関東森林研究論 文71-1(2020)

釜淵森林理水試験地における間伐が融雪水量に及ぼす影響
久保田多余子 1 ・阿部俊夫 2 ・小川泰浩 1・村上亘 1
１ 森林総合研究所
２ 森林総合研究所東北支所
要旨：釜淵森林理水試験地は積雪地域にあり，１号沢から４号沢まで４つの小流域で長期に流量観測が行われている。
このうち 2 号沢と 4 号沢において 2018 年 10 月に間伐（計画では 1 伐 3 残列状間伐，間伐率 25%）が実施された。そこで，間伐が融雪期（3 月から 5 月）の月流量に及ぼす影響を対照流域法によって調べた。この結果，間伐翌年の 2 号沢と 4 号沢の 2019 年の融雪水量には間伐の影響はみられなかった。この理由は主として間伐率が小さかったためと考えられる。
キーワード：間伐，多雪地域，融雪流出，対照流域法

Effects of thinning on snow melt water runoff in Kamabuchi Experimental Watershed
Tayoko Kubota1, Toshio Abe2, Yasuhiro Ogawa1, Wataru Murakami1
Forestry and Forest Research Institute 1
Tohoku Research Center, Forestry and Forest Research Institute 2

Abstract: Kamabuchi Experimental Watershed is located in a heavy snowfall area and runoff have been observed at 4 small
watersheds for a long period. The line thinning which cuts a line of trees and leaves three lines of trees has been conducted in No. 2and No. 4 watersheds on October 2018. We examined the effects of the thinning on monthly snow melt water runoff during March
to May by a paired catchment method. As the results, the effect of the thinning on snow melt water runoff was not clear. This ismainly because the tree reduction ratio was small.
Key-word: thinning, heavy snowfall area, snow melt water runoff, paired catchment method

Ⅰ はじめに残列状間伐，間伐率 25%）が山形森林管理署により実施

間伐などの森林施業により流域からの水流出を増加さされることになった。そこで，この間伐が融雪水量に影せることができると期待されている（３）。また，積雪地

響を及ぼすかどうかを対照流域法によって調べることと域における水資源は総量だけでなく，田植え期など水需した。

要の高まる時期に供給されることも重要である。これまでの研究から，積雪地域において間伐や部分伐によってⅡ 調査地と方法

樹冠遮断を減らすことにより積雪量を増やし，伐採地周

１．調査地 調査は森林総合研究所釜淵森林理水試験

囲の樹冠の被陰効果で融雪期間を長期化できる可能性が地（山形県最上郡真室川町大字釜渕鶴下田沢国有林，北示唆されている（１，６）
。しかしながら，積雪地域であ緯 38°56’ ，東経 140°1’）において行った（図－１）。

るか否かにかかわらず，森林施業が水・土砂流出にどの

この試験地は１号沢から４号沢までの４つの小流域からような影響を及ぼすのかを調べた実証的な研究は未だに成る。流域面積と林齢は表－１に示した通りである。林少ない。

齢は間伐を実施した 2018 年当時のものである。植生はこのような中，積雪地域にあり複数の小流域で長期に流量観測を継続している，
釜淵森林理水試験地（山形県）
において，2018 年 10 月末に間伐（当初の計画で１伐３－スギ，ブナ，ミズナラの針広混交林である。地質は凝灰岩および頁岩質凝灰岩より成る（４）。
２．調査項目 １号沢と２号沢は 1939 年より，３号沢105 －（受理日 2020 年 2 月 17 日）

と４号沢は 1960 年より流量観測を行っている。いずれ

伐採前の両流域の流量の関係を調べておく（式（１））。の流域も観測施設は 45°V ノッチの三角堰を設置し，磁なお，図中の x と y はそれぞれ対照流域と施業流域の流歪式水位計（UIZ-GY-050LR，ウイジン株式会社製）によ

量，a,と b は係数である。Qe は施業による流量の変化量

り 5 分間隔で水位を計測し，電圧データロガー（UIZ5042，すなわち施業による効果であり，Qa は施業後の施業流域ウイジン株式会社製）に記録した。水位は水位-流量曲線の流量，Qp は施業をしなかったと仮定したときの施業流（４）を用いて流量へ換算した。間伐前の流量データと域の流量である。間伐前の両流域の流量の関係式（１）して 2011 年～2018 年，間伐後のデータとして 2019 年のは，施業後には施業流域を施業しなかったと仮定した場データを使用した。

合の施業流域と対照流域の関係式となる。
次に式（１）に伐採後の対照流域の流量を代入して，施業流域を伐採しなかったと仮定した場合の施業流域の流量 Qp を算出する。伐採後の施業流域の流量の実測値
Qa と，Qp との差 Qe が伐採による流量の変化である（式（２））
。
y=ax+b（１）Qet=Qa-Qp（２）

図－１． 釜淵森林理水試験地（７）Fig.1 Kamabuchi experimental watershed.

表－１． 釜淵森林理水試験地の流域面積と林齢（2018年当時）

図－２． 対照流域法による森林施業が流量へ及ぼ

Table 1 Watershed areas and forest ages at Kamabuchi

す効果の模式図。x と y はそれぞれ対照流域と施業

Experimental Watershed in 2018.

流域の流量であり，a と b は係数である。

流域面積 (ha)林齢（年生）

Fig.2 Schematic diagram of the effect of forest cutting on

1 号沢

3.1106stream runoff by the paired catchment method. The

2 号沢

2.555

characters x and y represent runoff in control and thinning

3 号沢

1.5

49

watershed, respectively. The characters a and b represent

4 号沢

1.149

coefficients.

３．対照流域法 融雪水量の変化を対照流域法（５）にⅢ 結果と考察より求めた。対照流域法では地形，地質，植生等が類似

１．間伐の実施 図－３にドローン（Phantom4，DJI 社

している２つの流域において数年間流量を測定した後，製）で撮影した融雪期の流域の写真を示した。図－３を片方の流域（施業流域）を伐採し，片方を対照流域としもとに間伐と作業道の状況を説明する。間伐は当初の計て何もしないで残す。そして，その後も両流域において画では流域内全体に渡り１伐３残列状間伐が実施される流量を測定する。
まず，
図－２に模式的に示したように，予定であった。しかし，実際には２号沢においては流域－

106 －関東森林研究71-1(2020)

右岸側中腹から１号沢との境界付近まで，流域の尾根付そこで，本研究では，融雪期である３月～５月の月流

近に沿って作業道が開設され，作業道上とその周辺の樹量を対象に，間伐によって融雪流出が変化するのか否か木が伐採されたものの，流域内では間伐が実施されなかを対照流域法によって調べた。
１号沢を対照流域として，った。４号沢においては右岸側から左岸側まで，流域中１号沢と２号沢および１号沢と４号沢の月流量の関係を腹の等高線に沿って作業道が開設されるとともに，左岸それぞれの調べた（図－５および図－６）。間伐前の１号側を中心に１伐３残の列状間伐が実施された。しかし右沢と２号沢の月流量は線形の関係があり，良い相関があ岸側については，２列程度伐採されたのみであった。なった。一方で１号沢と４号沢の月流量の関係はややばら

お，４号沢の列状間伐については，図－３には左岸側のつくが，線形の関係があり比較的良い相関があった。１

明瞭に確認できる箇所のみ矢印で示したが，実際には右号沢と４号沢の関係がばらつくのは，４号沢の量水槽に岸側と作業道より下流側にも間伐が入っている。また，漏水がある可能性があり，４号沢の測水精度が悪いため

図－３において面的に深く積雪しているように見える箇と考えられる（２）。
図－５および図－６に示したように，所は伐採跡ではなく，落葉広葉樹があるところである。

間伐後の対照流域と施業流域の流量の関係からは，間伐

また，間伐率は間伐前後の毎木調査を行っていないため，翌年の融雪水量には２号沢と４号沢ともに間伐の影響は正確には分からないが当初計画されていた間伐率 25%よ明瞭ではなかった。これは間伐率が当初の計画よりも小りも小さいと推定される。

さかった上，スギを対象に間伐されたことから，落葉広葉樹林の多い本試験地においては葉の無い積雪期において間伐の影響が非常に小さかったと考えられる。その結果，間伐によって期待される樹冠遮断量の減少がほとんどなかったために，積雪量（積雪水量）が増えず，融雪水量も増えなかったと考えられる。

３．今後の課題 対照流域法による月流量の解析では，間伐翌年の融雪水量には間伐の影響が明瞭ではなかった。
本研究では，３月から５月の月流量を用いたため，融雪開始時の２月の流量が考慮されておらず，また，5 月の融雪終了後の流量が加わっており，融雪水量の見積もりが不正確であった。このため，今後は年ごとに融雪期間をハイドログラフ上で決め，その間の融雪水総量を正確に算出して解析する必要がある。また，間伐の実施から流量の増加までにタイムラグがあることがあるため（３），

図－３． 融雪期の釜淵森林理水試験地

流量観測を今後も継続していく。

Fig. 3 The Kamabuchi Experimental Watershed duringsnow melt period.

２．
間伐による融雪水量の変化 図－４に 2015 年 1 月から 6 月までの時間流量を示した。釜淵森林理水試験地
積雪期の流量は，例年，2015 年 1 月の流量のように流量が少なく変動も小さい。そして，２月の末から融雪流出が始まり５月の中旬まで続く。２月末から３月中は気温の高い日に融雪流出が生じ，気温の低い日は生じない。
４月以降は気温の日変動に応じて融雪流出の日変動が見図－４． 2015 年の釜淵森林理水試験地１号沢の時られ，流量が多い。その後，積雪がなくなるにつれて徐々間流量に流量が減少していき，５月中旬までには融雪流出が終Fig. 4 Hourly runoff in No.1 in Kamabuchi Experimental

了する。

watershed on 2015.

－107 －謝辞：本研究は（国研）森林研究・整備機構森林総合研究所交付金プロジェクト(課題番号 201809)の研究成果である。山形森林管理署最上支所には試験地の運営において多大なるご協力を得ました。感謝申し上げます。
引用文献(１) 阿部俊夫・久保田多余子・野口正二（2016）東北地方の多雪地帯における 2013／2014 年冬季の落葉広葉樹林，スギの降雪遮断特性および融雪特性．東北森林科学会誌 21(1)：6-10(２) 細田育弘・村上亘（2007）釜淵森林理水試験地観測
報告－3・4 号沢試験流域－（1961 年 1 月～2000 年 12月）
．森林総合研究所研究報告，6(3):163-213(３) Kubota T, Tsuboyama Y, Nobuhiro T (2018) Effects of
図－５．間伐前後の１号沢（無間伐流域）と２号沢thinning on canopy interception loss, evapotranspiration, and（間伐流域）の融雪水量の関係。近似式中の x と yrunoff in a small headwater Chamaecyparis obtusa catchment

はそれぞれ無間伐流域と間伐流域の流量である。

in Hitachi Ohta Experimental Watershed in Japan. Bulletin ofFig. 5 Relationship of snow melt water runoff before andFFPRI, 17(1):61-71

after thinning between watershed No. 1 (control(４) 農林省林業試験場 (1961)森林理水試験地観測報告

watershed) and No. 2 (thinning watershed). The characters（日降水量・日流出量）．農林省林業試験場, 225pp

x and y in the approximate straight line represent runoff in(５) 太田猛彦・服部重昭（2002）地球環境時代の水と森

control watershed and thinning watershed, respectively.

どうまもり・はぐくめばいいのか．
（株）日本林業調査会
222pp(６) 志水俊夫・吉野昭一 (1996) 等高線にそった帯状伐
採が融雪流出に及ぼす影響. 雪氷 58(1): 3-10
(７) 森林総合研究所（2019）理水試験地データベース（FWDB）https://www2.ffpri.go.jp/labs/fwdb/（2019 年 10月 23 日閲覧）
(８) Tsuboyama Y, Shimizu A, Kubota K, Abe T, Kabeya N,Nobuhiro T (2008) Measurement of snow depth distribution ina mountainous watershed using an airborne laser scanner.
Journal of Forest Planning 13:267-273

図－６． 間伐前後の１号沢（無間伐流域）と４号沢（間伐流域）の融雪水量の関係。近似式中の x とy はそれぞれ無間伐流域と間伐流域の流量である。
Fig. 6 Relationship of snow melt water runoff before andafter thinning between watershed No. 1 (controlwatershed) and No. 4 (thinning watershed). The charactersx and y in the approximate straight line represent runoff incontrol watershed and thinning watershed, respectively.

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