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自然教育園報告 (.
100,2444‑733号： 4第3

自然教育園の 代表的植生の 上壌水分環境 変化
平 山 良 治 ＊ ．須 永 薫 子 ＊ ＊lWaterEnvironmentof
iortheSetf
son20yearsa
CompariteforNatureStudyuttintheInstise
SomeRepresentativeFor
RyojiHirayama*andKaorukoSunaga**

はじめに
自然教育園の土壌は黒 ボク土である。自然教 育園の土壌に幾ばくか の相違があるとすれば ，環境因子の影響である。環境 因子の中でも植生と地 形の影響が強くでてく るはずである。植生， 地形と土壌を結ぶ接点に土壌水の 反応がある。そこで， 同じような地形で ，植生をパラメータに して土壌水の解析を行った。

976年から 1977年にかけて，前回は， 1自然教育園の代表的林相である，シイ林，ミズキ林，コナラ)。今回は， 20数年経 って自然教育園
879林およびマツ林の士壌の土壌水分環境を調べた（坂上他， 1
ひいては大都市東京の 環境がどの様に変化し たか，それらが土壌水 分環境の見地からどの ように考えられるか を調べた 。

1. 調 査 法
前回と同様に，4林相下で，林内雨と~土壌水を調査した。 土壌水はテ ンション
フリーライシメータによって捕集した（有光，，1982a, 1982b, 平山 他)。埋設層位は、 A層 (5図 1)(8819cm) と B層 (30cm) に埋設した。

図 1 ライシメーターの埋設方 法

eumeMuscneicalSnoitalGarden.Naciant＊国 立科学博物館筑波研究資料セ ンタ ー. TsukubaBo,TokyoecneicalSurtdGraduateSchoolofAgriculetin＊＊東京農工大学大学院 連合農学研究科.Uogy
chnoleandTerutlicurg
yofAtisrevinU

‑438‑

自 然 教 育 園 報 告 第33号
， 20012.土壌水の分析
1998年 1、1月から 2000年 6月まで各月毎に集水し，その捕集量と溶存成分の調査をした。調査は毎月行ったが，捕集できなか った月それに装置が壊れていた月が欠損月とな っている 。調査日は， 1998年は11/22, 12/24, 1999年は 1/22, 6/25, 7/24, 8/27, 9/30, 10/24,11/26, 12/26, 2000年は1/29, 2/29, 3/29, 4/28, 5/30, 6/30である 。なお、同時に林内雨量も調査した。

3. 溶存成分の分析項目と分析
1) 捕集量

1日の m m数に換算した。

2) pH…ガラス電極法
3) 無機態窒素‑N0.2‑0.7mg/l測定用 Merck社製）を用い定量• アンモニア態窒素 (NH4‑N)RQフレ ックス (NH4した。
‑N)RQフレ ックス (N03‑N3‑90mg/l,5‑225mg/l測定用 Merck社製）を用い• 硝酸態窒素 (N03

定量した。
4) 無機陽イオン

・カルシウム ・マグネシウム (Ca, Mg)原子吸光光度計（日立社製 Z‑8100) を用いて分析した。

/1になるように .SrCl2を加えた。
このとき lOOOmg・カリウム (K)原子吸光光度計（日立社製 Z‑8100) を用いて分析した。

4.結 果
前回同様，B層からの土壌水の捕集は非常に少なく ，考察が困難なために， A層の結果で考察する 。

特記事項として，今回はカラスによるいたずらが多く ，装置が何回か破壊され，データに欠損が生じた。特にコナラ林とミズキ林で多く発生した 。前回のデータと比較して考察を行 った。
林内雨と土壌水捕集量
林内雨と土壌水捕集星の結果と季節変化は図 2に示 した 。
前回と同様土壌水の捕集量は，夏季に多く冬季に少ない傾向であ った。林内雨は前回が， 最闇 約12mm で ，通常は 4~8mm であ っ た。今回は，コナラ林の 8mm が最高値で，通常は 4mm 以下と少なく ，特にシイ林での林内雨が少なかった。全体に土壌水の捕集呈は，前回が，今回は 3~4mm 程度であった 。

2mm以下に対して，4 林相を比較してみると，前回同様斜面長の短いシイ林が少なく，次にミズキ林が少なく，コナラ林マツ林は同じ様な捕集量であ った。
林内雨およびその土壌水の pHの季節変化
林内雨およびその土壌水の pHの季節変化は図 3に示 した。
林内雨の pH の季節変動は，前回同様あまり認められなか っ た 。

前回は，シ イ林が 4~5 の範囲で ，コナラ林が 6前後であ った。今回はシイ林それにコナラ林ともに 6前後であ った。前回より値が 6前後に安定したのは，酸性雨などの影響が少なくなったと解釈できる 。

5前後で 一定で推移しているのに対し，今回はマツ林
土壌水の pHは，前回がどの林相下の値も， 4.
が 6~7 と 一 番高い値を示し，シイ林，ミズキ林それにコナラ林が 2~6 で ，時に非常に低い 2 強の‑439‑

平山 ・須永：自然教育園の代表的植生の土壌水分環境変化値を示した。林内雨で あまり低くない値であ ったのに対して，土壌 水が低くなる理由は， 土壌そのものに原因がある。土壌 中に外部より何らかの 物資類が付与された。 酸性雨などの要因であ る硫黄とか硝酸態窒素それに他の 物質が考えられるが， 原因はさらに詳細に解 析しなければならない 。
林内雨と土壌水の溶存 無機態窒素
林内雨の溶存無機態窒 素濃度を図 4に示した。
硝酸態窒素の濃度は，前回は，2ppm以下で推移し，時に 6ppm程度に上がることがあ った。今回は 2ppm以上になる月が多く， かつ最大 12ppmをコナラ林で記録した 。 アンモニア態窒素は， 逆に前回 は 最 大 16ppmと非常に高い値を示していたが，今回はほぼ 2ppm前後で，最大 4.5ppm程度であった。
土壌水中の溶存無機態窒素の季節変動を図 5に示した。

m と異常に高い値がでているが， シイ林をのぞき 0.5ppm前後
アンモニア態窒素は、コナラ林で 7ppで、推移している。こ れは前回とほぼ同じ傾 向である。シ イ林は 1ppmと多少高い。硝酸態窒素は，今 回 は 最 大 47ppmと前回に 比較し て高い値で， lOppm程度と，前回とほぽ同じ濃度で推移した。
土壌水に溶存する無機態窒素と土壌水量の関係を図 6に示した。
前回認められなかった 以上に今回は土壌水量 の増加と溶存成分間に は関係が認められず， 希釈効果はないようである。
林内雨と土壌水の溶存無機成分
林内雨のカルシウム (Ca), マグネシウム (Mg), カリウム (K) の濃度季節変化は図 7に示した。
マグネシウムとカリウ ムは夏季が閤く冬季に 低くな ってい る。 カルシウムはあまり季 節的な変動はなか った。前回の林内雨の濃 度と比較してみる 。 カルシウムは最高 18ppmであ ったのに対して今回は30ppm と今回が高い。平均値は同じ 5~6 ppm であ っ た 。

マグネシウムは前回が 2~3ppm であ ったのに対して最大 llppm と今回は非常に高い濃度であ っ た。平均すると 2~3ppm 程度で平均的にも高い値を示した。カリウムは前回が 2~ lOppm 程 度であったのに対して，今回は 90ppm と非常に高く平均的にも今回は 10~20ppm で高い濃度であった。

土壌水の溶存無機成分 は図 8に示した。
今回の土壌中のカルシウム，マグネシウム，カリウムの濃度の季節変動はあまり認められなかった。
落葉による季節的なミ ズキ林，コナ ラ林の変動も顕著には ，認められない。カル シウムは今 回の値では ，マツ 林 が極端に高い濃度を示し 30~70pp m,他 の林相も 5~20ppm のオーダで，これは前回と同じであった。マグネシウムは前回が 4~6 ppm で推移しているのに対して，今回は平均 3~5ppm に対して最高濃度はマツ 林の 9ppmであった，全体に，シ イ林とマツ林が，カル シウムと同様に高い濃程度で推移しているの に対して，今回は度で推移している。カリウムに関しては前回が 4~6 ppm
シ イ林が最も高く 22ppm の値を示し，他の林相よりも高か っ た他の林相は 4~5ppm 程度であ っ た 。

マツ林の土壌水の pHが高い原因はこれらカルシウム等に原因があると思われる。
土壌水の溶存成分間の 相互比較
農度とマグネシウム濃 度の相関関係は非常に 高いことが報
土壌水中の溶存成分の 中で，カルシウム i, 1982b, 平山他， 1988)。今回もカルシウム濃度とマグネシウム濃度告されている（有光， 1982aの相関関係を図 9に示した。全体の相関 関係は (r=0.72) で非常に相関が高いこ とを示し 過去の報) と一致した。図から見 て取れることは，マツ 林とシイ林では異なる 直線式が成り立87.
告 (r=0‑440‑

自 然 教 育 園 報 告 第 33号， 2001

つようだが原因ははっきりしない。
硝酸態窒素とカルシウムも相関が嵩い溶存成分であるが，その結果 を図 10に示した。前回は，

r=0.
70であ ったのに対して，今回は r=0.
72で前回と同じ傾向にあ った。

5.考 察
前回の調査後 20数年経過した。大東京での環境の変化を見るために自然教育園の 大きな樹木がいかに環境変化を受け止め，土壌などに影響を与えたかを，土壌水の データ解析から検討を加え．環境変化の解析の甚礎とした 。
土壌に 関して考えられることは， この年数程度では，あまり影響による変化は起きていないのではないかと考えられる。なぜなら．土壌を直接分析してもわずかな増 減は，分析誤差中に含まれてしまう こ と に な り う る 。 考 え ら れ る の は 都 市 化によ って，乾燥化がより進む可能性が高い 。それに 外部から，たとえば酸性雨や排気ガスの ような都市の降塵として自然教育園の自然植生に直接影響を与え ．
そ れ が 林 内 雨 樹 幹 流 な ど 樹 木 か ら 流 れ 出 す 場 合 落 枝 落 葉 に よ って直接土壌に影響を与える場合が考えられる。土壌水の場合は直接土壌と反応してくるために変化が 現れやすいと思われる 。 しかしながら．

このような実験を行 った報告はなく．

これが最初の報 告になる。

土壌水の pH値が高く，各溶存成分の濃度が高い値を示しているのは，この 20数年で．土壌中に反応する物質が増えたと考えられる 。 農地においては，土壌および地下水の硝酸態窒素汚染が．土壌の富栄養化 によ って引き起こされていることが問題になっている 。自然 教育園の土壌水の濃度も，若干高めである。このことから，高速道路に近いマツ林の濃度が高くな っていることから，環境の悪化が考えられるが，さらに詳細な検討が必要である 。
ただこれらの実験は， 全く 同一 の条件で再現性が高い実験とは認めがたい欠点がある。全く同じ条件下には置けないと 言う ことである 。つ まり，土壌に挿入するライシメータもそのまま 20数年 装置を設定しておけばよいのであるが，多少変化はある。
それらを勘案しても，土壌水の変化から見ても酸性化より中性に 傾く都市化現象，または都市の富栄養化 が進んでいると 言 える 。 都市が，生態的にバランスを崩し，微小生物等の活動による，東京本来の気候下の環境を作れていないと 言う ことである 。

謝 辞
このような実験の機会を与えていただいた，国立科学博物館附属自 然教育園の皆様には，記して謝意を示す。

‑441‑

平山 ・須永：自然教育園 の代表的植生の土 壌水分環境変化
mm/day/daymm

2121

コナラ林

シイ林

2 12 J 4 5 6 7 8 91101
212 J 4 5 6 7 8 91
1112000998 1999
1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑。

2 12 3 4 S 6 7 8 91101
2 12 3 4 S 6 7 8 91
1112000
999998 I
I月mm/day/daymm

2121マツ林

ミズキ林‑‑ ‑ー‑‑
‑
一‑‑

月

2 12 3 4 5 6 78 91101
2 12 3 4 5 6 7 8 91
1112000998 1999
10—林 内雨‑0‑シイ林の土壌水

‑‑ ‑
｀―

゜

月

2 12 3 4 5 6 7 8 91101
2 12 3 4 5 6 7 8 91
1112000
1998 1999‑コナラ林 の土壌水
‑ー6‑fr‑ミズキ林の 土壌水

マ ツ林の土壌水.
.
.
.
.
.

図 2 土壌水量と 林内雨量の季節変 化
ppm

林内雨

4 「1N
‑
3N021015工d土壌水ppm

5NH,‑N工d

1 12 1 2 3 4 5 6 7 81 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1120001999
1998
—林 内雨

---0-—シイ林の土壌水

ナ コ ナ ラ 林の 土壌 水

~マ ツ林の 土壌 水----6--—ミズキ林の土壌

図 3 林内雨およびその 土壌水の pH

2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 81112000998 1999
1‑0‑シイ林の土壌水.......コナラ林の土壌水図 4 林内雨の硝酸態窒 素とアンモニア態 窒素

‑442‑ppm

．

45．
．

N03‑N ppm

「 NO,‑N50403530．

△

●▲sr

▲

゜゜ppm

NH4‑N

7 「△・△

10●マツ林の土壌水〇▲

ot211050

15▲コナラ林の土壌水eゞ惑°△▲

25200シイ林の土壌水△ミズキ林の土壌水．
．
i5050544332

50

自 然 教 育 園 報 告 第 33号， 2001

10m m/day

NH4‑N ppm

゜．

△→ミズキ林の土壌水

ナコナラ林の土壌水

ー・ーマツ林の土壌水.
!
,4‑‑0‑シイ林の土壌水゜1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
1 12 1 2 3 4 5 6 7 8199819992000

810m m/day

図 6 土壌水量と硝酸態窒素，アンモニア態窒素との関係

図 5 土壌水の硝酸態窒素とアンモニア態窒素
ppm

35.
0Ca

30.
025.
0
20.
000
11131998 199957911132000

57ー傘ーコナラ林--0—シイ林9ppm

ppm

12.
0100「K

9010.
080
708.
0

60506.
04030202.
01013199957911132000

579

゜

11131998 1
99957，II

図 7 林内雨のカルシウム，マグネシウム，カリウム濃度

I 3200057，

‑443‑

平山・ 須永：自然教育園の代表的植生の土 壌水分環境変化
ppm

800
Ca00
7600
00
5400
030.
200

→ゞーミズキ林の土壌水.マツ林の土壌水
.
.
.
.
.
.

‑シイ林の土壌水
‑‑>
<‑‑
‑

00
1ナコナラ林の土壌水

00
1 3118991999151 300021197579ppm

ppm

0.
250
100.
20.
5I0.
0150

゜11899139991I5，7II

13000257，

00
31119998 1
991k5，

117

1 300025

図 8 土壌水のカルシウム，マグネシウム，カリウム濃度ppm

Mg 108゜~゜

76r=O72

oao

5.
,.
ぶ．
．
4i32△． ．
．
．
．

か。

゜102030406050700 シイ林の土壌水▲ コナラ林の土壌水△ ミズキ林の土壌水● マツ林の土壌水

80 Cappm

図 9 カルシウム 濃度とマグネシウム濃度の関係．

ppm

N50‑
N03‑
45r=O7240．
．
．
．
．
゜゜35302520•

51100 シイ林の土壌水▲ コナラ林の土壌水△ ミズキ林の土壌水● マツ林の土壌水,<)5ね'
100203040506070

図 10 硝酸態窒素とカルシウム濃度の関係

80 Ca
ppm

7，

‑444‑

自 然 教 育 園 報 告 第 33号， 2001

引用文献
坂上寛 ―他. 1978. 自然教育園の代表 的植生 の士壌と水分環境． 自然教育園報告 . (8) :20‑38.

有光一登

1982a. 序説森林土壌の水分動態の経時変動， ・森林土壌の水分動態に関する研究（第 1報）

林業試験場研究報告 ， (317):67‑112.

有光 一登

1982b.森林土壌および溶存成分の動態，森林土壌の水分動態に関する研究（第 2報）林業試験場研究報告，(318):12‑78.

平 山良 治. 1988. 乾性ポドゾルと湿性鉄型 ポドゾルについて，ポドゾル性土壌に関する実験 的試み ．
筑波実験植物園研報，(7):121‑135.

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