宮城教育大学環境教育研究紀要

第５巻 (2002)

丘陵地谷頭の微地形構造に対応した土壌含水率と林床植生：仙台市近郊のコナラ林の事例
知智美＊・平吹喜彦＊＊・荒木祐二＊＊＊，＊＊＊＊＊・宮城豊彦＊＊＊＊Variation of soil moisture and floor-vegetation corresponding with micro-scale landform structureof a vally-head: a case study in the Quercus-dominated coppice forest on the Tomiya Hills, northern
SendaiTomomi SAICHI, Yoshihiko HIRABUKI, Yuji ARAKI and Toyohiko MIYAGI

要旨：自然状態の保たれた発達したコナラ林内で、丘陵地の基本的構造単位である谷頭に着目して、（１）土壌含水率と林床植生を季節を追って調べ、（２）谷頭を構成する４つの微地形単位との対応関係を検討した。その結果、土壌含水率と林床植生はともに、海抜に沿った微地形単位の配列に対応して連続的に変化するものの、頂部斜面・上部谷壁斜面と谷頭斜面・谷頭凹地の２領域間で明瞭な差異を呈することがわかった。
キーワード : 丘陵地谷頭、微地形単位、コナラ林、土壌含水率、林床植生在が指摘され（環境庁自然保護局野生生物課、2000；

１．はじめに丘陵地に成立する二次林は、里山を構成する重要な宮城県環境生活部自然保護課、2001）、また（２）植物・生態系である。仙台市の市街地近郊に広く分布するコ植生の分布パターンが微地形と密接に関わっているこ

ナラが優勢な二次林も（村山、1994； 青柳、1996； 以降、と（Kikuchi、1990； Kikuchi and Miura、1991）や、コナラ林と呼称する）、エネルギー革命や高度経済成（３）下刈り・落ち葉掻きに適応したフェノロジーや長が始まる 1960 年代までは、暮らしの中に組み入れ更新様式（萌芽・埋土種子）が内在すること（辻・星られた森林として大切に管理されてきた（宮城町誌編

野、1992； 鷲谷、1996）など、新たな価値や維持機

纂委員会、1967、1969； 仙台市博物館、2002）。コナ構の存在が地域レベルで明らかにされてきた。コナラ

ラ林は長い間、薪炭や飼料、食物などを供給する場と林のほとんどが放置され、大規模な住宅・産業団地のして利用され、そのための下刈りや落ち葉掻き、定期造成による消失が著しい状況下、その修復や再生、あ的な伐採といった持続的管理がなされてきたのである

るいは適切な土地利用計画の策定にむけて、こうした（亀山、1996； 守山、1988、1997）。こうした伝統的情報の集積は極めて重要である。また、身近なフィーな人為の関わりが、コナラ林に固有な生態系としてのルドに立脚した体験的・総合的学習を展開する上で特質をもたらし、特色ある動植物の生存を可能にしても、これらの科学的情報は不可欠といえる（川村ほか、きたとみなされているが、実証的研究はまだ少ない。

2001； 平吹・川村、2000、2002）。

景観生態学や保全生物学といった研究領域の進展に筆者らは、こうした視点に立って、丘陵地の基本的伴って、近年ようやく活発化してきたというのが現状構造単位とされる谷頭において、微環境と林床植生をである（武内ほか、2001； 広木、2002）。

微地形と関連づけながら把握し、三者の関わりあいをコナラ林という森林生態系を構成する植物・植生に明らかにすることを試みてきた。わが国の丘陵地の地

関しては、（１）絶滅の危機に瀕する多くの植物の存形を分析・整理した Tamura（1969）・田村（1987）に＊

宮城教育大学大学院教育学研究科環境教育実践専修，＊＊宮城教育大学教育学部理科教育講座，＊＊＊宮城教育大学大学院教育学研究科理科教育専修，
東北学院大学文学部史学科，＊＊＊＊＊現所属 : 横浜国立大学大学院環境情報研究院＊＊＊＊－19 －丘陵地谷頭の微地形構造に対応した土壌含水率と林床植生

よれば、頂部斜面や上部谷壁斜面、谷頭斜面、谷頭凹の上端直上から稜線までの領域を、調査範囲とした（図地などから構成される谷頭は、丘陵地を構成するもっ

１・図２）。土壌Ａ層の層厚は、稜線付近で 10cm 程度とも基本的なモジュールであり、水流や土砂の移動にと薄い反面、谷底部で 30 ～ 40cm に達する（宮城、私信）。

関して根元的な役割を担っているとみなされている。

調査地の南方およそ８k m に位置する仙台管区気本稿では、コナラ林に覆われた谷頭における、土壌含象台（38°16′N、140°54′E； 海抜 39 ｍ）の 1982 ～水率と林床植生の季節変動を調べた事例を報告する。

2000 年の観測（気象庁、2001）によれば、年平均降水量は 1243mm で、年平均気温は 12.3℃、吉良（1948）

２．調査地の概要調査を行った谷頭は、仙台市泉区と富谷町にまたがの暖かさの指数、寒さの指数は、それぞれ 94.6℃・月、－ 7.2℃・月である。

る富谷丘陵の一角に位置する東北学院大学泉キャンパ

調査地には、樹高およそ 20 ｍ、胸高直径 30cm に達ス内にある（38°20′N、140°48′E）。調査地の選定にするコナラを優占種とする二次林が成立し、高木層にあたっては、（１）仙台市の市街地近郊の丘陵地に普はカスミザクラやウワミズザクラ、クリが混じり、林遍的に認められる微地形特性を有すること、（２）試冠下にはエゴノキやムラサキシキブ、ツリバナ、ヤマ料の採取を含む長期継続調査が保証されること、そしモミジ、ヤマツツジ、モミ、アオキ、イヌツゲ、コゴて（３）調査地域における自然教育・環境教育の実施

メウツギなどが生育する。階層構造はかなり明瞭かが可能であることを考慮した。

つ一様で、亜高木層（層高６ｍ前後）、低木層（層高

富谷丘陵は、地質的には泥岩や軽石凝灰岩の薄層３ｍ前後）、草本層（層高 0.5 ｍ前後）が認識できる。

をはさむ中新統の半固結砂岩からなり（北村ほか、東北学院大学泉キャンパスの当地への移転は 1988 年1986）、地形的には密に発達した樹枝状の水系によるであるが、ここ 40 年ほどにわたって放置され、調査侵食が顕著であるといった特徴を有している（宮城、範囲内では人為の影響が認められないことからも、自1993）。調査対象とした谷頭は北北西に開いた馬蹄型

然度の高い、当地の典型といえるコナラ林と判断されの小集水域で、面積は約 0.7h a、海抜はおよそ 40 ～た。

80 ｍである。このうち、水路が現れる下部谷壁斜面

図１ 丘陵地谷頭の微地形構造（模式図）．田村（1987）に準拠した上で , 調査を実施した谷頭の形状を反映させて描いた．
枠内が調査範囲（図２）．

－20 －宮城教育大学環境教育研究紀要

第５巻 (2002)（McCune and Mefford、1999）で処理し、林床植生型（以３．調査・解析の方法
野外調査は、2001 年の４～ 11 月に実施した。

降、優勢型と呼称する）を識別した。解析にあたって

まず、既存の地形測量と土壌層位の調査結果（宮城、は、（１）優占度が＋で、出現回数１回の種を除外し、私信）をも参照しながら、
Tamura（1969）
・田村（1987）（２）低木層と草本層に出現した種それぞれについて、の分類基準にしたがって、頂部斜面、上部谷壁斜面、Braun-Blanquet（1964）の優占度階級を中央値に変換

谷頭斜面および谷頭凹地という４つの微地形単位を、したデータを用いた。次に、常在度表を作成して、種調査範囲内で識別した（図１）。

組成や主要構成種の生育環境選択性に係わる特徴を、次に、確認された４つの微地形単位を網羅する 12それぞれの優勢型について検討した。種の生育環境選地点（図２）から、毎月１～２回の間隔で土壌コア択性を判断するにあたっては、仙台市とその近郊にお（Ａ０層直下の表土５cm ×５cm ×深さ 10cm）を採取しける既存の植生調査資料（菅原・内藤、1988； 大柳ほか、た（総計 14 回）。土壌サンプルは、ビニール袋に密封

1993； 平吹・大柳、1997； 平吹ほか、2000、2001；

して実験室に持ち帰った後、植物体や石礫をすばやく荒木、2002）を参照した。

取り除き、生重量と乾燥重量（105℃の熱風乾燥器内

なお植物名は、原則として「日本の野生植物 草本Ⅰ・で 72 時間乾燥させた後の重さ）を計測した。土壌含Ⅱ・Ⅲ」（佐竹ほか、1981、1982a、b）、「日本の野生水率（％）は、（生重量－乾燥重量）× 100 ／生重量

植物 木本Ⅰ・Ⅱ」（佐竹ほか、1989a、b）、「日本の野によって算出した。

生植物 シダ」（岩槻、1992）にしたがった .

また、４つの微地形単位を網羅する 46 地点に方形区（２m ×２m）を設置して（図２）、林床植生（高４．結さ約３ｍ以下の植生）を対象とした植物社会学的調

１）土壌含水率果査（Braun-Blanquet、1964）を行った。植生調査は９12 地点の土壌含水率と日降水量（仙台管区気象台

月中旬とともに、４月上旬に早春植物をとらえるたにおける 2001 年の観測結果）の季節変化を図３に示めの調査も行い、両者の結果を統合した。得られたす。この観測期間の降雨状況（図３ｄ）は、平年値（仙植生調査資料は多変量解析の一手法である T W I N S P A N

台管区気象台における 1971 ～ 2000 年の４～ 11 月の

図２ 谷頭内における土壌採取地点（□）と林床植生調査区（●）の位置．Ｔ字で示した小域内でサンプリングを行った．アルファベッ
トは土壌採取地点名を示す．

－21 －

丘陵地谷頭の微地形構造に対応した土壌含水率と林床植生

観測結果）と比較して、（１）４月に少雨であったこる高い値を示した反面、互いに近接する地点ｇ・ｈとから、降水量は平年より約 200m m 少なく、（２）４（図２）の土壌含水率は 30％前後で、ほぼ同調した季～５月上旬および 10 月中旬～ 11 月という生育期の前節変動を示した（図３ａ）。平均傾斜が 24.3 ± 3.3°

後で、降雨が少ない状況が認められた。土壌含水率（n ＝ 13）で、断面形がやや凸型の上部谷壁斜面では、の季節変動パターンは、12 地点間でおおむね同調し、地点ｃの土壌含水率だけが 40％前後で増減し、地点なおかつ土壌コア採取日直前の降雨状況が測定値に影ｂ・ｅ・ｆの測定値は 30％前後をほぼ同調して変動響を及ぼしていると見受けられたが、これらの傾向はしていた（図３ｂ）。また、（１）斜面上の位置で比必ずしも明瞭には検出できなかった。むしろ、以下に較した場合は、地点ｂ・ｆに対して、それぞれ下方記述するように、一定の変動幅内で増減しつつ、それに位置する地点ｃ・ｅで、土壌含水率が観測期間をぞれの微地形単位ごとに類似した土壌含水率を示す傾

通しておおむね高く、（２）斜面の方位で比較した場向が顕著であった。

合は、地点ｂ・ｃに対して、それぞれ西向き斜面に位平均傾斜が 14.7 ± 8.9°
（平均値±標準偏差、n ＝置する地点ｆ・ｅで、測定値が常に低かった。谷頭の12; 以降同様）と相対的に緩やかで、稜線を形成する最奥部を占める頂部斜面下方の谷頭斜面は、平均傾斜頂部斜面では、地点ａのみが土壌含水率 40％に達すが 21.3 ± 4.6°
（n ＝ 4）であり、断面形がやや凹型で、匍行性の土層が顕著であった。この谷頭斜面上の地点ｋ・ｌでは、40％前後の高い土壌含水率が記録され、とりわけより斜面下方に位置する地点ｋで高い値が得られた（図３ｂ）。もっとも低所を占め、ごく浅く窪んだ状態の谷頭凹地では、３地点（ｄ、ｉ、ｊ）でともに、ほぼ 40％を超える土壌含水率が、観測期間を通して測定された（図３ｃ）。平均傾斜が 17.2 ±7.5°（n ＝ 17）と緩やかであるためか、３地点の海抜と土壌含水率の対応は明瞭でなかった。
降水量の多寡や植物の展葉・生育（降雨遮断や樹幹流、蒸発散、太陽熱の入射などに影響する）といった季節現象にもかかわらず、12 地点の土壌含水率はそれぞれが一定の変動幅内で増減しつつ、微地形単位ごとに類似した観測値を示すという傾向が認められたことから、平均値を用いて微地形単位間の比較を行った（表１）。その結果、（１）土壌含水率の変動幅（最大値と最小値の差）は 6.8％（地点ｉ）～ 10.5％（地点ｄ）、変動係数は 0.05 ～ 0.10 で、12 地点間で近似しており、（２）４つの微地形単位間で土壌含水率を統計的に比較したところ（佐藤、2001）、頂部斜面と谷頭斜面および谷頭凹地、上部谷壁斜面と谷頭斜面および谷頭凹地の４つの組み合わせで有意差が認められ（一元配置
分散分析を行った後に Scheffe の多重比較検定、P ＜

図３ 12 調査地点における土壌含水率，および仙台管区気象台における日降水量の季節変化．アルファベットは土壌採取地点名で，図２に同じ . 図３ｂでは，破線で示した k・l が谷頭斜面に位置する．

0.01）、頂部斜面・上部谷壁斜面と谷頭斜面・谷頭凹地の２領域間で土壌含水率に明瞭な差異が存在することがわかった。

－22 －宮城教育大学環境教育研究紀要

第５巻 (2002)

表１ 微地形単位間の土壌含水率の比較．括弧内はサンプル数で，ｈ地点についてはアクシデントにより初回のサンプリングが欠損．検定については，一元配置分散分
析後に Scheffe の多重比較検定を行い，異なるアルファベットは有意差があることを示す（P ＜ 0.01）．土壌採取地点（ａ～ｌ）の位置については，図２参照．

表２ TWINSPAN により抽出された３つの優勢型，および優勢型と微地形単位の対応関係．方形区の分布内訳でアンダーラインを施した箇所は，分布が集中していること示す．
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２）林床植生

グマ優勢型、ミツバウツギ－キバナアキギリ優勢型の植生調査を行った 46 方形区（総面積 184 m2）には、３型（林床植生型）に区分された（表２）。各優勢型

126 種の維管束植物が出現し、豊富な植物相を有してを構成する方形区が４つの微地形単位にどのように分いることが判明した（表３参照）。この中には、宮城布しているのか調べてみると（表２）、ヤマツツジ－

県の希少な野生植物として絶滅危惧Ⅱ類に指定されてキッコウハグマ優勢型は主に頂部斜面と上部谷壁斜面

いるルリソウ、カンスゲ、ジガバチソウや、分布北限に、コゴメウツギ－オクモミジハグマ優勢型は主に上種であるオトコヨウゾメ（宮城県環境生活部自然保護部谷壁斜面に分布し、ミツバウツギ－キバナアキギリ課、2001）、ケナツノタムラソウ、シラネセンキュウ（環優勢型は主に谷頭凹地に分布するとともに、谷頭斜面

境庁自然保護局野生生物課、1992）などの貴重な植物でも卓越していた。林床植生と微地形単位との間にはも含まれており、また都市近郊林に特有の逸出種（緑明瞭な対応関係が存在するといえる。

化・園芸種に由来）であるオモト、ヤツデ、ヒイラギ（大各優勢型の種組成上の特徴は、次のとおりであった柳・平吹、2000）なども認められた。出現した木本植（表３）。

物は 63 種で、とりわけ鳥散布型種子を実らせる種が（ａ）ヤマツツジ－キッコウハグマ優勢型顕著であった。

この優勢型には、オトコヨウゾメやキッコウハグマ、

46 の植生資料は TWINSPAN によって、ヤマツツジ－ヤマウルシ、ツクバネウツギ、ウメモドキ、ウワミズ

キッコウハグマ優勢型、コゴメウツギ－オクモミジハ

ザクラ、ヤマツツジ、ミヤコザサなど、乾性な立地を－23 －丘陵地谷頭の微地形構造に対応した土壌含水率と林床植生－24 －宮城教育大学環境教育研究紀要

第５巻 (2002)

好む陽生植物が特徴的に出現した。方形区あたりの頂部斜面・上部谷壁斜面と谷頭斜面・谷頭凹地の２領出現種数（以降、種密度と呼称する）は３つの優勢型

域間で明らかに異なっており、T W I N S P A N によって区2の中でもっとも低く、平均で 16.1 種 / ４m （n ＝ 21）分された優勢型（林床植生型）も、この分割パターンであった。によく対応した分布を示した。（１）土壌含水率と林（ｂ）コゴメウツギ－オクモミジハグマ優勢型

床植生は密接な関係にあることが推察され、（２）微この優勢型には、コゴメウツギやオクモミジハグマ、地形単位の上位レベルで、谷頭はその最大傾斜線にヒメヤブラン、ヒナスミレが特徴的に出現し、さらに、沿った相対的に低湿な領域とその両翼を囲む高燥な領地形的に上方に位置するヤマツツジ－キッコウハグマ域に二分し得ることが示された。

優勢型で顕著なヤマツツジやミヤコザサ、サワフタギ、松林（1997）は、仙台市南縁の高舘丘陵で、植生パッヒカゲスゲに加えて、下方に位置するミツバウツギ－チ間の境界と微地形単位を区切る傾斜変換線が一致す

キバナアキギリ優勢型（後述）で顕著なヤマジノホトる場合が多いことを示し、微地形スケールの土壌水文トギスやケナツノタムラソウ、カノツメソウ、ハナイ

環境と地表面安定度が植生パッチに影響することを指カダ、ミゾシダ、イカリソウといったやや湿った、薄摘している。また Kikuchi（1990）は、コナラ林に覆暗い立地を好む植物の出現も認められた。平均種密度

われた仙台市近郊の丘陵地谷頭において、（１）頂部

2は 20.9 種 / ４m （n ＝７）であり、移行的な性格が斜面と谷壁斜面の一部にナツハゼやガマズミ、ウスノ強い植生型であった。

キなどの低木と、オケラやアキノキリンソウ、タガネ（ｃ）ミツバウツギ－キバナアキギリ優勢型

ソウなどの草本が生育し、（２）麓部斜面と谷壁斜面

この優勢型には、アカネやヨツバムグラ、オモト、の一部にヤマブキやミツバウツギ、アオキ、ツリバナ、ウマノアシガタ、ヤブデマリ、マタタビ、ミツバウツ

ハナイカダなどの低木と、トリアシショウマ、カノツ

ギ、キバナアキギリ、オオイトスゲなど湿った立地をメソウ、ヤマジノホトトギス、オオバジャノヒゲなど好む種が特徴的に出現した。上述したコゴメウツギ－の草本が生育していることを明らかにしている。
また、

オクモミジハグマ優勢型にまたがって生育する種をは

三浦・菊地（1978）は、より遷移の進んだモミ・イヌ

じめ、アオキやミヤマウグイスカグラ、センダイトウ

ブナ林内の谷頭において、（１）頂部斜面、上部谷壁ヒレン、ケチヂミザサといったこの優勢型に顕著に出斜面、谷頭凹地のいずれかに集中して分布する種が存現する種、シラネセンキュウやリョウメンシダ、ウマ在することを見い出し、（２）さらに谷頭斜面に相当ノミツバ、ウリノキといった種がすべて、湿った立地する領域で、植生に特異性がみられたことにも言及しを好む植物であったことは注目される。
平均種密度は、ている。丘陵地の谷頭における微地形単位と指標的な

2

20.3 種 / ４m （n ＝ 18）であった。

植物、あるいは林床植生の対応関係は、かなり明瞭な

なお、３つの優勢型に共通する種として、アズマネものであることが理解される。

ザサやフジ、ミツバアケビ、アオキ、タガネソウ、ツ植生調査の対象となった 184 m2の面積内には、（１）

リバナ、チゴユリ、コバギボウシ、ガマズミ、イヌツ

126 種の維管束植物が出現し、（２）当地のコナラ林

ゲ、ヤイトバナ、モミジイチゴ、ミヤマウグイスカグラ、に普遍的に生育する種が多数認められるとともに、センダイトウヒレンなどが見い出された。これらは、（３）絶滅危惧種や分布限界種といった希少な植物も仙台市の市街地近郊のコナラ林において、普遍的に生見い出された。里山を代表するコナラ林生態系の保護、育する種として認知されている（菅原・内藤、1988；

修復・創出、持続的利用にあたっては、まず何よりも大柳ほか、1993； 内藤、1994； 平吹・大柳、1997；

土壌水分や植生のあり方を規定している微地形単位を平吹ほか、2000、2001； 荒木、2002）。

尊重するとともに、そうした立地・植物多様性を包含するモジュールとしての谷頭の存在に注意を払う必要

５．考があろう。

察

本研究で着目した表土（深さ約 10c m）の含水率は、－25 －丘陵地谷頭の微地形構造に対応した土壌含水率と林床植生

謝加瀬沼緑地環境保全地域の植生 . 「加瀬沼緑地環境辞調査を許可下さるともに、野外調査に際して便宜を保全地域学術調査報告書」（加瀬沼緑地環境保全地図っていただいた東北学院大学に感謝申し上げます。

域学術調査委員会編）, 27-64. 宮城県 .

また、研究を進める上でご助言・ご援助いただいた川平吹喜彦・大柳雄彦・庄子邦光 , 2000. 丸田沢緑地

村寿郎先生（宮城教育大学理科教育講座）、長島康雄

環境保全地域の植生 . 「丸田沢緑地環境保全地域学先生（仙台市天文台）はじめ、高橋智恵子、福岡公平

術調査報告書」（丸田沢緑地環境保全地域学術調査（宮城教育大学大学院教育学研究科）、日下由香理、林委員会編）, 35-69. 宮城県 .

出美菜、佐藤麻衣子、千葉聖子、長谷川巧、渡辺宏美

広木詔三（編）, 2002. 里山の生態学 その成り立ち（宮城教育大学教育学部）、高嶋ルミ子（東北学院大学文学部）、富田瑞樹（東北大学大学院農学研究科）のと保全のあり方 . 333pp. 名古屋大学出版会 .
岩 槻 邦 男（ 編 ）, 1992. 日 本 の 野 生 植 物 シ ダ .

皆様に、心からお礼申し上げます。本研究を実施する

311pp. 平凡社 .

にあたっては、財団法人齋藤報恩会平成 13 年度学術

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ドデータブック 植物Ⅰ（維管束植物）. 660pp. 自学的研究 : 里山の保全と活用をめざして . 68pp ＋付図表 . 宮城教育大学大学院教育学研究科（修士

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