関東森林研究論 文72-1(2021)

渓畔林内の渓流水中の日射量を推定する試み
久保田多余子 1 ・吉村真由美 2
１ 森林総合研究所
２ 森林総合研究所関西支所
要旨：多地点で渓流水中の日射量を推定し，日射量の時間変化や季節変化を調べた。まず，林内の日積算日射量は観測期間中の平均で林外のそれの約 8.5%であった。そして，水中の日射量は林内の日射量の約 50%であった。渓流水中の日射量は落葉期でかつ日射が強くなる３-５月に大きくなる傾向があった。また，どの地点も光がスポット的に差し込むことがあるが，その時期や時間帯は場所によって異なった。
キーワード：渓畔林，照度，日射量

Estimation of solar radiation in a stream in a riparian forest
Tayoko Kubota1, Mayumi Yoshimura2
Forestry and Forest Research Institute 1
Kansai Research Center, Forestry and Forest Research Institute 2Abstract. We estimated solar radiation in the stream water at several locations and investigated the temporal and seasonal variations
in solar radiation. The average daily solar radiation in the forest was about 8.5% of that outside the forest during the period ofobservation. Solar radiation in the water averaged about 50% of the total radiation in the forest. Solar radiation in the stream water
tended to be greater during March-May when was the deciduous season and sunlight was more intense. All of the sites had occasional
spotlighting, but the timing and time of the spotlighting varied by location.
Key-word: riparian forest, illuminance, solar radiation

Ⅰ はじめに水中の日射量を測定することを試みた。また，水中の日水中の光量は藻類の発生に影響を及ぼし，発生した藻射量の場所による違いや季節変化について調べた。

類は物質循環や植物網の起点として生態系に影響を及ぼす。渓畔林を伐採すると水中の光環境が変わり，藻類のⅡ 調査地と方法量が変化し，それを食物とする生物も変化すると考えら

１．調査地 調査は茨城県北部にある茨城森林管理署れる。既往の研究で，藻類の増殖には河床に到達する光管内堂平国有林内で行った（図-１）。湧水点に近い No.１が重要であること(１)，濁水による光量不足が藻類増殖から約３km 下流の No.７までの 7 地点を設定した。No.の阻害要因となること(２)，瀬と淵における光環境の違

１～No.３は約 32 年生のスギ林内にあり，晴天時の渓流いが付着藻類や底生動物に影響を及ぼすこと（３）などの幅は１m 未満，水深 10cm 未満である。No.４と No.５が明らかになっている。また，強い光は光合成を阻害すは川幅が２m 程度，水深 15cm 程度である。No.４と No.

る（４）。このように渓畔林を含む森林の伐採やそれによ

５は橋をはさんで 20m ほどしか離れていないが，No.５

る濁水の発生は，渓流水中の光環境を変化させ生態系へ

は渓流の東側と南側，No.４は西側と南側が開けている。

影響を及ぼす。しかしながら，これまでに林内の渓流水

No.６と No.７は川幅が３m 程度であり，水深は 20cm 程中の日射量を測定した例はほとんどない。そこで，本研度である。林道をはさんで河川の西側の斜面が皆伐され究では茨城県常陸太田市にあるスギ・ヒノキ人工林（渓ている。

畔林域は落葉広葉樹）内で，湧水に近い地点から約 3km

２．開空度 渓流の周囲は落葉広葉樹であるため冬季下流までの，林内外の状況が異なる７地点において渓流に葉が落ち，冬季の方が夏季より開空度が高い（表‐1.）。

－85 －（受理日 2021 年 1 月 25 日）

写真-１．水中の日射量観測
Photo1. Solar radiation monitoring in stream water.

No.２において林内の日射量を日射センサー（S-LIBM003，Onset 社製）とオプトリーフを用いて測定し，デ図-１.日射量観測地点（茨城森林管理署管内堂平国有ータをデータロガー（H21-002，Onset 社製）に記録した。

林内）

水中用の温度・照度計測データロガーはブロックまたはFig.1 Solar radiation observation points in Dodaira National

渓流内の石にワイヤーで固定した。日射計フィルムは観Forest, Ibaraki Forest Management Agency.

測地点ごとに５点，石に結びつけたワイヤーにクリップで固定した（写真-１）。

表-1． １月と 7 月の開空度の比較

この日射フィルムはフィルムの色素が日射によって退Table 1 Comparison of canopy openness in January and July
観測地点色する度合いを求めて，その退色率からあらかじめ求めた検量線によって積算日射量に換算するものである。フ

開空度（%）
1月

7月

ィルムの退色率はオプトリーフ専用の吸光度測定器（D-No. 1

11.610.5

Meter RYO-470M，大成ファインケミカル社製）を用いて

No. 2

11.011.2測定した。吸光度は５点の平均値を１観測地点の値としNo. 3

11.810.9た。退色率を日射量に変換する検量線はオプトリーフのNo. 4

14.712.1

マニュアル内に掲載されている式を使用した。検量線はNo. 5

14.78.4

フィルムの温度によって異なり，最高気温平均値で 10℃，No. 627.2

14.520℃，31℃用の検量線が作成されている。本研究では 12No. 7

19.4

10.8～3 月までを 10℃用の検量線，11 月と４～７月は 20℃用の検量線を適用した。

No.１－３は渓畔林の周囲が立木密度の高い 32 年生の林外の日射量は気象庁アメダスのつくば（館野）観測

スギで囲まれているため，冬季と夏季で開空度があまり地点のデータ(５)を使用した。また，全天空写真を魚眼レ変化しなかった。No.５は冬季と夏季の開空度の差が大きンズ（LC-ER1，Nikon 社製）とカメラ（COOLPIX4500，く，夏季に葉が茂り渓流内が暗い。No.６は右岸側は林道

Nikon 社製）により測定し，全天写真解析プログラムを挟んで皆伐地となっており，右岸側が開けている。No.

CanopOn 2 (６)により開空度を算出した。

７も右岸側に皆伐地があるが No.６ほど開けていない。
３．調査項目 測定は 2019 年 12 月 1 日から 2020 年 7Ⅲ 結果と考察

月 31 日にかけて行った。水中の日射量を日射計フィル

１．林内の日射量 図-２は No.2 における１，４，7 月

ム（オプトリーフ R-3D，大成ファインケミカル社製）にの林外の時間積算日射量に対して林内のそれをプロットより測定した。また林内と水中の照度をそれぞれ，温度・したものである。12－２月は林外の日射量も弱いが，太照度計測データロガーUA-002-64（Onset 社製）と MX2202

陽高度が低いため，渓流周囲にあるスギに遮られて林内１（Onset 社製）により測定した。にほとんど光が入らないと考えられた。３月以降に林内－86 －関東森林研究72-1(2021)

図-２.林外と林内の時間積算日射量
Fig.2 Hourly solar radiation outside and inside the forest.
図-３.日射センサーで測定した林内の日射量（x）とオの日射量が増え始めた。４，７月にはときどき大きな値が見られ，林内にスポット的に直射光が入ると考えられた。６－７月は林外の日射量は大きくなったが，太陽高度の変化や葉の繁茂のため，林内の日射量は広葉樹の葉が茂る前の４－５月よりも小さくなったと考えられる。

プトリーフで測定した(a)林内および(b)水中の日射量（y）の比較．
Fig.3 Comparison of solar radiation in the forest measured by
the solar radiation sensor (x) and solar radiation (a) in theforest and (b) in stream water measured by the OptoLeaf.(y)林外日射量に対する林内日射量の割合は平均で 8.5%であった。

み示した。No.７は欠測がおおかったため除外した。

２．オプトリーフによる林内および水中日射量の測定

No.６を除き，３月から５月にかけて水中の日射量が高測定日から測定日までの積算日射量を日射センサーとオかった。
これは３－５月は葉が茂る前で開空度が高い上，プトリーフで比較した（図-３）。林内の日射量はオプト

太陽高度が徐々に高くなり，林内に光が入りやすく，まリーフで測定したものは日射センサーで測定したものよた日射が強くなるためと考えられる。6 月以降の水中のりも 17%大きくなった。しかし，オプトリーフによって日射量が小さいのは，6 月以降は葉が茂り，日射量が強林内のおおむね正しい日射量が測定できることが確認でくても林内に光が入りにくくなるためと考えられる。

きた。水中の日射量は林内の日射量の約 43.3%であった。

オプトリーフによって測定した水中の日射量を観測地

マングローブ林内の水中日射量を測定した研究では，水点ごとに比較した（図-５）。No.１－３は立木密度が高い中へ入射する日射量の多くが水表面付近において吸収さ32 年生のスギに囲まれているため暗い。開空度は No.４

れ，水表面から 10cmのところでは水表面のそれの約 50%よりも No.６と No.７の方が大きいが，日射量は No.４のになり，20cm では 30%程度となる(７)。このことから，方が大きかった。これは No.４は渓流の南側が開けてお本研究のオプトリーフを使った水中の日射量の測定値はり，日が入りやすいためと考えられる，また，No.４と No.

おおむね妥当と考えられる。

５は河川に平行に通っている林道よりも１－２m 低い位

３．水中日射量の季節変化 オプトリーフを使用して置にあるが，No.６と No.７よりも林道４－５m 低い位置

測定した水中の日射量の季節変化を地点ごとに比較したに渓流があり，渓流が深い谷の中を流れているようにな（図-４）。No.１－３はほぼ同じ変化を示すため No.２のっており光が届き難いのではないかと考えられた。

－87 －図-４.渓流水中の日射量の季節変化
Fig.4 Seasonal change in solar radiation in stream water.

図-６.渓流水中の照度の時間変化
Fig.5 Differences in illuminance in stream water by
location.
周囲の地形や太陽高度の影響を受け，日が当たる季節と時間帯が非常に多様であった。このことから場所によって藻類量にもかなりの違いがあると考えられるため，光量と藻類量を合わせて引き続き調べていく。
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)の支援を得ました。

図-５.渓流水中の日射量の場所による違い
Fig.5 Differences in solar radiation in stream water by

引用文献

location.

(１)三崎貴弘・土屋十圀（2008）河川の光環境と濁度が付
４．水中照度の時間変化 オプトリーフは手動で計測

着藻類の増殖速度に与える影響に関する研究．環境シスする必要があるため，短い時間単位の日射量の計測は難テム研究論文集, 36: 437-444

しい。このことから水中の光環境の時間変化については(２)津田松苗（1971）汚水生物学, 北隆館, pp24-25

照度によって調べた。図-６は１時間ごとの同じ時間の水(３)諸田恵土・土屋十囲・ 朝田聡（2004）底生動物と光中照度を全観測期間（12－７月）で平均したものである。

環境に基づく瀬淵構造の検討．水工学論文集, 487: 1555-

No.５のみ午前中に日が差し込んでいた。これは No.５だ

1560

けが渓流に沿って走る林道が東側にあって東側が開けて(４) Masayuki Takahashi, Sooji Shimura, Yukuya Yamaguchi,

いるため，午前中の太陽光が林内に入りやすいためと考

Yoshihiko Fujita (1971) Photo-inhibition of Phytoplankton

えられる。No.６以外は光が強く差し込む時間が数時間あPhotosynthesis as a Function of Exposure Time. Journal of theった。No.６の照度の変化は薄曇りの日のような緩やかな

Oceanographical Society of Japanese, 27(2) 43-50.

変化を示した。

( ５ ) 気 象 庁 （ 2002 ） 過 去 の 気 象 デ ー タ 観 測 ．
https://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php

Ⅳまとめ 林内の日積算日射量は観測期間中の平均（20201017 閲覧）で林外のそれの約 8.5%であった。そして，水中の日射量(６) 竹中明夫（2009）全天写真解析プログラム CanopOnはさらにその約 50%であった。すなわち、林内の渓流水

2．http://takenaka-akio.org/etc/canopon2/（20201017 閲覧）

中の日積算日射量は林外の約 4 %とわずかであった。し(７) 二瓶泰雄・綱島康雄・佐藤正也・青木康哲・佐藤慶かし，渓流水中の日射はつねに弱いのではなく季節によ太・灘岡和夫（2002）現地観測に基づくマングローブ域ってはスポット的に強い直射光が当たる時間帯があった。の水温・放射環境に関する研究．海岸工学論文集, 46:

水中の日射量は場所により，開空度の違いだけでなく，

1206-1210－

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