水環境における汚濁機構の究明と保全施策効果に関する研究（１）水環境における面源負荷の発現機構とその対策についての研究（その１）－ヒノキ人工林からの降雨時栄養塩流出特性－
研究期間（平成 12 年度～14 年度）

永淵 修*，井手淳一郎**，大槻恭一**
要旨

水域における環境基準達成の状況を見ると，湖沼の達成率が極端に悪い．また,河川についても AA 類型の達成がなされてない河川が存在する．これらの流域の汚染源は面源であり，今後これら水域の環境基準達成を図るには面源対策が急務である．ここでは，農地,林地における汚濁負荷発生，流出機構解明を行うとともに,負荷量の予測を行い，汚濁削減のための手法の確立を試みた．さらに，水田からの農薬流出モデルを構築し,力丸ダム湖流域で行った水田農薬流出量調査結果を用いて検証を行った．その結果，水田農薬の環境中への流出は畦畔流出と水管理の不備が大きいことが明らかになった．一方，森林からの栄養塩の流出についてはヒノキ人工林の小流域で詳細な水文,水質調査を行い，ヒノキ人工林からの窒素，リンの流出原単位を示すことができた．
［キーワード :林地，渓流，栄養塩，農地，農薬，流出モデル，定量評価］
１．はじめに森林は栄養塩の吸収源（シンク）として評価されてき森林は我が国の国土面積の 2/3 を占め, 近年, その公益的機能（洪水緩和, 水質浄化など）が注目されてた．これは栄養塩支出の評価法に問題があり，正しく評価されていない可能性がある．

いる．この公益的機能は, 十分な森林管理のもとで発

そこで本研究では, 下層植生の貧弱なヒノキ人工林揮されると考えられる．しかし, 近年, 林業不振等ににおいて, 水質・水文観測を行い, 窒素（T-N）, リンより, 間伐などの森林管理は滞り, 森林面積の 44％を（T-P）の支出の評価法について検討した．

占める人工林の多くは, 林林がが鬱し, 下層植生が貧弱になる傾向がある．

２．研究方法

下層植生の貧弱な森林では表土が露出し, 降雨時,対象試験地である御手洗水流域は福岡市の東方約表土の流亡が発生しやすい．この傾向はヒノキ人工林

15km に位置する流域面積 9.5ha の山地小流域であり,で顕著であると言われている（湯川ら, 1995）．これは,流域内の大部分はヒノキ人工林で覆われている．流域

ヒノキの葉は分解が早く, しかも葉の形状が小燐片状

末端には量水堰が設置されており, 水位についてはであるためリターの流亡量が多く, 降雨時, 表層土壌10 分間隔で測定し，水質については週一回の定期採を雨滴衝撃から保護するリター層の発達が貧弱なた水を行った．また, 降雨時には別途に降中的なは別調めである．表層土壌には窒素, リンなどの栄養塩が高査を行った．流域尾根部の林外 2 地点には気象測器が濃度で存在するため, 降雨時における表土流亡に伴い,設置されており, 気象観測および降雨の水質観測を行これらの栄養塩も流失すると考えられる．
したがって,った．なお, 本研究は, 2001 年 8 月 1 日～2002 年 11

下層植生の貧弱なヒノキ人工林は, 森林のもつ，いわ月 28 日の観測データに基づいている．

ゆる公益的機能が十分に発揮されず, 汚濁物質, すな

原単位収支の評価については, 降雨を収入, 渓流かわち栄養塩の発生源（ソース）となることが予測されらの流出を支出とした．収入については, 降雨量重みる．しかし，既往研究における栄養塩収支の評価では，付け平均濃度に降雨量を乗じて算出した．支出につい*福岡県保健環境研究所 （〒818-0135

福岡県太宰府市大字向佐野 39）**

九州大学大学院農学部 （〒811-2415

福岡県糟屋郡篠栗町大字津波黒 394）

ては, 流出負荷量の代表的な評価手法である区間代表試験地は栄養塩のソースとして評価された．したがっ法と L-Q 法の 2 通りの方法（武田, 2001）で算出した．て，下層植生の貧弱なヒノキ人工林は栄養塩のソース

区間代表法は既往研究で広く用いられてきたが，降雨となる可能性がある．

時の水質変動が全く考慮されない方法である．一方,L-Q 法は, （1）水質の季節性が考慮されない, （2）増水時と減水時で生じる負荷量のヒステリシスが考慮されないなどの短所が報告されてはいるものの（武田, 2001）, 降雨時の水質変動を考慮することができる方法である．
３．結果及び考察
全窒素（T-N）, 全リン（T-P）の原単位収支を表１に示す．T-N，T-P のいずれについても，区間代表法に

表1

御手洗水流域における原単位[kg/yr/ha]
T-N
T-P
8.60
0.116
① 降雨による収入
8.35
0.072
② 区間代表法による支出
16.30.189③ L-Q法による支出
0.97
0.61
②/①
1.90
1.62
③/①
1.96
2.64
③/②
（週一回の定期採水によるデータを基に作成）

４．まとめ

よる支出は収入を下回り，本試験地は栄養塩のシンク

L-Q 式による負荷量の算定は，流量規模の小さい場として評価された．逆に L-Q 法による支出は収入を上合（<17L/sec）は実測負荷量とうまくの合する傾向に回り，本試験地は栄養塩のソースとして評価された．

あった．しかし，流量規模の大きな降雨時流出におけ評価手法によって栄養塩収支の評価が異なったが，区る負荷量，特にその最大ピークは正確には算定できな間代表法による支出は，多量の栄養塩の流出が観測さかった．この原因として，週一回のサンプリングを基れる降雨時の負荷量が考慮されないため，実際の支出に導いた L-Q 式ではデータが低流量時に偏り，その結を過小評価していると考えられる．したがって，区間果，縣濁成分を多く含む項目ほど過小評価する傾向が代表法による支出は栄養塩収支の評価には不の評である．これを防ぐためには高頻度調査が必要であるが，ある．L-Q 法による支出をの評とするなら，本試験地降雨時の高頻度調査は，予測しがたい気象雨時によりは栄養塩のソースとして評価されるが，L-Q 法には研限界があるため，高頻度調査と並行して縣濁態成分を究方法で記したような短所が報告されていることか考慮したモデルを構築する必要がある．このモデルのら検討の余地がある．

構築は今後の課題であるが，森林域からの正確な栄養L-Q 法による支出の妥当性を検討するため，数回の塩（T-N，T-P，TOC）流出負荷量原単位を示すには降降雨時におけるは別した（15 分～1 時間間隔）実測流

雨時の縣濁態栄養塩の動態を正確に算定することが出負荷量（実測値）と L-Q 式による推定流出負荷量（推必要である．

定値）を比較した．その結果，高濃度の懸濁態栄養塩（PTN,PTP）の流出があったピーク流量時に，推定値が実測値を過小評価していたことが示された．この傾向は組成の多くを懸濁態成分が占める T-P で顕著であ

５．行政的意義，貢献環境基準見直し作業等の負荷量調査に有益な情報を与える．

り，オーダーの異なる過小評価を呈した．以上より，
L-Q 法による支出は実際の支出を過小評価していると考えられた．

引用文献
1) 湯川典子, 恩田裕一（1995）ヒノキ林において本研究の結果から, T-N および T-P の支出の評価法

下層植生が土壌の浸透能に及ぼす影響（Ⅰ）散に区間代表法を使うと栄養塩収支の評価を見誤る可

水 型 浸 透 計 に よ る 野 外 実 験 . 日 林 誌 77:能性があることが示された．また，区間代表法を用い

224-231.

た既往研究における栄養塩支出は再検討の余地があることが示唆された．一方，支出の評価に L-Q 法を使うと，流出負荷量原単位としては過小評価するが，本

2) 武田育郎(2001) 水と水質環境の基礎知識. 198pp,
オーム社, 東京.