森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程
大手（京都大学大学院

信人・川崎

雅俊

農学研究科地域環境科学専攻森林水文学分野）

摘
要
筆者らが進めてきた森林流域試験で得られた知見を中心に、森林生態系からの水系を通じた炭素の流出現象メカニズムを解説した。山地渓流が始まる源頭部での観測例をもとに、溶存無機態炭素（DIC）と溶存有機態炭素（DOC）の地下部での濃度形成を水文
素過程の特徴と対応させて論じた。DOCは土壌・地下水系での吸着と分解、DICは土壌
表層で植物根系や微生物の呼吸によって供給されたCO2 の風化反応による固定という、いずれも土壌中での生物地球化学的なプロセスで濃度が決まるが、それぞれに不飽和
浸透、地下水流動等の水文条件の時空間変動が影響する。森林生態系地下部での炭素の貯留・流出プロセスの重要性は、近年、物質循環論の新たな展開の中で指摘されつつあるが、水文現象が関わる多くの未解明な過程が残されている。生物地球化学的なアプローチに加えて、水文過程の影響を知る方法論の確立が必要とされている。
キーワード：森林生態系、水文過程、炭素流出、DIC、DOC

１．はじめにグローバルな大気CO2 濃度の上昇が問題視され始めた 1980 年代以降、森林の炭素固定に関する研究は、陸域生態系の物質循環研究の中で大きなウエイトを占めるようになった。森林植生がCO2 を吸収する現象のプロセススタディは世界各国で行われ、様々なタイプの森林における吸収量の定量化が進められている１）。森林内部では光合成によって固定された炭素は地上部（植物体）に蓄積されるばかりでなく、地下部にも根系と有機物として蓄えられる。また、湿潤地域では、森林からは渓流−河川からなる表流水を介してリターやその分解物（粒状有機態炭素、Particulate Organic
Carbon: POC）が水系に流出していく。さらに、根圏からは溶存有機体炭素（Dissolved Organic
Carbon: DOC）や、土壌空気中の二酸化炭素が溶解して生じる溶存無機態炭素（Dissolved Inorganic
Carbon: DIC）が水とともに流出し、根圏より下の土層や基岩層からもDICが流出する。こうした陸域生態系からの炭素流出量も、 1980 年代からグ
ローバルな炭素循環の中で重要な要素の一つとしてその推定が試みられてきている２）,３）。
地表より下で生じているこうした流出炭素の生成プロセスは、地表より上で大気から固定され生産された有機態炭素の分解過程とともにあり、
４）,５）生態系の内部循環（intrasystem cycle）が維持されるメカニズムを解くためには、この地下部における分解過程の解析が不可欠である６）。また、炭素の流出のプロセスは、内部循環のメカニズムを考える上で大事であるばかりでなく、下流の生態系、つまり河川や湖沼の生態系へのエネルギー供給源として重要な役割を果たしている。流域からの水系を通じた流出量（フラックス）に関する研究は、これまでにも種々のタイプの森林について進められてきており、Hope et al.７）が網羅的なレビューを行っている。
しかしながら、上に述べたようなプロセスの研究は、現実には物質循環研究の中でも難点の一つであり続けている。その原因の一端は地表下で分解プロセスが生じる場や、水によって運ばれる溶存物質のパスウェイが、時空間的にきわめて不均質であることにある。また、Richterand Markewitz８）が述べているように、従来、地下部における炭素ダイナミクスの場と考えられてきた植物や土壌微生物の影響範囲としての根圏は、実際にはその一部を捉えているに過ぎないことも指摘しておかなければならない。根圏以下の下層土壌も、有機物分解や表層近くの根系の呼吸で供給された土壌CO2 に由来する酸によって化学的風化を受けており、流域レベルの炭素循環を念頭に置くと、従来考えられているよりも深い部分
での炭素のダイナミクスを抜きに議論を進めることはできない。DOCに限ったとしても、土壌での形態や量の変化に関するプロセススタディは数多
いが９）、その後地下水帯への流動、渓流への流出等、一連の水文過程を連続的に取り扱った研究例
は、例えば McDowell and Likens10）, 1988 ; Moore11）;101

大手・川崎：森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程

Moore and Jackson12）などがあげられるが未だ数少なく、DOCと土壌空気中のCO 2 、DICの三者のダ
イナミクスを統合的に扱う研究はほとんどなされていないに等しい。
地下部での炭素の貯留・流出プロセスの重要性
は、近年、物質循環論の新たな展開の中で指摘されつつあるが13）、多くの未解明な現象が残されており、上に述べてきたように生物地球化学的なアプローチに加えて、水文過程の影響を知る方法論の重要性を強調する必要がある。本論では、筆者らが進めてきた森林流域試験で得られた知見をもとに、森林生態系における炭素の流出メカニズムを解説する。ここでは、山地渓流が始まる源頭部での観測例を示しながら、溶存態のDICとDOCの地下部での濃度形成を水文素過程の特徴と対応させて論じる。

２．DIC濃度の水文過程ごとの変動
まず、無機態炭素の流出過程に関する調査例を示す。対象とされた流域は、花崗岩からなる山
地の源頭部小流域で針葉樹と広葉樹が混交する森林植生で覆われている。代表的な縦断面は図１に示すようであり、150 cm以上の表層土がある部分が流域の 30 ％を占める。本調査では、地中での水質形成過程を水文過程と対応させて検討するため、流域内に設置された 13 個所の井戸から地下水が採取され、化学性の分析が行われた。これら

図１

102

の観測井戸は、降雨イベントに対する水位変動のしかたをもとに以下の３種類に分類された14）。
１）飽和帯型： 通常飽和帯が存在し、最も乾いた時期においても地下水がなくならない井戸。地下水は飽和側方流として斜面下方に移動していると考えられる。
２）不飽和帯型： 通常飽和帯は存在せず、降雨
イベントに対応して斜面部に発生する飽和側方流によって地下水面が形成される井戸。こうした一次的な地下水は、斜面での飽和側方流のソースとなる不飽和浸透流（土壌水）の影響を受けていると考えられる。
３）遷移帯型： 上の２つの中間的性質を持つ井戸で、渇水期には地下水が存在しない。降雨が連続して飽和地下水帯が上流に向かって拡大したときに水位が発生し、しばらく継続する井戸。地下水は、時期によって、不飽和帯型と飽和帯型のどちらかの性質を示す。
この森林流域で降水や地中水、地下水の化学性を調べた結果、林内雨で平均4.7であったpHは、地下水帯に至るまでに5.7〜5.9まで上昇することがわかった15）。また、地下水が湧水点から流出し渓流に入った時点でさらにpHが6.0以上に上昇していた。溶存イオンバランスと、原位置における溶存CO2 濃度の測定の結果、このpHの水文過程に沿った変動には、溶存イオンバランスばかりでな
く、地中での溶存CO2 分圧の空間分布が強く関与してことがわかった15）。

観測流域の代表的な縦断面の構造.

Type-S, T, Uはそれぞれ，飽和帯，遷移帯，不飽和帯型の観測井戸が分布する範囲を示している15）．▲は縦断面の線上に位置する観測井戸の位置を示している．

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この流域の地質が花崗岩であることから、地質起源のCO2 溶解の可能性は低く、地下水に溶存す
るCO2 の起源の大部分は根圏やそれ以下での根系や土壌動物、微生物の呼吸によるものといえる。
このいわゆる、土壌呼吸によって供給された溶存CO2 が土壌層、風化基岩層での化学的風化を進め、アルカリ度を上昇させ、pHも高めることになる。
図２は、林内・外雨水、地下水、湧水、渓流水についてpCO 2 の観測期間の平均値を示している。地下水についてのプロットではx軸に採水された観測井戸の深さをとっている。林外雨と林内雨のpCO2 は１×10−3 atm前後で、これは大気のpCO 2 に近い分圧である。一方、飽和帯地下水のpCO 2 はそれよりも１オーダー以上高くなる。林内・林外雨と飽和帯地下水のpCO 2 の差と、それらの間にプロットされる不飽和帯に生じる一次的な地下水と遷移帯の地下水のpCO 2 レベルをみると、土壌中を雨水が浸透する間に土壌空気中のCO2 濃度が低い浅層から高い層を通って飽和地下水帯に至ることが窺える。飽和帯地下水のpCO 2
は上流、下流、深度に関わらず、ほぼ一定の値を示している。湧水のpCO 2 は、飽和帯地下水と同じだが、渓流水ではそれよりも１オーダー程度
低く、大気平衡に近い分圧まで低下している。このことは、地下水が湧き出してから大気にふれてCO2 が脱気していることを示している。
図３はこれらの季節変動を表している。地下水や湧水の溶存CO2 分圧はそれぞれの水温の変動と対応しており夏季に高い。またこれらのpHは溶

図２

各水文過程（林外雨，林内雨，地下水，湧水，渓流水）におけるp CO2 の年間平均値15）.

図３ p CO2，pH，水温季節変動15）；（ａ）林外雨，林内雨，（ｂ）不飽和帯（Type-U），飽和帯の地下水（Type-S），（ｃ）湧水，渓流水.

103

大手・川崎：森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程

存CO2 分圧と逆の位相で季節変化し、冬季に高くなる。これは、アルカリ度の高まった地下水では溶存CO2 分圧が高いほどpHが低くなる関係があるからである16）。
この流域では土壌空気中のCO2 濃度がどのように空間分布するかについても調査がなされ、地温変動と土壌水分条件に制御された季節変動を示すことが明らかにされている17）。最も濃度が高くなる７月、図４に示されるように、土壌CO2 濃度
は根圏である地下１mまでで、大気中の数十倍まで上昇した。飽和帯における地下水の溶存pCO 2は、この根圏最深部の土壌CO2 濃度とほぼ一致していた。
同じ過程で、（１）式に示すようにCO2 は水溶しHCO3− が生じる。（２）式に代表されるような鉱物の化学的風化が伴うと、（１）式では右への反応がさらに進み、HCO3− 濃度の上昇が促進される。この一連の反応で金属カチオンが土壌溶液中に溶解しアルカリ度が上昇する。
CO2 ＋H2O ⇄ H+ ＋HCO3−（１）
NaAlSi3O（s）
＋CO
＋
（
/
）
H
O
11
2
8
2
2
⇄ Na+ ＋HCO3− ＋2H4 SiO4 ＋（1/2）Al2 Si2 O（OH）
（s）
5
4
（２）
植物根系や土壌動物、微生物等の呼吸によって放出されるCO2 が地表面から大気に放出されることは多くの研究で示されているところであるが、土壌中を拡散し、水溶して水とともに流下する
CO2 の量に関しては、これまでほとんど研究事例がない。この流域での観測例では、地下水を経由して渓流へと輸送され、系外に流出していく無機態の炭素量は、流出水量の多寡によって年々の変動があるが、2.4〜9.4 kg ha−1 yr−1 と見積もられており18）,19）、この値は、年間のこの森林の炭素固定
量の約0.1〜0.4 ％に相当する。

３．HCO3- 濃度の地理的相違

図４

104

土壌CO2 濃度の鉛直分布17）.

G1は飽和帯下流部，G34は飽和帯上流部，G27は不飽和帯に位置する．観測期間は1994年５月から1995年１月であった．

HCO3− は化学的風化の過程で生成され、上述の流域ようなpHの範囲では渓流水のDICの大部分はこの形態で溶存する。化学的風化の反応の進み易さは、地質と種々の環境条件に左右される20）,21）。
Berner22）は、風化と植生が関与する炭素循環との関係について重要な総説を発表している。また、White and Blum23）は花崗岩質の種々の流域について気候条件による風化速度のコントロールを、世界の渓流水中のSiO2 濃度を用いて説明している。
Ohte and Tokuchi24）は風化産物であるHCO3− の流域
からの流出量の地理的相違が、どのような環境条
件の違いによって説明できるかを、石灰岩地帯を除いた種々の流域に関して検討している。図５はそれら、世界の植生のある流域における、渓流水のHCO3− 濃度とpHの関係を示している。渓流水中のHCO3− 濃度は、その流域がもつ酸緩衝能のインデックスと見ることができる。
日本を含むアジアの温暖で降水量の多い地域の流域でのHCO3− 濃度は比較的高く、いわゆる酸性
雨被害の顕著であった北東アメリカや北欧の流域
は、これらに比べて寒冷であり、HCO3− 濃度とpHが低くなる。こうした地理的なコントラストについて、Ohte and Tokuchi24）は、White and Blum23）が指摘したような、気候条件（気温・降水量）
が風化速度に影響することに加えて、地域が造山活動の地球環境 Vol.９ No.１ 101−111（2004）

図５

世界の植生のある流域におけるHCO3- 濃度とpHの関係24）.

地域の区分は，アジア，南部ブルーリッジ地方を除く北アメリカ，南部
ブルーリッジ地方，スペイン地中海地方を除くヨーロッパ，スペイン地
中海地方．区分ごとの地理的特徴はOhte et al. 24）に詳述されている．

面から見てアクティブな場所であるかどうかという地形形成上の条件が、影響しているのではないかという仮説を提示した。つまり、DICの流出の地理的相違には気候条件と生物活動という連関以外の要因が影響するとする主張である。
DOCの生産・消費のダイナミクスと流出地下水帯で、最も濃度が高くなるDICと異なり、リターや腐植物質の分解によって生成されるDOCは、降水が樹体表面、表層土壌などを通過する時に供給され、流域における雨水流出過程の初期に最も濃度が高くなる。図６は前章でDICの濃度分布を示した流域内の三つの地点における林外
雨、林内雨、土壌水、地下水、渓流水中のDOCの濃度分布を示している。サイトに関わらず、Ao層を通過した水で最もDOC濃度が高く、土壌深に従ってほぼ単調に減少していることがわかる。この鉛直分布は、最も表層で付加されたDOCが、鉛
直に土壌溶液が浸透して行く過程の深さ30 cmという比較的に浅い層で、大半が溶存態でなくなってしまうことを示している。また、地下水流動を経て渓流にいたる過程では、わずかな濃度低下が見られる。
土壌層中での濃度減少のメカニズムとしては
一般に、１）土壌（有機物を含む）表面に吸着される、２）微生物によって分解される、３）溶存している金属イオンと共沈する等が考えられる。土壌に吸着される場合、例えば、疎水結合、分子間力による吸着、配位子交換結合、静電気結合などがその主なメカニズムである考えられている25）,26）。
微生物による分解とは、微生物が溶存有機物中の炭素をエネルギー源として呼吸を行う現象のこと

図６

降水，土壌溶液，地下水，渓流水中のDOC
濃度の深度分布19）.
G1は飽和帯下流，G34は飽和帯上流，G27は不飽和帯に位置する．

105

大手・川崎：森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程であるが、言い換えると、非常に高い還元状態にあるDOCを、酸素、硝酸、マンガン、鉄等の酸化剤を用いて、二酸化炭素にまで酸化する過程であると考えることができる27）。
土壌中でDOCが減少するメカニズムは、有機物

図７

土壌溶液，地下水，渓流水中のUV/DOC値の深度分布29）.
G1は飽和帯下流，G34は飽和帯上流，G27は不飽和帯に位置する．

106の代謝によるCO2 の放出（土壌呼吸）と、地下部での炭素蓄積の増加と表裏であり、流域レベルの炭素循環を考える上で重要な素過程である。これについて以下、やや詳細に説明する。図７はUV/DOC値の土壌中での鉛直分布を示している。
UV/DOC値は、一般に腐植化の進行度を示す指標と見ることができ、単位DOC量あたりの紫外線
吸光度（UV）が高いほど腐植様物質に富み、化学的には疎水性酸の画分が多いことを意味する28）。
DOC濃度の減少と同様に、浅い層でのUV/DOC値の減少は著しかった29）。これが意味する表層に近い部位での急激な疎水性酸画分の減少は、溶存Al濃度との対応や、pH変動との対応から、Alとのキレート化や表層での陰イオン吸着が、DOC濃度の減少に寄与している可能性が示している。
図８はDOC濃度とAl濃度の関係、図９はpHとAl
濃度の関係を示している。土壌用液中ではDOC濃
度はAl濃度と高い相関を示し、かつ、そのときのAl濃度は、pHに規定される無機態Al（ほとんどは
Al（OH）3 ）の溶解度をはるかに越える濃度であった。このことは、AlがDOCと有機錯体を形成して溶解していること、その濃度変動がpHの変動に対応して生じていることを示していた。こうした相互作用はFeについても見られた19）。つまり、

図８不飽和帯の種々の深さで採取した土壌溶液中のDOC濃度とAl濃度の関係19）.

図９不飽和帯の種々の深さで採取した土壌溶液中のAI濃度とpHの関係19）.

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この流域の表層土壌におけるDOCの減少には金属イオンとの共沈が主要な役割を果たしていることがわかった。こうした土壌中での有機錯体の形成
は、アルミニウム、鉄などの金属イオンの溶脱・集積という、湿潤気候下での土壌生成作用の主要な過程の一つであり、Dawson et al.30）やCronan and
Aiken31）をはじめとする、数多くの研究事例がある。
さらに、こうした減少のメカニズムが、DOCのどの画分に影響しているかを明らかにするため、サンプルされた土壌溶液、地下水、渓流水等のDOC全体に対して、非イオン性疎水性樹脂を用いた分画をし、DOCのより細かなキャラクタリゼー
ションと変質プロセスの検討が行われた29）。図10
は、G34とG1における土壌水と地下水のDOCについて、樹脂分画によって得られた疎水性酸、親
水性酸、疎水性中性・塩基性、親水性中性・塩基性の画分の濃度、存在比を示している。全DOCの内半分近くが疎水性酸の画分であった。表層から30 cmまでの間に全DOCは著しく減少しているが、画分の存在比の変化に系統だった傾向は見られなかった。特に疎水性酸画分の比率が、浸透過程を通して大きく変動していないことは特徴的である。
さらに、同じサイトの土壌水・地下水・渓流水に対して、ゲルろ過法による分子量分画も試みられ、これらの水に溶存するDOCの分子量が、概
ね 5 , 000 Da以下であることが示された 18）。また、
30 cm深の土壌水は表層の土壌水に比べ、相対的に低分子の割合が増加していることが示された。
この分子量の分布の移行に伴って、上述のよう

図10に絶対量（全DOC濃度）は著しく減少していることから、表層土壌水中に存在した比較的高分子の有機物は鉛直浸透する過程で分解や吸着により減少
し、わずかに難吸着性、難分解性の低分子有機物が残っていったというプロセスが想像できる。
一般に、腐植様物質は広範囲な分子量分布を示し、約103 〜106 Daの高分子であるとされている。
しかしながら、分子量分画によって示された結果は、これらに含まれている有機物の大きな画分が腐植様物質でありながら、分子量が5,000 Da以下という比較的低分子なものであることを物語っていた。DOCの生産は、主に土壌表層でリターが分解を受けたり、腐植が再分解を受けたりすることによって進む。表層で生成されたDOCには、リターの分解生成産物で不安定な低分子有機物と、それらが化学的酸化縮合を経て、安定した分解を受けにくい高分子有機物とが含まれる。これまで、土壌プロファイルでは、鉛直浸透過程で吸着や分解プロセスを経た土壌溶液は、下層に達する
までに、高分子画分が減り、易分解性の低分子有機物が残存すると考えられてきた 32）−34）。しかしこの研究での測定結果は、下層に浸透する過程でDOCが低分子化しながらも、依然として腐植様物
質を示す疎水性酸画分の割合を維持しており、必ずしも易分解性の低分子画分が残ったという解釈が妥当でないことを示していた。

４．土壌中での炭素のフローと蓄積量
図６の土壌100 cm深までの濃度変動に加えて、
降水（林内雨）、地下水、渓流水の通年観測で得らG34（飽和帯上流部）とG1（飽和帯下流部）における土壌溶液，地下水のDOCの画分29）.
各井戸のuwは地下水を示す．G1-30 cmとstreamで負値を示しているのは，希薄なDOCの分画作業上の誤差による．

107

大手・川崎：森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程

れたDOC濃度の空間的な変動と、この流域で継続的に測定されている降水量、土壌浸透流量、地下水位、渓流流出量等の観測値を用いて、流出過程の各部位でのDOCの年間生成量・消費量が推定さ）れた31（図11）。
樹冠通過によって、61.3 kgのDOCが降水に負荷される。地表に到達した雨水には、深さ10 cmまでの表層土壌中を浸透する間に220.3 kgの有機態炭素が負荷される。これが深さ30 cmまでに大幅に減少し、それ以降地下水帯に到達するまでに数kgの減少が見積もられた。渓流水による流出が地下水流動に伴うDOC移動量よりも約4 kg増加しているのは、実際の渓流水が地下水のみで構成されるのではなく、常に流域の下端近くにおいて、表層を通過して直接渓流に流入する成分が混合するためである。
これらの結果を踏まえ、DOC消費量が、他の形態の炭素量（固相、液相（DIC）、気相（CO 2 ）の炭素量）に対し、どの程度の割合を占めるかについて検討を行った。図 12 にこれのサマリーを示す。図 11 で示したように、土壌水中から除去されたDOCが０〜30 cm深では固相に吸着されるとすると、その量は本流域における土壌０〜30 cm
深の固相中の炭素量（32,550 kg-C ha−1 35）に対しては１％以下となる。しかしながら、同じ森林の樹冠上で観測された大気から生態系への正味炭素フラックスは2,400 kg-C ha−1 yr−1 であり36）、これに対して約11％を占めることになる。また、30 cm以深に達したDOCが微生物分解により消費され、

図11

108

DICおよびCO 2 ガスになるとすると、 30 cm以深でのDIC・CO 2 ガス生成量（ 530 . 7 kg-C ha −1 ）に対し、約 6 . 5 ％を占めることになる。これらの結果
から、１年間に土壌層に付加される炭素量は土壌層の現存の炭素蓄積量と比較するとそれほど大きな量ではなかったが、大気から生態系への正味炭素フラックスに対しては無視できない量であるといえる。水によって運ばれ土壌層に蓄積される有機態炭素は、この森林生態系においては炭素の不明なシンクを明らかにする上で重要な要因であるといえる。

５．流域流出量とDIC、DOC濃度の関係
降雨イベントなどの短時間での流量の増加に対してDICやDOCの濃度がどのように変化するかは、これまで述べてきたそれぞれの炭素の空間的な濃度分布から、概ねうまく説明することができる。DIC（HCO 3− ）濃度は土壌水よりも地下水の方が高いので、湧水点近くの浅層の土壌水が直接流出として加わる降雨イベント時には希釈の影響をうけ、渓流水の濃度は低下する。DOC濃度は土壌最表層で最も高く地下水で低いので、直接流出が増加する高水時に、流量増加に対応して濃度が上昇する37）,38）。図13は北海道南部の落葉広葉樹林の流域において観測された結果を元にかかれた散布図であり、この傾向が見られる39）。北米でも同様の傾向がBoyer et al.40）やFrank et al.41）などによって示されている。

水文過程におけるDOCの年間生成量・消費量の推定値29）.

地球環境 Vol.９ No.１ 101−111（2004）

図12

森林樹冠における純炭素固定量36），土壌中の炭素蓄積量35），
土壌溶液を経て土壌に吸着される炭素量の比較29）.

えられる。川崎19）は、渇水年と湿潤年の夏季における渓流水中のDOC濃度を比較し、表層土壌中での土壌水のDOC濃度は両年とも上昇していたが、渇水年には表層土壌水の直接流出を介した流出への寄与が少なかったために、夏季の渓流水中の濃度上昇が見られなかったことを示した。

６．まとめにかえて

図13

北海道南部の落葉広葉樹林の渓流水における流量とDIC，DOC濃度の関係39）.

これに対し、渓流水の季節変化の時間スケー
ルでの濃度変動には、これまで述べてきたようにDICにもDOCにも土壌中での植物根系や微生物の活動季節変動と、水文条件の季節レベルの変動（湿潤月、乾燥月）などの両方が関与し、一般化することは容易ではない。例えば、Mulholland andHill42）は、地中水の移動経路の季節的な変動の方がより強い制御要因になっていることを示しているが、どちらの制御が渓流水のDIC、DOC濃度に強く反映されるかは、流域の基底流量と直接流量の割合とその季節変動の特性によって変わると考本論では、粒状有機態炭素（POC）の形成・流出に関するメカニズムは論じていない。これは、POCの濃度形成には森林生態系地下部での生物地
球化学的なプロセスよりも、水系でのプロセスがその形態や濃度形成により強い影響を持ち、別途検討を要すると考えたからである。しかしながら、この形態での流出炭素量は、これまで述べてきた流域での観測では全炭素流出量の 14 〜 19 ％で、決して無視できる量ではない。
また、表１はShibata et al.39）によってまとめられ、本論で取り上げた流域（Kiryu）を含む我が国
でのPOC、DIC、DOC濃度の観測事例である。著者らはHoronai川でDICが高く、DIC/DOCが大きい
原因を、基底流量の多さによるものと結論付けている。このことは、渓流水中の溶存態炭素の形態ごとの流出量が、流域の水文過程上の特徴に影響を受けることを示している。それぞれの観測流域の環境条件に関する情報が多くないので、これらから地理的相違の一般則を導くことは困難である

109

大手・川崎：森林流域からの炭素流出のメカニズムと水文過程

表１

日本の３つの温帯森林流域におけるDIC，DOC，POCフラックス（Shibata et al. 39）による）.

流域

年平均

濃度（gCm-2 year）

合計

DIC/DOC

文献

0.5

6.4

0.4

岡崎

3.3

2.1

7.3

0.6

坂本ら

1.5

0.3

5.7

2.6

Shibata et al.

気温（℃）

DIC

DOC

POC

Kiryu

13

1.6

4.3

Jyozankei

8

1.9

Horonai6

3.9と言わざるを得ない。また、こうした一連のデー
タが整備できる観測事例が我が国では未だわず
かであることを、あえてここで指摘せざるを得な
い。Hope et al.７）の約10年前のレヴューでは、ヨー
ロッパ、北米、ニュージーランドの事例が参照されているが、ここでもPOCと溶存CO2 の情報の不足が指摘されている。
今後、今日的な環境問題の中で森林生態系の炭素循環を定量的に評価していくためには、こうした流出炭素に関する基礎データの蓄積、特に、土壌・地下水系での水文・生物化学的過程のプロセ
ススタディの蓄積がさらに必要であることは明白
であろう。

18）
43）
39）

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12）Moore, T.R. and R. J. Jackson（1989）Dynamics of
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