洪水影響下の尾瀬ヶ原の窒素、リンの動態と生態系
坂本
犬伏充 （名古屋大学名誉教授）

和之 （千葉大学名誉教授・東京農業大学教授）

群馬・福島・新潟３県境の海抜１，４００ｍの尾と、洪水が湿原生態系のＮ、Ｐ動態に与える影響の態学の坂本充が加わり、尾瀬ヶ原の湿原土壌特性さらに調べるため、上ノ大堀川のヨッピ川流れ込みの存在状態に影響することから、湿原水位の変化を

このように湿原水位は、湿原土壌のＮ、Ｐ量とそが明らかになりました。

瀬盆地に位置する尾瀬ヶ原は、盆地を取り巻く山岳共同調査を行いました ３，４，５）。本稿では、この調査点に近い上田代湿原の２地点において、水位変動の重田遥、中山絹子のグループ調査に、水圏植物生域からの流下河川の後背湿地に形成された泥炭湿原

結果概要を述べるとともに、洪水影響下の尾瀬ヶ原

１．貧栄養的な尾瀬ヶ原生態系です。豪雪地特有の低温過湿環境のもと、植物遺体㎝、３時間内で５㎝も上下変動すを８か月にわたり調べました。その結果、湿原水位〜る変動が見いだされました。このように尾瀬ヶ原では３か月で生態系の今後の保全課題について説明します。
２．尾瀬ヶ原湿原土壌の性状と湿原水位変動が未分解のまま堆積した泥炭層の上に、湿生植物が生育しています。植物遺体の微生物分解が限られることに加え、養分の少ない雨水が主な栄養供給源では、湿原水位が短い周期で上下に変動し土壌環境に豪雨による洪水が頻発化するようになり、豪雨発生

は、１９９０年代後半から、地球温暖化原因の集中

このように貧栄養的な生態系である尾瀬ヶ原でり、湿原凹地は湿原水位が高く、酸素と硝酸イオンで 横 切 る 線 状 調 査 を 行 い ま し た ３ ）。 こ の 調 査 に よ把握するため、上田代湿原の凹凸微地形を１ｍ間隔易に認識できます。この縞状微地形域の土壌特性を木はヤマモモ科のヤチヤナギで、日本、沿海州、〜１ｍ前後の多くの低木分布が見られます。この低越え草原域に入ると、木道右側の草原に高さ０・２

尾瀬ヶ原山ノ鼻から上田代の西に広がるヨシ原を尾瀬ヶ原では、湿原表面に水の流れなどで形成さ時は山地からの濁水流入により、尾瀬ヶ原の過半近の量が少なく、微生物による脱窒活性（硝酸の窒素あるので、尾瀬ヶ原生態系は植物生育に必要な窒素くが水没状態となるなど、生態系は大きな影響を受

ナギの根の根粒には、窒素固定能力を有する放線菌影響していることが明らかになりました。

けています １，２。) しかし、洪水の尾瀬湿原生態系へを系外に排出する微生物代謝活性 が)小さいことが明らかになりました。他方、湿原凸地土壌は、酸化的が共生し、窒素固定作用により生成した窒素化合物れた凹凸に富んだ複数の縞状微地形が発達していま

与える影響の調査知見は、これまで殆どありません（酸素が多い）で、硝酸イオン量が多く、脱窒活性と、葉の光合成で作られる有機物を用いて植物体を（Ｎ）、リン（Ｐ）、ミネラルが少ない貧栄養状態でした。このような外力影響下の尾瀬ヶ原生態系のが高いなど、湿原の凹凸微地形が土壌窒素代謝に大作り成長します。このメカニズムにより、ヤチヤナ
される植物可利用Ｐ）の量は、凹地湿原で多いこと

ギは窒素が少ない貧栄養的土壌においても増殖が可

サハリンの寒冷湿地に分布する落葉樹です。ヤチヤ３．ヤチヤナギの密度と窒素固定活性現状把握に焦点を置いた第４次尾瀬総合学術調査

３で抽出す。落葉後の晩秋には、この縞状微地形を肉眼で容20きく影響しているとともに、可給態Ｐ（にあります。

10（以下「第４次調査」という）の一環として、土壌学の犬伏和之（調査時は千葉大学教授）と大学院生

pH

16

はるかな尾瀬 特集号 2023.3

素固定活動に原因する優占植物の交代は、貧栄養的固定能を有するヤチヤナギ属植物の増殖と、その窒能になります。貧栄養的火山起源土壌における窒素定活動は、ホロムイスゲとササ、ヨシの生育地ではへの窒素供給過程として重要な土壌微生物の窒素固給が原因していると判断されます ４，５）。他方、土壌

つヤチヤナギ樹木からの落葉による土壌への窒素供

高 い の で ３ ， ４ ）、 こ れ ら ３ 植 生 種 の 分 布 域 で は 、 土

土壌における植生変遷例として広く知られています。

壌細菌窒素固定活動の植物生産への関与の量的検討

６）

尾瀬ヶ原湿原のヤチヤナギ分布域は、第１次尾瀬相関関係が見出され、ヤチヤナギ根粒の窒素固定活ヤナギ樹高との関係を調べました。両者間に有意なめ、ヤチヤナギ根粒の窒素固定活性を実測し、ヤチでは、尾瀬のヤチヤナギ増加原因を明らかにするたた ８）。これら過去の調査情報を踏まえ、第４次調査

１９９６年）に、更なる分布域拡大が確認されましが り が 見 い だ さ れ ７ ）、 第 ３ 次 調 査 時 （ １ ９ ９ ４ 〜〜１９７９年）に、上田代から中田代まで分布の拡に限られておりましたが，第２次調査時（１９７７はないと判断されました。窒素については、他植生種がこらないためか可利用Ｐ量は少なく、植生分布への影響

原域では，洪水濁水で運ばれた粒子状Ｐの土壌沈積が起イ、ホロムイスゲ、ヌマガヤなど他植生種が優占する湿が原因と判断されました ３，４）。他方、ヤマドリゼンマ

態で含まれた粒子状Ｐが、湿原の凹地に沈積したことから、洪水発生時に山地から湿原への流入濁水に懸濁状原溝でした。調査湿原域内に、他のＰ供給源がないことかったヤチヤナギ生育地は、水が溜り易い湿原凹地か湿他方、今回の調査で見いだされた土壌のＰ量の多が、今後必要と判断されます。

性がその樹木成長を支えていることが確認されまし

生育する土壌の窒素量は低く、調査された地域に関する総合学術調査時（１９５０〜１９５２年）は、非常た ３）。

限りでは、ヤチヤナギの落葉によるこれら土壌への窒素

下 田 代 湿 原 土 壌 の Ｎ 、 Ｐ 量 の 調 査 結 果 ３ ， ４ ）か ら 、制限状態を明らかにするため、上田代、中田代、尾瀬ヶ原湿原土壌におけるＮとＰによる植物生産が、第４次調査における村上・楊（２０２２）の調査に濃度が優占植物種決定に重要な役割を果たしていること含まれるカルシウム、マグネシウム、珪酸などミネラル

ホロムイスゲ、ヨシ等の植種の分布支配には、土壌水に供給は少なかったと判断されました。なお、ヌマガヤ、尾瀬ヶ原土壌の可利用Ｎ量（硝酸態Ｎとアンモニアより明らかにされました。 ９）４．湿原土壌のＮ、Ｐ量と優占植生種態Ｎの合計量）、可給態Ｐ量と優占植生種との対応関係を表１にまとめました。植生種分布と、土壌の尾瀬生態系のＮ、Ｐ動態に及ぼす洪水影響の土壌

５．洪水影響下の尾瀬生態系保全にむけてり、ヤチヤナギ優占土壌の可利用Ｎ、Ｐ量は、他植学的、植物生態学的調査により、１９８０年以降進可利用Ｎ及び可給態Ｐ量との間には密接な関係があ
生種優占土壌より多いことが明らかです。ヤチヤナ

み始めた尾瀬ヶ原におけるヤチヤナギ分布域拡大とはるかな尾瀬 特集号 2023.3

17ギ優占地土壌の高いＮ含量には、窒素固定能力を持

表１．尾瀬ヶ原優占植生種分布土壌（０−20cm層）の可利用Ｎ濃度と可給態Ｐ濃度（mg/湿泥kg）。坂本ほか４）より作成。括弧内は平均値。

優占植生種

可利用Ｎ

可給態Ｐ

ヤチヤナギ

11.5−100.7（29.5）

3.3−110.3（18.6）

ヤマドリゼンマイ

13.2−32.0（20.7）

0.8−5.9（4.0）

ヌマガヤ

9.2−14.5（11.9）

1.4−1.5（1.45）

ホロムイスゲ、ササ、ヨシ

6.5−20.0（13.2）

0.3−8.9（2.3）

樹木密度増加には、洪水に伴う湿原凹地へのリンの流入沈積に原因するヤチヤナギの生産活動活発化が主因と判断されました。温暖化原因の洪水は今後も、洪水原因のヤチヤ）

80:269-

巻５７７〜

80:571-575）低温科学2022）低温科学2022９）村上大樹・楊宗興（284）岩熊敏夫（本文の詳しい内容は、低温科学第頻発化が予測されることからナギ増殖とその増殖による土壌の窒素量増加管理に５９０にも掲載しています。

10は、洪水時のリン負荷量とヤチヤナギ増殖量、落葉による土壌の窒素負荷量の量的因果関係を明らかにすることが不可欠です。第４次調査では、洪水にて供給されるリンの粒子性状や負荷量の科学的情報取得ができませんでした。山地から湿原への洪水濁水流入による尾瀬ヶ原生態系へのインパクト管理と生態系保全策構築には、今後、河川工学と土壌学、生態学の研究者の協力によるヤチヤナギの増殖と土壌中田代湿原における植生調査

生態系の窒素動態の安定化を図る湿原生態系管理策

82:239-256

上の大堀川のヨッピ川流入点に近い上田代西北部湿原凹地のヤチヤナギ群集（右）と、隣接する湿原高まりのヤマドリゼンマイ群集（左）ヌマガヤ群集を覆うように枝苗上部に葉を展開するヤチヤナギ群集。上田代。の構築に向けての学際的検討が必要であるように判断されます。
引用文献）陸水学雑誌2021１）阪口豊ほか（ 1998）尾瀬の総合研究 85-106
２ ） 吉 井 広 始 ほ か （ 2014）尾瀬の自然保護
36:1-14３）重田遥ほか（80: 577-590

263Vegetation．
Ozegahara
2 0 0）
9）1982（ 1988） Science, 23:802Vitousek,P.M.et al.

４）坂本充ほか（ 2022）低温科学
５）坂本充ほか．論文執筆中．
６）809７） Hogetsu,K,et al.
（276８ ） O h m o r i , T . e t a（l.
， 26:1-8Science

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