リバーフロント研究所報告第21号 2010年 9月

標津川流域における脱窒能と河畔林の機能
Denitrification capabilities of the Shibetsu River basin and functions of riparian forests
水辺・まちづくりグループ
リバーフロント研究所
河川・海岸グループ

1. はじめに研員 小川 豪司

究主席研究員

内藤正彦

研古西力

究員

らの流出量として、河川水中に存在する窒素成分量を近年、河川内の窒素は、下流域や沿岸海域の富栄養計測した（図－ 2）。小流域全体の傾向として、窒素成化との関係から注目されている。国営開拓適地として、 分（全窒素TN、溶存態窒素TDN、硝酸態窒素NO3 －N、開拓事業とともに河川改修が行われてきた標津川では、 粒子状有機体窒素PON）とNNIの関係をみると、NNI流域の湿地が広大な牧草地になるなど、利用可能な土は、TN、TDN及びNO3 －Nの流出量と正の相関がみ地へと変化し、地域の農業発展に大きな役割を果たしられた（表－ 1）。てきた。しかしながら、標津川を生業の場とする漁業素やリンによる水質汚濁にも関心が注がれている。

63 G76

本稿では、土地利用との関係に着目し、水質保全に52寄与すると考えられる流域の脱窒能と河畔林の機能に

2. 流域の窒素収支

流域の窒素フローとその収支の概要を把握するため、出し、その差し引きから標津川流域における窒素収支NNIを算出した。などにより窒素分が投入され、人為作用による食料や飼料の持ち出しと合わせて、大気へ放出される分と、

75

3C A2

11269191618E30
D37 32 24 23473148 46

相関係数
Ｐ値
傾き

図－ 2

研究対象とした小流域

表－ 1

NNI と各窒素成分の関係

TN
0.713
<0.010.215

TDN0.857<0.010.165

放出
化学肥料
輸入食料
人間
輸入飼料
家畜
窒素固定
農地流出
窒素降下量

投入

輸出食料
輸出飼料

持出

NNI (Net Nitrogen Input)

NO3-N0.863<0.010.119

PON0.434<0.050.062

硝酸態窒素流出量

研究対象とした 8 つの小流域をみると、下流域に位置するC流域と上流域に位置するD流域で、流域面積、農地率及びNNIがほぼ同等であったにもかかわらず、河川水中に存在する4NNIは流出と脱窒のポテンシャル（Howarth et al., 1996）

図－ 1

3－2

6

つの窒素形態において、窒素収支 NNI イメージ図河川へ流出する分にわかれる。

下流C流域より上流D流
域 で 流 出 量 が 大 き く、特にNO3 －Nの差が顕著

下流C5河川窒素流出(kg N ha-1)

学肥料や窒素固定28

流域/地域の窒素収支法

流域の窒素フローとしては、化45F’

13

4B2 38

ついて概要を述べる。

統計値や文献値を用いて投入窒素及び持出窒素を算

78F

農地
森林（市街地を含む）
採水地点

者など地域住民からは、農業に起因すると思われる窒上流D

432NNI算出の結果、流域に投入された窒素分の約 21%で あ っ た（ 図 － 3）。 こが、窒素成分として、河川へ流出していることが推定

れはC流域とD流域で脱できた（図－ 1 及び文献 1）。

窒能に違いのある可能 図－ 3 NO -N 流出量の違い
3性を示している。

3. 小流域における脱窒能と河畔林構造
3 － 1 小流域におけるNNIと窒素成分

3－3

10NO3-N NH4-N DON PON

C流域とD流域の脱窒能本研究では、標津川流域内にある小流域 8 つを研究

上流D流域より下流C流域で、脱窒能が高いことが示対象として、河川水を採水し、その地点より上流域か唆されたが、脱窒能の違いの要因を把握するために、土－ 203 －「水循環」に関する研究報告4. 脱窒能向上のための河畔林の復元

地利用に着目し、主な小流域の草地、防風林、河畔林の脱窒能を算出した。
その結果、上流域では下流域の河畔林では、上流域に比べて脱窒能が高い

脱窒能の分布草地
防風林
河畔林ことが示唆されたが、このほかに、下流域の河畔林における高い脱窒能は、土壌の含水比（%g/g）及び炭素3 つの土地利用間で脱窒含有率（g/kg）とそれぞれ、有意な相関関係があるこ

能に差はみられなかったとも確認されている。

が、下流域では河畔林の脱窒能が顕著に高いことが 確 認 され た（ 図－ 4）。

下流域の河畔林は、平坦な地盤に形成され、地下水
図－ 4

土地利用別の脱窒能

これは河畔林の脱窒能が河川水のNO3 －N濃度に影響も高い傾向にあった。
流域の水質保全に寄与するためには、流域の脱窒能が高いことが必要であり、そのためには、上流域の段を及ぼしているものと考えられた。

3－4位が高いといった特徴を有しており、また炭素含有率

丘崖に形成された乾燥した土壌を有する河畔林の保全

C流域とD流域の河畔林構造よりも、下流域の湿潤で、有機質の土壌を有する河畔下流C流域と上流D流域それぞれの河畔林の脱窒能の違いを確認するために、河畔林の構造を分析した。
河畔林の立地環境と地下水位の調査結果を図－ 5 に示す。茶色線は調査横断の地表を、青線が地下水位を示し、黒い縦棒の位置が草地と河畔林の境界を示す。
下流C流域では、平坦な地盤に河畔林が広く形成さ林の保全がより有効であると考えられた。

5. 標津川自然復元川づくり計画との関連性

標津川流域は、河道の直線化により湿地の農地利用が飛躍的に向上したが、治水安全度が一部で確保されておらず、またハルニレ、ヤチダモ、ハンノキ等の在れており、河川近傍の地下水位は高い傾向にあった。 来植生からヤナギ類への変化や、水生生物にとって重一方、上流D流域では、下流C流域と異なり、傾斜の要な生息場となる緩流域や深場の喪失などの課題が顕大きい箇所に狭い範囲で河畔林が形成されており、河在化していた。

川近傍の地下水位は低い傾向にあった。
下流Ｃ流域

それらの課題の解決にあたって、「標津川自然復元川づくり計画」では、その一端として、河口から約上流Ｄ流域5.5km区間で引堤を伴う再蛇行化が計画されている。
その中には旧川沿いに一部残存している在来植生を利用した氾濫原での河畔林の復元も含まれている。本研
究は、流域の水質保全の観点から、在来植生による河畔林復元の必要性を支持する結果となった。

下流域（左図）と上流域における河畔林と地下水位

図－ 5両流域における河畔林と地下水位

下流C流域と上流D流域における河畔林と地下水位の特徴を踏まえて、草地から河畔林までの地下水と河6. おわりに標津川流域では、河道直線化に伴い地下水位が低下

川水のNO3 －Nの濃度をみると、上流D流域では草地かし、よって農地化が進んだという経緯がある。そういっら河道に向かって濃度が上昇するのに対し、下流C流た中で流域の水質保全に寄与する地下水位の高い河畔域では草地から河道に向けて濃度が低下した（図－6）。 林を復元することについては、地域住民を含めた合意
2 つの流域の草地における地下水NO3 －N濃度は異なるものの、下流C流域では、草地からのNO3 －N負荷を河形成が必要となる。
文末となったが、標津川流域における脱窒及び水質畔林が除去している可能性があることを示唆している。 に関する貴重なデータについては、北海道大学大学院農学研究院波多野隆介先生の御協力を頂いた。ここに記して、厚く御礼申し上げる。
< 参考文献 >1）波 多野隆介（2009）異なる非特定発生源からの栄養図－ 6 流域における草地～河畔林～河川間の地下水
両NO3 － N 濃度の推移

塩負荷量の定量化に関する研究.財団法人リバーフロント整備センター .

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