Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
2) 学会での一般公開での研究成果の講演

応用生態工学会第17回大会　自由集会「放射性物質動態と流域生態系」（2013年9月19日、大阪府立大学I-siteなんば、観客70名）

## 3 ) 一般市民を対象とした企画展示

東京農工大学科学技術展2013「農工大が誇る最先端サイエンス」（2013年11月8～10日、東京農工大学府中キャンパス、観客200名）

## 4 ) 大学での一般公開での研究成果の講演

国際シンポジウム：流域生態系における放射性物質動態と生物への移行～震災後の流域管理に向けて～（英タイトル：Radionuclide dynamics and biological transfers in watershed ecosystems: Toward watershed management in the post nuclear accident period）（2014年2月28日、東京農工大学府中キャンパス、観客100名）

5) 学会での一般公開での研究成果の講演

第61回日本生態学会大会　自由集会「東日本大震災の生態系影響評価と復興の展望：東北3県の取り組み」（2014年3月14日、広島国際会議場、観客50名）

6) 一般市民を対象とした博物館での研究成果の展示

東京農工大学科学博物館における放射性セシウム関連研究の企画展の実施（2014年8月5日～9月15日）

7) 一般市民を対象としたシンポジウムの講演・説明

日本土壌肥料学会2014年度東京大会 市民公開シンポジウム「福島県二本松市NPO法人「ゆうきの里東和ふるさとづくり協議会」の放射性Cs汚染からの農業復興に関しての取り組みと農工大の支援活動報告」（2014年9月11日、東京農工大学小金井キャンパス、観客100名）

8) 学会での一般公開での研究成果の講演

応用生態工学会第18回大会　自由集会「震災復興に応用生態工学はどのように貢献できるのか2：復興の現状と課題」（2014年9月19日、首都大学東京、観客30名）

9) 一般市民を対象とした企画展示

東京農工大学科学技術展2014「未来をひらく農工大の科学技術」（2014年11月7～9日、東京農工大学府中キャンパス、観客200名）

10) インターネットでの研究成果公開

下記のサイトにおいて、研究成果を継続的に公開している。

http://www.tuat.ac.jp/~gomit/fukushima/index2.html

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) 共同通信社東日本大震災（福島原発）（ニュース特集）（2013年3月2日、ウェブサイト掲載（http://www.47news.jp/feature/kyodo/news05/2013/03/post-7371.html）「福島の山林の生物、セシウム蓄積 カエル6700ベクレル」）

2) 東京新聞 Tokyo web（2013年3月2日、「福島の山林の生物、セシウム蓄積 カエル6700ベクレル」）

3) 茨城新聞（2013年3月3日、17頁、「山林のカエルから6700ベクレル」）

4) 愛媛新聞（2013年3月3日、3頁、「山林の生物 セシウム蓄積」）
5) 沖縄タイムス（2013年3月3日、29頁、「カエルに6700ベクレル超セシウム」）

6) 岐阜新聞（2013年3月3日、26頁、「セシウム山林の生物に蓄積」）

7) 埼玉新聞（2013年3月3日、15頁、「カエルから6700ベクレル超」）

8) 下野新聞（2013年3月3日、2頁、「カエルから6700ベクレル」）

9) 日本海新聞（2013年3月3日、26頁、「カエルから6700ベクレル超」）

10）福島民友（2013年3月3日、23頁、「食物連鎖上位に高濃度セシウム」）

11）北陸中日新聞（2013年3月3日、28頁、「福島のカエル6700ベクレル超」）

12）山形新聞（2013年3月3日、30頁、「カエルにセシウム蓄積」）

13）科学新聞（2014年3月7日、6頁、「蓄積量1/5 オタマジャクシにも波及効果」）

14）読売新聞（2014年3月16日、19頁、「水田除染 オタマジャクシにも効果」）

15）テレビ朝日「テレメンタリー2013」（2013年3月11日、本業務について10分ほど紹介）

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) Davis JJ, Foster RF (1958) Bioaccumulation of radioisotopes through aquatic food chains. Ecology 39:530-535.

2) Fesenko SV, Soukhova NV, Sanzharova NI, Avila R, Spiridonov SI, Kleon D, et al. (2001) $ {}^{137} $ Cs availability for soil to understory transfer in different types of forest ecosystems.: Science of the Total Environ 269: 87-103.

3) Francis CW, Brinkley FS (1976) Preferential adsorption of $ {}^{137} $ Cs to micaceous minerals in contaminated freshwater sediment. Nature 260:511-513.

4) Gomi T, Sidle RC, Richardson JS. (2002) Understanding processes and downstream linkages of headwater systems. BioScience 52 (10): 905-916.

5) 五味高志. (2007)「流域の物質循環における水文環境の重要性」, ベーシックマスター生態学（南佳典・沖津進編）. オーム社. 83-108.

6) Hashimoto S, Ugawa S, Nanko K, Shichi K (2012) The total amounts of radioactively contaminated materials in forests in Fukushima, Japan. Scientific Reports 2: 416.

7) He Q, Walling DE (1996) Interpreting particle size effects in the adsorption of $ {}^{137}Cs $ and unsupported 210Pb by mineral soils and sediments. Journal of Environmental Radioactivity 30:117-137.

8) Kanasashi T, Sugiura Y, Takenaka C, Hijii N, Umemura M (2015) Radiocesium distribution in sugi (Cryptomeria japonica) in Eastern Japan: translocation from needles to pollen. Journal of Environmental Radioactivity 139:398-406.

9) Kato H, Onda Y, Gomi T. (2012) Interception of the Fukushima reactor accident-derived $ {}^{137}Cs $ , $ {}^{134}Cs $ and $ {}^{131}I $ by coniferous forest canopies. Geophysical Research Letters 39 (20).

10) 川瀬金次郎 (1971) 植物地層圏の放射能汚染. 環境と放射能 東海大学出版, 193-332

11) Koarashi J, Atarashi-Andoh M, Ishizuka S, Miura S, Saito T, Hirai K (2009) Quantitative aspects of heterogeneity in soil organic matter dynamics in a cool-temperate Japanese beech forest: a
radiocarbon-based approach. Global Change Biology, 15, 3, 631-642

12) Koarashi J, Atarashi-Andoh M, Matsunaga T, Sato T, Nagao S, Nagai H. (2012) Factors affecting vertical distribution of Fukushima accident-derived radiocesium in soil under different land-use conditions. Science of the Total Environment, 431, 392–401

13) 農林水産省 (2013) 福島県内のため池等における放射性物質の調査結果について.

14) 恩田裕一 (2014) 「河川のモニタリング」 173-174, 中島映至・大原利真・植松光夫・恩田裕一(編)『原発事故環境汚染　福島第一原発事故の地球科学的側面』, 東京大学出版会, 312 pp.

15) Ono K, Hiradate S, Morita S, Ohse K, Hirai K (2011) : Humification processes of needle litters on forest floors in Japanese cedar (Cryptomeria japonica) and Hinoki cypress (Chamaecyparis obtusa) plantations in Japan. Plant and Soil 338: 171-181.

16) Rhodes DW. (1957) The effect of pH on the uptake of radioactive isotopes from solution by a soil. Proc. Soil Sci. Soc. Am., 21, 389-392

17) Rosén K, Shand CC, Haak E, Cheshire MV (2006) Effect of clay content and wetting-and-drying on radiocesium behaviour in a peat and a peaty podzol. Science of the Total Environment 368:795-803.

18) Schreeg LA, Mack MC, Turner BL (2013) Nutrient-specific solubility patterns of leaf litter across 41 lowland tropical woody species. Ecology 94:94-105.

19) Shcheglov AI. (1999) Dynamics of radionuclide redistribution and pathways in forest environments along-term field research in different landscapes. In: Linkov IL, Schell WR, editors. Contaminated Forests. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 23–39

20) Sheppard SC, Evenden WG (1990) Leaching of radionuclides from decaying blueberry leaves: relative rate independent of concentration. Journal of Environmental Quality 19:464-469

21) Tanaka K, Iwatani H, Sakaguchi A, Takahashi Y, Onda Y (2013) Local distribution of radioactivity in tree leaves contaminated by fallout of the radionuclides emitted from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 295:2007-2014.

22) Teramage MT, Onda Y, Kato H, Gomi T (2014) The role of litterfall in transferring Fukushima-derived radiocesium to a coniferous forest floor. Science of the Total Environment 490:435-439.

23) Ueda S, Hasegawa H, Kakiuchi H, Akata N, Ohtsuka Y (2013) Fluvial discharges of radiocaesium from watersheds contaminated by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident, Japan. Journal of Environmental Radioactivity 118:96-104.

24) 山口紀子・高田裕介・林健太郎・石川覚・倉俣正人・江口定夫・吉川省子・坂口敦・朝田景・和穎朗太・牧野知之・赤羽幾子・平笛俊太郎 (2012) 土壌－植物系における放射性セシウムの挙動とその変動要因．農環研報31, 75-129

25) Yoshimura M, Akama A (2014) Radioactive contamination of aquatic insects in a stream impacted by the Fukushima nuclear power plant accident. Hydrobiologia 722:19-30.

26) Wallbrink PJ, Murray AS, Olley JM, Olive LJ (1998). Determining sources and transit times of suspended sediment in the Murrumbidgee River, New South Wales, Australia, using fallout $ {}^{137} $ Cs and $ {}^{210} $ Pb. Water Resources Research 34(4): 879-887.
## (2) 森林陸域生態系の物質循環と放射性核種の蓄積

国立大学法人東京農工大学

農学研究院 教授 戸田浩人

農学研究院 教授 渡邊裕純

<研究協力者>

東京農工大学 特任助教 境優

東京農工大学 連合農学研究科 佐々木道子（平成25年4月～平成27年3月）

東京農工大学 自然環境保全学専攻 藤原佳祐 （平成25年4月～平成26年3月）

東京農工大学 地域生態システム学科 金田百合子（平成25年4月～平成26年3月）

東京農工大学 地域生態システム学科 須賀勇馬（平成25年4月～平成26年3月）

東京農工大学 地域生態システム学科 小川航平（平成26年4月～平成27年3月）

平成24(開始年度)～26年度累計予算額：4,598千円

（うち、平成26年度予算額：150千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

観測期間の林床の空間放射線量率の経年変化は減少傾向にあり、ナラ林・マツ林がスギ林よりも減少率が高かった。ただし、放射性Cs-137の物理的自然崩壊率と比べ、里山の傾斜が緩いスギ林を除き減少率が大きかった。リターフォールとして林床に供給される有機物は、落葉期である秋に多かった。林床で斜面方向に移動するリターもリターフォールの多い秋に多くなり、かつそのピークはリターフォールピークより1か月遅れでみられた。スギの落葉は、小枝部分とともに落ちるため、その形状から移動しにくく、傾斜が緩い立地に植栽されているスギ林では、林床リターの側方移動が起きにくい。そのため、スギ林分ではリターの側方移動が林床の放射線量率の自然崩壊率以上の低下をもたらしているものと推察された。林床における鉛直方向の放射性Csの移動と蓄積では、放射性Cs濃度は細粒（2mm以下）の画分で高く、鉛物質土層へはこの細粒画分の有機物とともに移動していると考えられた。しかし、放射性Csの面積当りの蓄積量は、A0層のF3からF4画分に多く保たれていた。ナラ萌芽試験地の萌芽は、土壌深さ0-10cmとの比から単位面積当たりのCs-137存在量比を求めたところ0.024～0.029となった。同様に耕作放棄地試験地において、地上部植生と土壌深さ0-20cmの放射性Cs量から求めたCs-137存在量比は、0.0001から0.001であった。斜面から流出土砂の放射性セシウム蓄積量の評価では、流出土壌中のセシウム濃度は土壌中の蓄積量より高くなり、とくに有機物が選択的に流出していた。

## [キーワード]

森林生態系、落葉移動、有機物分解、表面流の発生、散水試験
### 1. はじめに

福島第一原子力発電所の事故によって環境中に多量の放射性物質が放出され、福島県をはじめとする北関東地域などの関東辺縁の地域で高い放射能汚染が発生した。特に、これらの地域の70％以上は森林地域であり、森林から農地へ移行する中山間地域に汚染度の高い土地が多く存在することが明らかとなった（Kato et al., 2012）²）。森林へ降下した放射性物質は、落葉層や土壌層に蓄積されるとともに、森林の物質循環系の中で、土壌や樹木、林床植生などさまざまな生物にも取り込まれていくことが予想される（Teramage et al., 2014a）⁵）。特に、森林生態系では、その一次生産の多くを落葉に依存しており、落葉への放射性セシウムの沈着が多いと報告されている。樹冠に付着した放射性セシウムの落葉などによる林床への継続的な供給も発生している（Teramage et al., 2014a）⁵）。これらの放射性セシウムが、林床から土壌へ移行することも懸念される（Teramage et al., 2014b）⁶）。また、様々な移行経路を経て森林植生へ移行することも報告されている（Tanaka et al., 2013⁴）；竹中，2014³）；Kanasashi et al., 2015¹）。しかし、森林環境における放射性セシウム動態については、これまでの知見も十分ではなく、環境中での放射性セシウム動態の詳細な観測が重要である。また、今後の森林管理においては、樹木などの植生への放射性セシウムの移行量の評価も重要となる。さらに、森林斜面から渓流への侵食作用による土壌や有機物の移動を評価する必要もある（山口ほか，2012⁶）；Yoshimura et al., 2015⁸）。すなわち、森林の有機物動態などの物質移動システムを中心として、原発事故によって降下した放射性物質は環境中を移動し、森林生態系での循環もしくは、森林から渓流への流出が起こりうる。そのため、森林生態系の物質循環における放射性セシウム動態を評価する必要がある。

## 2 ．研究開発目的

人工林と広葉樹林を対象として、森林生態系における落葉供給、落葉分解、土壌吸着、木本や草本植物への吸収などを含む物質循環に伴う放射性物質移動量及び蓄積量の経時変化を把握することを目的とした。森林生態系における落葉分解、土壌吸着、植物への吸収などの陸域生態系における物質循環における放射性物質移動量及び蓄積量を把握した。落葉など有機物の移動に伴う放射性Cs動態を調査するため、リタートラップによる落葉調査及び林床で斜面方向への移動落葉トラップを設置した。コナラ・クヌギ林で伐採・萌芽更新の試験地を設けた。この試験地では各

図(2)-1 調査地の概略
種の除染試験を行ったが，当年に萌芽更新した萌芽枝（2013年10月採取）に低くない放射性Cs濃度が検出された。そこで，無処理の萌芽更新試験地において2014年9月に萌芽枝の成長と放射性Cs濃度の継続調査を実施した。また，単位面積当たりのコナラ・クヌギ萌芽枝への土壌からの移行係数を算出し，耕作放棄地試験地における草本群落及びヤナギの移行係数と比較検討した。また、伐採樹木から木本サンプルを採取し、蓄積量を分析した。森林生態系におけるモニタリングとともに、新たな圃場プロット型人工降雨装置（PRRS-P）を開発し、降雨流出時の流亡土砂や有機物とその放射性セシウム蓄積量の評価を行った。

## 3 ．研究開発方法

## （１）落葉及び表層土壌の放射性Cs蓄積の経年変化

福島県二本松市のサイト（図(2)-1）において、スギ、アカマツ、ナラ林を3か所ずつに2012年度より試験区を設置した。これらの試験区の2～3地点から、森林林床のA0層、表層土壌（0～5、5～10、50～100mm深）を採取（図(2)-2）し、ゲルマニウム半導体検出器を用いた放射性Csの分析に供した。2012年10～12月、2013年11～12月につづき2014年12月に採取・測定を実施した。落葉

図(2)-2 調査項目の概略と概要

などの有機物の移動に伴う放射性Cs動態を調査するため、2013年よりリタートラップによる落葉調査及び林床で斜面方向への移動落葉トラップを設置した（図(2)-2）。これらの試験区のA0層直下に、2mm網目を通った有機物をトラップするガラスビーズを詰めたコアを設置し、有機物分解（物理的粉碎）による有機物の垂直移動にもなう放射性Cs動態を調査した。2014年からは、粗大な落葉だけでなく斜面方向に移動する細粒有機物トラップを考案し、大沢川流域に地点を絞り斜面の傾斜別に測定した（図(2)-2）。

森林小流域では放射性核種が付着した有機物の移動にともない、林床の放射線量率が自然減衰よりも低い地点と、逆にホットスポットとなる地点が存在すると考えられる。そこで、微細なモデル流域をスギ人工林と落葉広葉樹二次林に設定し、微地形、毎木調査、立木位置の調査を行い、数mおきに林床及び高さ1m地点における放射線量率を測定した。モデル流域では、②と同様の移動落葉トラップ、細粒有機物トラップ及び分解にともなう垂直移動有機物トラップも同時に設置するとともに、近隣の同じ林相でリタートラップの測定を行った。
樹木における放射性セシウム量を把握するために、栃木県佐野市FM唐沢山において伐採されたスギ・ヒノキの伐採木を、樹木の階層別かつ球果部、葉部、枝部、幹部の部位別に分けてサンプル採取した。それぞれの放射性セシウム濃度をゲルマニウム半導体検出器によって測定した。

図(2)-3 植生へのCs-137移行調査実施箇所（萌芽更新地と耕作放棄地）

森林流域では有機物が渓流に、リターフォールとして直接または降雨等で林床から二次的に移動・流入し、これらの有機物は渓床に堆積し底生生物などに利用・分解される。林相や渓流の地形などで、渓床有機物の堆積・分解の状態と放射性Cs濃度がどのような影響を受けるか明らかにするため、スギ人工林が主である大沢川流域と隣接する落葉広葉樹林が含まれる夏無沼から立石川へ流れ込む流域において、スギ林4地点、広葉樹林2地点、スギと広葉樹の混交2地点及び大沢川の砂防ダムの堆砂域1地点それぞれで、25×25cmのサーバーネットを用い3か所ずつ堆積有機物を2014年11月に採取し、粗大（CPOM）と細粒（FPOM）に分けて調査した。

2013年3月に福島のコナラ・クヌギ林で伐採・萌芽更新の試験地を設けた（図(2)-3）。この試験地では各種の除染試験を行ったが、当年に萌芽更新した萌芽枝（2013年10月採取）に低くない放射性Cs濃度が検出された。そこで、無処理の萌芽更新試験地において2014年9月に萌芽枝の成長と放射性Cs濃度の継続調査を実施した。また、単位面積当たりのコナラ・クヌギ萌芽枝への土壌からの移行係数を算出し、耕作放棄地試験地における草本群落及びヤナギの移行係数と比較検討した。

## （２）散水試験による土壌及び有機物流出量評価

また、降雨に伴う土壌流出及びそれに関連した放射性セシウムの流出量を把握するために、平成25年12月に移動式小型人工降雨装置（PRRS-M）（140cm（高さ）x50cm×50cm）を用い、福島県二本松市の3地域から採取した土壌を室内カラム実験による流亡量の評価を行った（図(2)-4）。土壌水分，仮比重で充填された土壌（30cm×48cm×13cm深さ）を用いて降雨強度50mm/hrで1時間の降雨流出試験を行った。土壌層の湿潤仮比重は現地調査の結果から1.3g/cm³設定し、土壌コンテナの傾斜は5％にした。流出サンプルは10分ごとに採取し、ガラス繊維フィルター（GF/B：粒子保持機能1.0μm）でろ過後流出土壌を前半30分と後半30分に分けそれぞれ、ゲルマニウム半導体
図(2)-4 降雨流出試験装置 (PRRS-P)

検出器で土壌中の放射性セシウム濃度を分析した。

平成25年11月、圃場プロット型人工降雨装置（PRRS-P）を使用し福島県二本松市の2か所で現場試験を行った。平均傾斜がともに8%の試験地1（砂質土，砂：シルト：粘土；72%：23%：5%）及び試験地2（砂壤土,砂：シルト：粘土；66%：6%：29%）にそれぞれ3反復で1×5mプロットを設置し、降雨強度50mm/hrで流出開始後1時間試験を行った。流出開始から約10分毎に流出水を採取し、ガラス繊維フィルター（GF/B：粒子保持機能1.0μm）でろ過後ゲルマニウム半導体検出器を用いて土壌中の放射性セシウム量を分析した。

## 4 ．結果及び考察

## （１）森林陸域生態系の物質循環と放射性核種の蓄積

林床の放射線量率の経年変化をみると、おおむね減少傾向にあり、ナラ林・マツ林がスギ林よりも若干減少率が高かった（図(2)-5）。また、2012年から2014年にかけての放射性Csの物理的な自然崩壊の率と比べて、里山の傾斜が緩いスギ林を除き減少率が著しかった。これは、2012年と2013年の林床と鉱物質土壌表層における放射性Cs沈着量の推移でもみられ、放射性Csが何らかの形で移動していることが示唆された。

*初期沈着量が影響 大沢≥口太山＞針道

図(2)-5 林床の放射線量率の推移
リターフォールとして林床に供給される有機物は、落葉期である秋に多く、その集中傾向は2013年・2014年を通してナラ林・マツ林がスギ林よりも著しかった。林床で側方（斜面方向）に移動するリターもリターフォールの多い秋に多く、ピークはリターフォールの1か月遅れでみられた。また、樹種間ではナラ林＞マツ林＞スギ林の順に側方移動が多く（図(2)-6）、それぞれ斜面の傾斜が大きいほど多くなる傾向がみられた。したがって、新鮮なリターフォールの粗大な状態の移動が多くなる傾向が多くなる傾向が多くなる。

図(2)-6 林床の137Cs沈着量の推移(2012-2013)

動は、その供給された直後に大部分が移動し、傾斜の大きい斜面で著しいと考えられる。落葉広葉樹であるナラでは、落葉が滑りやすく風でも動くため側方移動を起こしやすく、次いで落葉広葉樹が混交しているマツ林の移動が多いと考えられた。スギの針葉は木化した小枝の部分とともに大きいまま落ちるため、林床で互いに絡み広葉樹の落葉や小さく分離するマツの針葉と比べ、その形状から移動しにくいといえる。したがって、傾斜が緩い立地に植栽されているスギ林では、林床リターの側方移動が起きにくいため放射線量率が自然崩壊率と同程度であり、その他の林分ではリターの側方移動が林床の放射線量率の自然崩壊率以上の低下をもたらしているものと推察

図(2)-7 鉛直方向の有機物の137Cs沈着量(kBq)
される。

林床における鉛直方向の放射性Csの移動と蓄積をみると、放射性Cs濃度は細粒（2mm以下）の画分で高く、鉛物質土層へはこの細粒画分の有機物とともに移動していると考えられた（図(2)-7）。しかし、放射性Csの面積当りの蓄積量は，A0層のF3からF4画分に多く保たれていた。新鮮なリターフォールに沈着した放射性Csは著しく低下してきているので、今後このF3からF4画分から細粒状となった有機物の移動を把握することが重要である。スギ人工林に設置した微小流域試験地におけるA0層厚と林床の放射線量率の分布は、谷筋でA0層厚の比較的厚い場所で放射性線量率が高く、有機物（リター）の移動と蓄積によるホットスポットの形成が示唆された。

図(2)-8 伐採したスギ・ヒノキ樹木の葉部における

放射性セシウム濃度の鉛直分布

## （２）樹木や植生への移行量評価

スギ・ヒノキいずれの場合も、放射性セシウムの蓄積部位のパターンは類似しているが、ヒノキへの放射性セシウムの蓄積がスギと比べて多いことが判明した（図(2)-8）。また、球果や幹と比べて、葉や枝にセシウムが多く蓄積していた。ヒノキは流域尾根部、スギは谷部のものを試料としたため、立地の違いからヒノキに高濃度の放射性セシウムが認められた可能性がある。さらに、ヒノキの葉部は、スギと比べてうろこ状の形態をしており、セシウムを集積しやすいことも考えられる。本結果では、スギで樹木下部、ヒノキで樹木中央部の放射性セシウム濃度が高く、これらは放射性セシウムの降下から伐採までに発生した降雨によってセシウムが樹木を伝って下方移動したことを示唆している。今後は、落葉や落枝の季節的な供給パターン、降雨による放射性セシウムの移動を評価することで、林冠から林床、さらには渓流までの放射性セシウムの動態を追跡する必要がある。
ポット栽培のコナラ苗木は、福島で栽培した苗の葉と茎において東京で栽培したものより放射性Cs濃度が高く、根からの吸収分が多いものの福島の環境からの湿性・乾性沈着も葉で17%、枝で13%程度存在した。なお、放射性Csの低い土壌で栽培したコナラ苗木からは、放射性Csは検出されなかった。福島の伐採萌芽試験地で発生した萌芽枝の放射性Cs濃度は、葉と枝で相関があり枝は葉の40%程度であった。A0層の除去及びウッドチップ敷設の有無で萌芽枝の放射性Cs濃度に

切株直径（cm）

図(2)-9 萌芽更新試験地の結果

違いは見られなかった。萌芽枝を水洗したところ、放射性Cs濃度が葉で40%、枝で20%程度低下し、コナラ苗木で予想された乾性沈着分よりも減少が多かった。萌芽枝の枝葉が苗木よりもはるかに表面積が多いこと、また採取後の水洗であるために溶脱も影響していると考えられる。

ナラ萌芽試験地の萌芽は、2013年10月から2014年9月で、コナラの萌芽枝数が11.5本から9.6本、平均萌芽枝長が1.1mから1.7m、クヌギでは4.7本から4.3本、1.1mから1.9mと変化していた（図

図(2)-10 萌芽更新試験地の放射性セシウム存在量比
(2)-9）。萌芽の成長にともない本数が自然淘汰によって減少していた。現在、代表的な萌芽枝の放射性Cs量を測定、経年変化を解析中である。2013年10月時点のコナラ・クヌギ萌芽枝の葉・枝バイオマス及びその放射性Cs濃度は、切株直径と相関性が認められた。そこから、面積当たりの萌芽枝に含まれる放射性Cs量を推定し、土壌深さ0-10cmとの比から単位面積当たりのCs-137存在量比を求めたところ0.024～0.029となった（図(2)-10）。

図(2)-11 耕作放棄地のCs-137蓄積量と存在量比

森林流域出口の河畔や田畑の耕作放棄地に生育する植物の放射性Cs濃度は、ヤナギが最も高く、クズやアズマネザサ、イグサが次いで高かった（図(2)-11）。土壌の放射性Cs濃度は植生が高い場所で低いことはなく、比較的乾燥している畑の放棄地（C）や河畔（F）及び田の放棄地でガマやヨシが密生している場所（D）で高かった。田の放棄地で大雨時の流水にともない放射性Csの沈着した土壌が流出した可能性もある。放射性Cs濃度から植生と土壌の蓄積量を算出し、移行係数の算出を行ったところ、地上部植生と土壌深さ0-20cmの放射性Cs量から求めたCs-137存在量比は、0.0001以下から最も大きいヤナギでも0.001であった（図(2)-11）。萌芽枝のCs-137存在量比値が、草本やヤナギに比べて大きい理由は不明であるが、バイオマスの違いよりも放射性Cs濃度の差が大きく、萌芽枝のCs吸収が影響している。このことが萌芽更新によるものか、コナラ・クヌギの樹種特性によるものか、あるいは試験地の立地特性によるものか明らかにするために、今後、同様のデータを積み重ねて行く必要がある。
## （３）人工降雨装置を用いた放射性セシウム動態評価

室内の土壌カラム実験では、土壌採取地の土壌特性や初期条件等の違いによる流出水量、流出土砂量そしてセシウム濃度の大きな違いは認められなかった。降雨試験前の畑土壌中のCs-134濃度は533-1212Bq/kg、Cs-137濃度は、940-2079Bq/kgであった。しかし前半30分と後半30分の流出土砂中の134Cs濃度は1645-2518Bq/kgと1256-1839Bq/kgで、そのCs-137濃度は2857-4328Bq/kgと2339-3071Bq/kgであり、土壌の初期濃度より1.5倍から3倍以上の高い値を示した。

室内実験に加えて、圃場プロット型人工降雨装置（PRRS-P）を用いた放射性Csの降雨流出シミュレーションでは、表面流出水の流出率は50％から92％で両試験地とも非常に高い流出率を示し、試験時間中の積算流出土壌量は3.3、から10.4ton/haで同規模の降雨流出試験（Watanabe et al., 2007） $ ^{8)} $ と同様の値を示した。流出土壌中のセシウム濃度（ $ ^{134+137}Cs $ 合計値）は1115-5552Bq/kgで、畑地土壌中のそれより高く、その時間的推移はプロットごとにことなく結果になった（図(2)-12）。いくつかのプロットで初期の流出土壌中のセシウム濃度が時間とともに低下する傾向が見られた。流出土壌中の平均Cs-134濃度は土壌カラムによる散水実験結果と比較すると、約1/2程度であった。一方、Cs-137濃度は今年度が1891-3063Bq/kgで、昨年度が2339-4328Bq/kgで検出された。検出された流出土壌中の放射性セシウム濃度とその有機物含有量には正の相関（ $ R^{2}=0.67 $ ）が見られた。また、それぞれのプロット試験から流出水を降雨時間で平均10～20リットル採取し、53μmの篩で分画した流出土壌サンプルは、53μm以下の分画の方が土壌中の放射性セシウム濃度及び有機物含有量が高く検出された。

図(2)-12 流出土壤中の $ ^{134+137}Cs $ 濃度(Bq/kg)
放射性セシウムの積算流出量ではプロットにより約2倍の流出量の差が見られ、降雨水の流出量と土壌流出量が大きいほど積算流出量が大きくなる結果となった（表(2)-1）。それぞれのプロッ

表(2)-1 放射性セシウムの推定流亡率

プロット	134+137Cs流亡量 (kB/m2)	推定土壤中残留量(kBq/m2)	134+137Cs流亡率 (%)
1-1	0.16	229	0.070
1-3	0.23	229	0.100
2-1	0.4	213	0.188
2-2	0.32	213	0.150
Average	0.28	221	0.127

トからの放射性セシウム流亡量（ $ k~B/m^{2} $ ）の平均は0.28 $ k~B/m^{2} $ であった。土壌深さ15cmとからの流出量を計算すると、土壌中の放射性セシウム残留量は平均221 $ k~Bq/m^{2} $ であり、平均放射性Cs流亡率は0.13％と推定できた。圃場スケールの降雨流出試験装置を用いることにより、様々な土壌における放射性核種の流出特性を把握できるとともに、その流出抑制手法の検討などが可能と考えられた。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

本研究では、森林斜面における有機物層の放射性セシウム濃度は、放射性核種の時間減衰よりも早く起こっていることが解った。これは、森林斜面における落葉の分解のみならず、斜面上部から下部への落葉の側方移動によって起こっていると考えられた。そのため、森林斜面では小流域レベルなどの単位で、落葉及び細粒有機物にともなう放射性Csの移動・蓄積を予測するため、スギ林と落葉広葉樹林の微小流域での移動・蓄積を微地形の数値解析（TWIなど）でパターンを把握し、流出抑制法の基礎情報を得ることが必要であることを示すことができた。また、落葉層の厚さの大小による土壌への移行量に差がでることが解った。このことは、落葉の厚さを評価することで、除染などによる除染効果を評価することの重要性を示唆している。とくに震災後4年が経過した現在では、落葉層の厚さを斜面や森林状態から評価することで、効果的な除染作業を行う必要性もあることが考えられた。

里山ナラ林の萌芽更新による萌芽枝への放射性Cs沈着と吸収については、落葉のはぎ取りなどの作業の有無にかかわらず、萌芽枝への吸収が確認された。このことは、シイタケ原木などの利用を考える際には、さらなる継続的調査を実施していくことの重要性を示唆できた。里山利用再開への課題として、放射性Csがどこへ移動・蓄積する可能性が高いかなどの留意点を明らかにしていく必要があり、土壌養分が異なる萌芽更新地において調査する必要がある。
## （２）環境政策への貢献

＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

森林斜面における放射性セシウムは落葉層に蓄積し、かつ落葉層の厚さは森林の利用状態やこれまでの管理履歴によって異なる。このことから、落葉層の堆積厚と空間線量を把握することによって、放射性物質の堆積状況や土壌への移行状況を評価し、今後の除染効果などを検討する必要がある。森林内の面的な放射線量には高低があり、樹冠の開いている面で高い傾向があった。林床の放射線量は樹種間の差異よりも地域による差が大きく、奥山である大沢流域や口太山周辺で高い傾向があり、次いで里山地域の順に高くなっていた。森林内の垂直分布では落葉層の表面で高かった。落葉層の厚さと落葉層の上の放射線量との関係性に明確な傾向はないが、放射線量の高い大沢流域や口太山周辺では、落葉層が厚い箇所では高い傾向がみられた。落葉層と表層土の放射線量の差は、放射線量の高い地域や林分ほど大きい傾向であった。表層土に移行した放射性セシウムは、ごく薄い0～10mmに大部分が保持されていた。とくに、森林は高木層の樹冠部に放射性核種が捕捉され、それが落葉層に相当量存在していた。落葉層の多い里山などの地域と森林とを比較すると、放射線量は樹種間よりも地域差が大きかった。里山地域では、奥山地域より空間線量は低いものの、落葉層が厚く堆積していることから、今後の土壌への放射性セシウムの移行は遅くなる傾向が確認できた。現在、落葉の分解と土壌への移行が進んでいる中で、中山間地域を中心とした除染作業が行われている。今後、落葉の堆積状況を考慮したより効果的な除染作業や落葉から土壌への放射性セシウムの移行を評価するためには、地域ごと里山管理による落ち葉かきの実態や、森林状態などによる落葉堆積状況を評価する必要があると考えられた。

シイタケ原木となるナラの萌芽に含まれるCs-137濃度は、切株直径と相関性が認められた。単位面積当たりの植生／土壌のCs-137存在量比を求めたところ、落葉などの除染の有無にかかわらず0.024～0.029となり、顕著な萌芽への移行がみられた。平成25年環境省「森林除染に関する当面の整理」によると、エリアBのほだ場などについての対応が示されている。落葉のはぎ取り作業などを行った箇所での萌芽更新と、放射性セシウムの移行の調査結果では、ナラ萌芽試験地の萌芽は、2013年10月から2014年9月で、コナラの萌芽枝数が11.5本から9.6本、平均萌芽枝長が1.1mから1.7m、クヌギでは4.7本から4.3本、1.1mから1.9mと変化していた。萌芽の成長にともない本数が自然淘汰によって減少していた。2013年10月時点のコナラ・クヌギ萌芽枝の葉・枝バイオマス及びその放射性Cs濃度は、切株直径と相関性が認められた。そこから、面積当たりの萌芽枝に含まれる放射性Cs量を推定し、土壌深さ0-10cmとの比から単位面積当たりの植生（萌芽枝）／土壌のCs-137存在量比を求めたところ、除染作業を想定した落葉のはぎ取り作業などを行った場合でも、0.024～0.029となった。同様に耕作放棄地試験地において、地上部植生と土壌深さ0-20cmの放射性Cs量から求めた存在量比は、0.0001以下から最も大きいヤナギでも0.001であった。萌芽枝の存在量比は、他の草本やヤナギに比べて大きかった。

## 6 ．国際共同研究等の状況

2014年2月に開催した国際シンポジウム及び国際学会などで共同研究体制を整備することがで
きた。とくに2014年6月に開催された米国オレゴン州での学会、2014年10月にはコロラド州立大学を訪問した際に研究打ち合わせを行うことができた。本研究成果を元にした、森林生態系モデルの構築では、放射線生態学の世界最先端である米国ロスアラモス国立研究所のJeffery Whicker博士やコロラド州立大学のThe Department of Environmental and Radiological Health Sciences (ERHS)のElizabeth Ruedig博士などの協力を得ながら協同で進めることで合意している。また、コロラド州立大学の大学院生については、本研究成果を用いた修士論文にも取り組んでおり、日本と米国双方から研究指導も行っている。

また、本研究の散水降雨開発に当たっては、オーストラリアのクイーンズランド大学のThai Khanh Phong博士の協力で実現しており、継続的に国際共同研究により放射性セシウムによる土壌侵食や有機物動態に関する研究を実施する予定である。環境中における放射性物質の移動に関する研究では、学際的視野での研究を推進できる若手研究者や技術者の育成が急務であり、これらの国際ネットワークを基にし、若手研究者や学部生や大学院生を育成できる環境を整えることができた。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) M. Sakai, T. Gomi, R. S. Naito, J. N. Negishi, M. Sasaki, H. Toda, M. Nunokawa and K. Murase: Journal of Environmental Radioactivity 144, 15-20 (2015)

“Radiocesium Leaching from Contaminated Litter in Forest Streams”

2) P. K. Thai, Y. Suka, M. Sakai, K. Nanko, J. H. Yen and H. Watanabe: Environmental Science: Processes and Impacts, 17, 6 1157-1163 (2015)

“Export of Radioactive Sediment from Agriculture Field under Simulated Rainfall in Fukushima”

## <査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない。

## くその他誌上発表（査読なし）>

1) 戸田浩人：日本森林学会監修「教養としての森林学」272ページ（2014）

「森林生態系の基盤サービス、調整サービスの原発事故による再認識」

2) 藤原佳祐：東京農工大学農学府自然環境保全学専攻修士論文（2014)

「福島県の里山における萌芽更新施業と除染活動が放射性セシウム動態に及ぼす影響」

3) 金田百合子：東京農工大学農学部地域生態システム学科卒業論文（2014）

「耕作放棄地における植物と土壌間の放射性セシウムの移行」

4) 須賀勇馬：東京農工大学農学部地域生態システム学科卒業論文（2014）

「移動式降雨流出試験装置を用いた農地における放射性 Cs 流出シミュレーション」

5) 小川航平：森東京農工大学農学部地域生態システム学科卒業論文（2015）

「林小流域の微地形による有機物の蓄積分布と空間放射線量比の関係～福島県二本松市のスギ林と落葉広葉樹林において～」
## （2） 口頭発表（学会等）

1) 佐々木道子、戸田浩人、崔東寿：第2回関東森林学会大会（2012）

「群馬県東部のスギ・ヒノキ人工林と天然性落葉広葉樹林における林床の放射性Cs沈着量」

2) 佐々木道子：東京農工大学土壌圏セミナー（2012）

「スギ・ヒノキ人工林と天然性落葉広葉樹林における林床の放射性Cs沈着量」

3) P. Somjunyakul, J. Ok, P. Jaikaew, D. Q. Thuyet, H. Watanabe, S. Ishihara, T. Iwafune and Y. Kitamura: 日本農薬学会第38回大会（2013）

“Development of a rainfall-runoff simulator for investigating pesticide transport in agricultural soil”

4) 佐々木道子、藤原佳祐、戸田浩人、崔東寿：第124回日本森林学会大会（2013）「針葉樹林と落葉広葉樹林における林床の放射線量分布と放射性Cs沈着量」

5) 藤原佳祐、佐々木道子、戸田浩人、崔東寿：第124回日本森林学会大会（2013）「福島県二本松市の針葉樹及び落葉広葉樹林における表層土壌の放射性Cs」

6) 佐々木道子、藤原佳祐、戸田浩人、崔東寿：第1回東京農工大学による福島農業復興支援プロジェクトの1年目の活動報告発表・交流会（2013）

「森林の有機物動態に伴う放射性Csの蓄積と移動」

7) 佐々木道子、藤原佳祐、戸田浩人、崔東寿：第3回関東森林学会（2013）

「群馬県東部におけるヒノキ樹冠の放射性Cs沈着とリターフォールによる動態」

8) 戸田浩人、藤原佳祐、佐々木道子、崔東寿、金子信博、高橋輝昌：第9回土壌圏セミナー(2014)「福島県の里山における萌芽更新施業と除染活動が放射性Cs動態に及ぼす影響」

9) M. Sasaki, K. Fujiwara, H. Toda and D. Choi: International symposium “Radionuclide dynamics and biological transfers in watershed ecosystems: Toward watershed management in the post nuclear accident period” Tokyo, Japan (2014)

“Radioactive caesium dynamics of 3 kinds of forests in the different area of the deposition densities in Japan”

10) K. Fujiwara, M. Sasaki, Y. Kaneda, H. Toda, D. Choi and N. Kaneko: International symposium "Radionuclide dynamics and biological transfers in watershed ecosystems: Toward watershed management in the post nuclear accident period" Tokyo, Japan (2014)

"Effect of coppicing management on accumulation of radioactive cesium in Satoyama, Fukushima"

11）藤原佳祐、佐々木道子、戸田浩人、崔東寿：第125回日本森林学会大会（2014）「里山除染地における萌芽枝と表層土壌の放射性セシウム」

12）佐々木道子、藤原佳祐、戸田浩人、崔東寿：福第125回日本森林学会大会（2014）「島県二本松市の大沢流域における有機物と放射性Csの動態」

13）戸田浩人、佐々木道子、藤原佳祐、崔東寿：平成25年度東京農工大学による福島農業復興支援プロジェクト成績検討会（2014）

「森林における放射性核種の分布・蓄積と移動」

14）佐々木道子、戸田浩人ほか：第126回日本森林学会（2015）

「A0層の詳細分画によるスギ、マツ、ナラ林林床の放射性Cs動態解析」

15）峯澤知里ら：第126回日本森林学会（2015）

「福島県二本松市における渓畔林の林相の違いが渓床堆積有機物に与える影響」
(3) 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

1) 地域での研究成果の講演

東京農工大による福島農業復興支援プロジェクトの1年目の活動報告発表・交流会（2013年7月27日、二本松市東和文化センター、観客60名）

2) 学会での一般公開での研究成果の講演

応用生態工学会第17回大会　自由集会「放射性物質動態と流域生態系」（2013年9月19日、大阪府立大学I-siteなんば、観客70名）

3) 一般市民を対象とした企画展示

東京農工大学科学技術展2013「農工大が誇る最先端サイエンス」（2013年11月8～10日、東京農工大学府中キャンパス、観客200名）

4) 大学での一般公開での研究成果の講演

国際シンポジウム: 流域生態系における放射性物質動態と生物への移行～震災後の流域管理に向けて～(英タイトル: Radionuclide dynamics and biological transfers in watershed ecosystems: Toward watershed management in the post nuclear accident period) （2014年2月28日、東京農工大学府中キャンパス、観客100名）

5) 学会での一般公開での研究成果の講演

第61回日本生態学会大会　自由集会「東日本大震災の生態系影響評価と復興の展望：東北3県の取り組み」（2014年3月14日、広島国際会議場、観客50名）

6) 一般市民を対象とした博物館での研究成果の展示

東京農工大学科学博物館における放射性セシウム関連研究の企画展の実施（2014年8月5日～9月15日）

7) 一般市民を対象としたシンポジウムの講演・説明

日本土壌肥料学会2014年度東京大会 市民公開シンポジウム「福島県二本松市NPO法人「ゆうきの里東和ふるさとづくり協議会」の放射性Cs汚染からの農業復興に関しての取り組みと農工大の支援活動報告」（2014年9月11日、東京農工大学小金井キャンパス、観客100名）

8) 学会での一般公開での研究成果の講演

応用生態工学会第18回大会　自由集会「震災復興に応用生態工学はどのように貢献できるのか2：復興の現状と課題」（2014年9月19日、首都大学東京、観客30名）

9) 一般市民を対象とした企画展示

東京農工大学科学技術展2014「未来をひらく農工大の科学技術」（2014年11月7～9日、東京農工大学府中キャンパス、観客200名）

10) インターネットでの研究成果公開

下記のサイトにおいて、研究成果を継続的に公開している。

http://www.tuat.ac.jp/~gomit/fukushima/index2.html
## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) Kanasashi T, Sugiura Y, Takenaka C, Hijii N, Umemura M (2015) Radiocesium distribution in sugi (Cryptomeria japonica) in Eastern Japan: translocation from needles to pollen. Journal of Environmental Radioactivity 139: 398-406.

2) Kato H, Onda Y, Gomi T. (2012) Interception of the Fukushima reactor accident-derived $ {}^{137}Cs $ , $ {}^{134}Cs $ and $ {}^{131}I $ by coniferous forest canopies. Geophysical Research Letters 39 (20).

3) 竹中千里 (2014)「陸上植物・農産物への影響」，中島映至・大原利真・植松光夫・恩田裕一(編)『原発事故環境汚染　福島第一原発事故の地球科学的側面』，東京大学出版会,312 pp.

4) Tanaka K, Iwatani H, Sakaguchi A, Takahashi Y, Onda Y (2013) Local distribution of radioactivity in tree leaves contaminated by fallout of the radionuclides emitted from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 295: 2007-2014.

5) Teramage MT, Onda Y, Kato H, Gomi T (2014a) The role of litterfall in transferring Fukushima-derived radiocesium to a coniferous forest floor. Science of the Total Environment 490:435-439.

6) Teramage MT, Onda Y, Patin J, Kato H, Gomi T, Nam S (2014b) Vertical distribution of radioesium in coniferous forest soil after the Fukushima nuclear power plant accident. Journal of Environmental Radioactivity 137: 37-45.

7) 山口紀子・高田裕介・林健太郎・石川覚・倉俣正人・江口定夫・吉川省子・坂口敦・朝田景・和穎朗太・牧野知之・赤羽幾子・平舘俊太郎（2012）土壌－植物系における放射性セシウムの挙動とその変動要因．農環研報31,75-129

8) Yoshimura K, Onda Y, Kato H. (2015) Evaluation of radiocaesium wash-off by soil erosion from various land uses using USLE plots. Journal of Environmental Radioactivity, 139, 362-369.

9) Watanabe H, Watermeier N L, Steichen JM, Barnes P, Phong T K (2007). Impacts of tillage and application methods on atrazine and alachlor losses from upland fields. Weed Biology and Management 7(1): 44-54.