか，2020

側の台地斜面の上部（A），中腹部（B），下部（C）の３など）。また，近年の都市部の短時間強雨，台風によるつのエリアを選定した（図 1，2）
。各エリアの傾斜量は，大雨などの気象イベント（金井ほか，2019；赤坂ほか，

A：1 〜 4°
，B：18 〜 20°，C：14 〜 18°で，A はほぼ平坦

2020）や，土壌の膨軟化・乾燥化（魚井ほか，2012；川面，B は C よりも急傾斜であるが，B と C エリアとも直井ほか，2013）といった土壌性状の変化によっても，土線斜面であった。エリア A では 3 本（A1，A2，A3），壌侵食現象が加速的に進むことが予想される。自然教育

エ リ ア B で 4 本（B1 〜 B4）， エ リ ア C で 4 本（C1 〜園の文化財である土塁においても，土塁比高の低下や形C4）の計 11 本の塩ビパイプ（90 〜 180cm）を打ち込み，状変化として顕在化していくと考えられる（長田ほか，堆積腐植層の厚さ（cm）と塩ビパイプ長（cm）を計測した。

2021）。斜面の土砂移動の実証的な研究を行う際には，堆積腐植層は，ほとんど分解されていない有機質層（L降水量や斜面の植被率などに関する基礎的な情報が重要

層，国際土壌学連合の新分類では Oi 層）と分解が進み，* E-mail: m.wata@tmu.ac.jp− 27 −

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図 1．土壌侵食モニタリング調査の実施場所（★）と雨量観測点（▲）の位置図．

元のリターの形がわからない程度に粉状に細かくなった

でも一日で 223mm（10 月平均降水量に相当）の降水が有機質層（H 層，国際土壌学連合の新分類では Oa 層）あり，園内で「おろちの松」の倒木など大きな被害が出を区別してそれぞれの厚さを計測した。なお，傾斜地でた。2019 年 8 月にはひょうたん池東側で倒木したマツがの計測であることから，堆積腐植層の厚さは，塩ビパイ池の西側の樹木にかかり，根返りによって池の西側の岸プが設置されている地点で直径約 50cm（リター用）とが崩落した。この影響で池の西側の倒木除去と整地作業20cm（H 層用）の 2 種のドーナツ状円盤を用いて，塩が行われ，モニタリング地点 C3 周辺で土層攪乱の影響ビパイプを取り囲む 4 方位で塩ビパイプの地上部先端とがあったため，以降の C3 のデータを欠損とし，新たなの長さをコンベックスで計測し，その平均値を記録した。

地点として C4 を 2019 年 9 月に設置した。また，中腹部

パイプ長はリター層，H 層を除去し，A 層直上からパイB エリアでは，近傍でマツの倒木があり，B2 の観測点プ先端までの長さを 4 方位で計測し，平均を記録した。

が人為的な影響を受けた可能性があったため，B2 のデ本手法による計測値の精度は± 0.5cm である。なお，塩ータを欠損とし，計測精度を維持するために，2019 年 9ビパイプの埋設が行われた 2018 年 6 月以降，2019 年 10月に新たな地点 B4 を増設して計測を開始した。塩ビパ

月に台風第 19 号（以下，台風 19 号）により自然教育園

イプの設置は 2018 年 6 月に行い，2018 年 11 月〜 2021

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図 2．塩ビパイプ杭によるモニタリング地点（A1 〜 A3，B1 〜 B4，C1 〜 C4）の位置図．

年 11 月までの 3 年間について，おおよそ 2 ケ月毎に計た。2019 年は 10 月の台風 19 号により，2021 年は梅雨測を行った。

前線による大雨と 8 月の停滞前線の影響により，年降水塩ビパイプ設置地点には裸地はなく，自然教育園によ量が多くなった。2020 年の年降水量は約 1670mm と平る 2010 年毎木調査データと現地観察により塩ビパイプ

均よりやや多かったものの，台風が上陸しなかったこと設置場所周辺の樹木の種類を把握した。また，地上植被もあって，日単位や時間単位での強雨イベントの発生は率の違いや変化を写真撮影により記録した。

相対的に少なかった。

自然教育園における 1990 年 7 月〜 2011 年 6 月の降水観測データを用いて，約 20 年の降水特性とその経年変結果と考察化について，様々な時間スケールで分析を行った赤坂ほか（2018）によれば，年降水量には 1990 年代後半以降に増加傾向が，年降水日数には若干の減少傾向がみ

本研究の対象斜面の植生環境は，3 つのエリアにおいられた。また，2019 年まで解析期間を延ばすと，2000ていずれも各種落葉高木（ミズキ，コナラ，キハダ，コ

年代以降に，台風の影響により 10 月の最大日降水量がブシ，エゴノキ，イイギリ，イヌシデ，ムクノキ，ミツそれまでより多くなる年が頻繁に見られた（赤坂ほか，デカエデ，アカメガシワなど）と常緑高木（シロダモ，2020）。本研究では，土壌侵食に影響を及ぼす可能性がオオツクバネガシ，ネズミモチ）が混生する林分であっ

高い台風の降水や短時間降水に着目し，土壌侵食量とのたが，斜面上部の平坦面のエリア A ではシュロの低木対応関係を調べる目的で，モニタリング期間（2018 年とシロダモが，東向き斜面のエリア B と C は常緑小高

11 月〜 2021 年 11 月）の 3 年間に自然教育園で観測さ木のヒサカキや常緑針葉樹のアカマツ，常緑低木のアオれた日降水量データを用いた。なお，2020 年 10 月中旬

キや林床植生のアズマネザサによって特徴づけられてい〜 12 月初旬に連続したデータの欠測があったため，当た。リターの樹種構成はエリア A では落葉広葉樹起源

該期間の降水量を，気象庁のアメダス東京の値で補っであったのに対して，エリア B と C はマツ起源が多く，た。解析対象の 3 年間の降水概況は，2019 年と 2021 年

とくにエリア B でその特徴が強かった。に，1991 〜 2010 年平均（1474mm）よりも年降水量が堆積腐植層の厚さに関するモニタリング結果を図 3 と多く，2019 年は 1895.5mm，2021 年は 2012.0mm であっ

図 4 に示す。森林の堆積腐植量は，一般に落葉期である− 29 −

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11 月〜 2 月に増大し，有機物の分解が進む 6 月〜 9 月の斜面上部平坦面のエリア A2 と A3 では 2 〜 6cm，急斜暖候期に減少する。傾斜量が 1 〜 4°と平坦なエリア A面のエリア B（B1 〜 B4）では 2 〜 7cm で変動幅が小さでは，この季節変化が明瞭に現れていた（図 3）。一方，かった。エリア C では L 層の層厚は 1 〜 6cm で，C1 で斜面の傾斜量が 18°以上のエリア B と C では，エリア A全地点での最小値（1 〜 4cm）を示し，変動幅も小さかのような明瞭な季節変化は見られなかった。L 層の層厚った。H 層の厚さの計測結果が図 4 である。H 層が重力は全地点で A1 が最大（2 〜 9cm）で変動幅も大きかった。

移動をせずにその場で残積しやすい環境ほど，土壌の腐図 3．堆積腐植層（L 層）の推移（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）．（上）エリア A，（中）エリア B，（下）エリア C．

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植成分となって土壌が発達することから，H 層の厚さか層厚も大きくなっていた。エリア間でのリター層と H 層ら，土壌生成の進み方を見た場合，エリア B，C では 0の層厚の推移を比較した場合，斜面上部平坦地（エリア〜 2cm を推移し，とくに中腹斜面のエリア B では H 層A）では斜面中腹と下部の傾斜地（エリア B，C）に比の層厚の変動がもっとも大きくなった。これに対して，

べて土壌生成が比較的安定的に進んでいるといえる。

エリア A で 0 〜 3cm を推移しており，（台風前の）2019

なお，土壌侵食現象は，水食だけでなく，風食によっ

年 9 月までは，L 層の層厚が大きい A1 において H 層のても生じるが，観測期間中に L 層がなくなることはな

図 4．堆積腐植層（H 層）の推移（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）．（上）エリア A，（中）エリア B，（下）エリア C．

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く，風食の影響は小さいと考えられる。前述したよう移動した土砂を受け取る堆積場となっていると考えられに，本研究で対象とした斜面は植林地のような単相林でる。エリア B と C に関しては，エリア内の地点の標高はなく，斜面上部のエリア A で落葉高木を主体とするがほぼ同じであることから，観測期間中の変動の傾向はリター量が最も大きく，斜面中腹（エリア B）と斜面下エリアの中では類似していた。

部（エリア C）でリター堆積量（L 層の層厚）が少なく，次に，降水強度と平均偏差についてみた場合，全体をさらに斜面下部（エリア C）でリターに占めるマツの割見ると降水強度が大きくなるとパイプ長の平均偏差が小合が多いという特徴が見られた。こうした観測事実を踏さくなる，すなわち土砂堆積が生じるといった傾向が示まえると，渡邉ほか（2016）などによって指摘されていされ，水食作用と侵食の明瞭な関係性は見出されなかるように，樹種によるリター被覆率やリターの性質の違った。しかしながら，降水強度が小さかった期間（2020

いが表土移動に与える影響を考慮してモニタリングを行年）では，いずれのエリアでもパイプ長の平均偏差が大う必要もある。また，自然教育園では倒木や，大きな枝きくなる，すなわち侵食傾向が強くなることが示された。の落下などによる地上部の攪乱と開空率の変化が起きや

エリア A・B・C を個別にみると，降水強度とパイプ長すく，長期モニタリングを行う際には，こうした環境変との関係には多少の差異が見受けられる。まずエリア A化も留意する必要がある。

に関しては，図 6 において一つ目のピークとなる台風 19

図 5 に解析対象期間の降水特性の推移を示す。ここで号に伴う降水強度の増加時（2019 年 10 月 18 日頃）には，前測定日〜測定日前日までの期間降水量，期間降水A1 〜 3 のパイプ長がいずれも 0.2 〜 1.0cm 減少し，そ日数，期間平均降水強度，階級別降水日数を算出した。の後 1 〜 2 ケ月の間に減少前を上回る 0.6 〜 1.2cm ほど降水日数は日降水量 0.5mm 以上の日数，期間平均降水増加を示している。この傾向は，エリア C も同様であり，強度は，期間降水量を期間降水日数で除した値である。

降水強度が増加するのと同時期に，C1 〜 C4 のパイプ長

期間降水量は，梅雨期を含む測定期間に 500mm を上回

が 0.8 〜 1.0cm 程度の減少を示し，その後約 1 カ月の期

り，年降水量の 4 〜 6 割に相当する降水がもたらされて間で 0.8 〜 1.4cm の増加を示している。一方エリア B では，いる。同様に，期間降水日数も，梅雨期を含む期間に最B1 〜 B4 のいずれの地点でも降水強度が増加を示す前のも多い。一方，期間平均降水強度は，2019 年台風 19 号

２〜 6 月頃より徐々にパイプ長の減少が見られ，降水強が関東平野を通過した 2019 年 10 月 12 日を含む 1 か月度の増加直後よりパイプ長の 0.3 〜 0.5cm の増加が確認

間の値が最も大きく，24.3mm/day となった。この期間できる。この違いの要因は，明確ではないが，観測地点には，台風通過日には日降水量が 50mm 以上であったもの地形を反映した堆積・侵食作用の傾向と示唆される。のの，その他の日の日降水量は 20mm 未満であったため，すなわち，台地の斜面の頂部であり遷急点付近に位置す台風通過日に集中的な強雨があったといえる。次いで平るエリア A では，降雨開始から上流側より移動してき均降水強度の値が大きかったのは，2021 年 4 月 29 日また堆積物の堆積が始まるが，徐々に降雨強度が増すことでの期間の 21.8mm/day であった。この約 2 ヶ月間には，で駆動力も増加し，一定の閾値を超えた際に，一転して南岸低気圧の影響により，日降水量 20mm を上回る降水侵食作用が大きく働くことが考えられる。エリア C も同が断続的に観測されたため，期間平均降水強度の値が大様に，台地斜面下部の遷緩点に位置することから，常にきくなった。

堆積環境が形成されており（田代ほか，2019），降雨強

図 6 に観測期間（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）の塩度が閾値を超えるまでは，土砂の堆積が継続的に見られビパイプ長の平均偏差と降水強度を重ね合わせた図を示るが，これを超えることで一転侵食作用が大きく働き，す。ここで示される塩ビパイプ長（cm）の平均偏差は，パイプ長が長くなっているものと推測される。一方でエ観測期間の平均値から計測値を差し引いた値である。まリア B は，平均傾斜角度が最も大きい斜面中腹部分に位ず，パイプ長の平均偏差の変動幅は，エリア A では±置することから，時間あたりに働く堆積・侵食作用が大1cm，エリア B では± 1.5cm，エリア C では± 1cm ときい傾向にあるため，降雨に関わりなく常に表面物質のなっており，斜面中腹のエリア B で大きくなっていた。

移動が起こっているものと考えられる。このため，降雨また，エリア A では，A2 と A3 が同様な傾向を示して強度の漸増により，少しずつ堆積作用が強くなるが，閾いるのに対して，A1 はこれら２点と相反する推移を示

値が低いため，大きな堆積場を形成する前に侵食作用にしている。A1 は，A2 と A3 より標高が 2m 低く，谷線よる下流への土砂移動が常時発生することで，極端なパの近くに位置していることから，上述の結果を受けて，イプ長の変化が起こらないことが予想される。

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図 5．（上）測定日間の合計降水量，降水日数，（下）平均降水強度，階級別降水日数（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）．
いずれの値も，集計期間は前測定日から測定日前日まで．

図 5 において南岸低気圧の影響に伴う 2 つ目のピークより長くなっている，すなわち土砂侵食量を表す。図 6（2021 年 3 〜 4 月頃）では，比較的長期にわたる降水強に示した降水特性との対応をみると，平均降水強度がと度の漸増が認められる。このため，前述の台風 19 号のくに大きい 2019 年 10 月の測定日頃に，谷線近くに位置影響と異なり，エリア A・B・C いずれの観測地点におする A1 で− 0.3cm 程の偏差の減少傾向（堆積）が，反いても降水強度の漸増が始まる時期（2019 年末頃）から対に 2020 年 12 月の測定日のように平均降水強度がとく緩やかな堆積傾向を示しているが，降水強度のピークをに小さい場合には，＋ 0.7cm 程の増加傾向（侵食）が過ぎると，一転緩やかな侵食傾向に移行していることが見られるなど，図 7 においても全体的に降水強度との間確認できる。に負の相関関係が認められる。2019 年 10 月中旬までの

図 7 は，観測期間における塩ビパイプ長の推移を設置

1 か月間には，台風 19 号の影響により日降水強度が極時のパイプ長から計測値を差し引いた値によって示して端に高い日があったことにより，谷線近く（A1）ではおり，マイナスはパイプ長が設置時より短くなっている，

A2，A3 からの土砂の堆積が進んだ可能性がある。対し

すなわち土砂堆積量を表し，プラスはパイプ長が設置時て，モニタリング期間において，降水日数，降水量が共− 33 −

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図 6．塩ビパイプ長の平均偏差と降水強度（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）．
（上）エリア A，（中）エリア B，（下）エリア C．塩ビパイプ長平均偏差は，観測期間の平均値から計測値を差し引いた値（cm）．に最も少なかった 2020 年 12 月までの 2 ヶ月間には，侵期間降水日数，日降水量 50mm 以上の日数がモニタリン食作用が進んだと考えられる。

グ期間中で最も多くなっている（図 5）。このように，強また，2021 年 8 月末の測定日までの 4 ケ月間には，エリア A（A1 を除く）と B で共通して，＋ 0.3 〜 1.2cm

雨日数，総降水量共に増加する期間には，多地点で共通して侵食作用が進むことが示唆される。の偏差の増加がみられた。2021 年 8 月末までの期間には，

エリア A から C に至る土壌侵食モニタリングの空間

梅雨前線や 8 月の停滞前線の影響により，期間降水量，スケールは，直線距離でおよそ 30m なので観測の空間− 34 −

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図 7．塩ビパイプ長の変化量（2018 年 11 月〜 2021 年 11 月）．（上）エリア A，（中）エリア B，（下）エリア C．
パイプ変化量は，測定時の塩ビパイプ長から設置時 2018 年 6 月の塩ビパイプ長を引いた値（cm）．ただし，地点
B4 と C4 の設置時は 2019 年 11 月．

規模としては比較的大きいといえる。一般に，観測区画（B）→斜面下部（C）の土砂移動，すなわち斜面上部（A）のサイズが大きくなるほど，微地形要素が増加し，表面が侵食場となり，斜面下部（C）が堆積場となる明瞭な流の浸透の機会が増加し，かつ微凹地形は侵食土砂の堆関係性は見られなかった。むしろ，斜面上部（A）はリ積を促すため，斜面の発生している表面流や侵食現象はター供給が平坦地に多量に供給されるため，土壌が生成

必ずしも斜面上部から下部まで連続性をもたない（五味，される場となっており，A の中でも，A2，A3 は土砂供

2006）。本研究においても，斜面上部（A）→斜面中部給源となり，A1 はそれを受ける堆積場となっていた。

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引用文献

斜面中腹（B）の 3 点（B1 〜 B4）は，地形図上では標高差がほぼ無い直線斜面上に位置しているが，侵食と堆積の変動幅が大きいことが示された。この変動は，倒木

赤坂郁美・遠藤拓洋・渡邊眞紀子・矢野亮．2018，自や落枝が誘発する微地形に起因すると考えられ，傾斜量

然教育園における 1990 年以降の降水特性とその変化．

が大きいものの，短い時間スケールで見た場合，必ずし自然教育園報告，49：41-48．

も侵食場ではないことが明らかとなった。一方，斜面下

赤坂郁美・遠藤拓洋・矢野亮．2020，自然教育園にお部（C）については，観測期間中は堆積場ではなく侵食ける 10 月の降水特性とその変化．自然教育園報告，場となっていることが判明した。このことは，斜面上部

52：13-18．

から土砂の移動・供給を受けるものの，斜面下部から土魚井夏子・渡邊眞紀子・村田智吉．2012，自然教育園に壌侵食が進む傾向があり，定常的なひょうたん池への土おける鉛直方向の土壌硬度と土地利用履歴との関係．

砂流入源となっている可能性が示唆された。

自然教育園報告，43：37-45．
金井優佳・赤坂郁美・遠藤拓洋・矢野亮．2019，自然教育園における暖候期の短時間強雨特性．自然教育園

おわりに報告，50：13-20．
川井伸郎・村田智吉・田中治夫．2013，自然教育園における歴史的な人為からの土壌の自然再生．自然教育園

本研究における対象斜面においてモニタリングに先行報告，44：25-36．

して 2018 年に行われた土壌硬度の鉛直分布と土壌断面の調査により，暗褐色〜黒色の土層厚すなわち，心土五味高志．2006，土壌侵食と森林．森林科学，47：10-（ローム層）の出現深度は，斜面上部平坦面付近で 40 〜60cm，斜面中腹で 20 〜 30cm，斜面下部で 60cm である

14．
砂防学会．1992，斜面の土砂移動現象．砂防学講座第 3 巻．

ことが報告されている（田代ほか，2019）。心土より上山海堂．

位の柔らかい土層の厚さは，長いタイムスケールでの自森林立地調査法編集委員会編．2010，森林立地調査法

然侵食と土砂の運搬堆積の結果を指示していると考えら（改訂版）森の環境を測る．博友社．

れ，斜面上部（本稿におけるエリア A）において侵食量田代崇・渡邊眞紀子・赤坂郁美・坂上伸生・村田智吉．と土壌生成量が均衡を保ちながら斜面中腹の急斜面（本2019，自然教育園ひょうたん池集水域の土壌．自然教

稿におけるエリア B）に運搬された土砂はさらに下方に育園報告，50：21-28．

移動し，斜面下部（本稿におけるエリア C）に堆積して田代崇・長田強志・村田智吉・遠藤拓洋・矢野亮・いる。このように土層厚から捉えると，自然教育園の台渡邊眞紀子．2020，自然教育園内における土塁の地形地縁辺斜面の土砂移動は，地形に起因する斜面の土砂移的特性．自然教育園報告，52：7-12．

動現象の一般的な解釈と合致するものである。

長田強志・田代

本研究では，自然教育園内の台地縁辺斜面を対象とし崇・村田智吉・遠藤拓洋・渡邊眞紀子．

2021，自然教育園内の土塁斜面にみられる地形変化の解析．自然教育園報告，53：49-54．て，雨量と土壌侵食のモニタリングデータを用いて降水強度と土砂移動の関係を調べた。その結果，3 年間と限

渡邉仁志・井川原弘一・茂木靖和・横井秀一・平井敬三．

られた観測期間ではあるが，短いタイムスケールで自然2016，植栽樹種の違いが同一斜面のヒノキ，スギ，ア侵食と降水現象の対応をよく捉えることができた。さらカマツ人工林の表土移動に及ぼす影響．日林誌，98：に，時間スケールが大きい場合は，侵食場になる斜面地

193-198．

形においても，時間スケールが小さい場合には堆積場にもなっていることが示された。また，侵食速度を求めるには至らなかったが，台地上部では侵食が進むことが実証されたとともに，リターの供給と分解による土壌生成現象および斜面における侵食と堆積の土砂移動現象を理解する上で貴重なデータが得られた。今後起こり得る加速侵食や地形変位に関して知見をさらに深めていくことが期待される。

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