遠藤 いず貴

Vegetation and subsequent ecosystem services can recover over time in forest headwaters devastated by massive disasters. However, in cold regions, their recovery rates are typically slow and often imperceptible, which makes it difficult to evaluate how much ecosystem services have recovered. This study targeted dissolved organic matter (DOM), which plays a central role in biogeochemical processes in forest ecosystems, and aimed to examine whether vegetation conditions affect the quality of stream DOM from cool-temperate forest headwaters in northern Japan. To achieve this, hydrological observations and stream water sampling were conducted monthly from May to December 2021 in three small forest catchments with different landslide coverage. Dissolved organic carbon (DOC) concentration in stream water was measured, and the molecular composition of DOM was analyzed using ultrahigh-resolution mass spectrometry and compared among the three catchments. The peak-intensity-weighted average aromaticity index (AIwa) increased with DOC concentration. We found that AIwa was the highest in the undisturbed catchment, followed by the catchments with landslide coverages of 16% and 52% at a given DOC level. These results indicate that the quality of DOM could dramatically change depending not only on DOC concentration but also on vegetation disturbance in cool-temperate forest headwaters.

Forest vegetation and soils in headwaters can control runoff and surface erosion. However, it remains unclear how vegetation affects nutrient exports from cool-temperate forest headwaters during intense rain events that transport sediment-associated nutrients, such as phosphorus (P). To clarify this, we targeted an upstream landslide area and analyzed P contents in surface soils and total P (TP) in stream water of the undisturbed (UF) and landslide-bearing forest (LB) catchments. The soil P content was higher in the UF catchment than in the LB catchment, but differences in the average TP concentration and load during low flows between these catchments were not significant. Conversely, the overall runoff and the TP load were three and ten times higher in the LB catchment than in the UF catchment, respectively, during a rain event with daily precipitation of 49 mm, despite the soil P content being much lower in the LB catchment. Particulate P (PP) accounted for more than 90% of the TP load during the rain event in the LB catchment, whereas dissolved P accounted for more than 80% of the TP load in the UF catchment. Therefore, soil surface mobility strongly affected P transport in the forest catchments. Our study suggests that vegetation not only reduces PP loads by controlling runoff, but also influences stream P forms in cool-temperate forests.

Abstract The diverse socio-cultural conditions in Indonesia can make it difficult to develop sustainable micro-hydro power (MHP) generation in rural areas. However, the existing framework of sustainable development indicators to assess MHP sustainability does not include indicators for locations with traditional characteristics. This study aimed to develop indicators related to the specific cultural features for evaluating the sustainability of MHP generation. The identification of indicators was accomplished through field investigations and literature studies. Thirty-one experts in the Delphi method validated the indicators. The results revealed three indicators related to specific traditional characteristics and importance to the sustainability of MHP generation, i.e., electricity-supported cultural activities, customary rules of environmental protection, and directive of a traditional leader. These indicators can be elaborated with the existing framework and expected to increase sustainability assessment efforts for MHP generation in remote locations.

<p>2011年3月11日に宮城県沖で起きた東北地方太平洋沖地震および地震に伴う津波に起因する福島第一原子力発電所の事故は、環境中への大量の放射性物質の放出をもたらした。森林では、林冠に付着した¹³⁷Csの大半は降雨や落葉によって地面に移行するものの、一部は表面吸収や経根吸収によって樹体内に留まることが明らかとなっている。そして、このような¹³⁷Csの滞留と循環は、生態系の構造や構成樹種など様々な要因によって変化すると予想される。そこで本研究では福島県内のスギ人工林と広葉樹二次林において、林冠を構成する葉と枝が持つ¹³⁷Csの挙動を明らかにすることを目的とした。調査は、福島県伊達市霊山町上小国川上流に生育する広葉樹二次林と隣接したスギ人工林で行った。2012年から2015年にかけて毎年1回、広葉樹二次林に優占するコナラの成木個体とスギ個体の伐倒調査を行い、枝葉を採取して¹³⁷Cs濃度を計測した。その結果、両樹種において枝葉の¹³⁷Cs濃度は2013年以降に急速に減少することや、調査期間を通じて枝よりも葉の方が、¹³⁷Cs濃度が高いことなどが示された。</p>

森林域から下流域への将来的な放射性セシウムの流出やその影響を予測するためには，森林内での放射性セシウムの動態を明らかにする必要がある．本研究では，土壌表層での空間線量率の測定を継続的に実施することで，斜面上に成立した落葉広葉樹林での放射性セシウムの移動を検討した．調査地は福島県伊達市霊山町上小国川上流に位置する．林内に設置した約50 m×27 mのプロット内にほぼ等間隔で160点の測定点を設け，地表と地表から10 cmの空間線量率を2013年5月～2014年12月の間に5回測定した．プロット内外には複数の土砂トラップと定点撮影カメラを設置し，表土・リターの移動もモニタリングした．結果として，侵食を伴う顕著な土砂移動は生じなかったが，夏期・冬期ともに地形条件による局所的な表土・リターの移動が見られた．測点による空間線量率のばらつきや変化の差が大きいという結果はこのような移動形態に対応すると考えられる．斜面下部に位置するプロット全体での空間線量率の変化は自然減衰を考慮した逓減曲線に概ね従うが，やや大きな値を示し，顕著な土砂移動が無い場合にも，森林斜面における放射性セシウムの移動が生じる可能性があることが示唆された．

森林から河川を通して¹³⁷Csが流出するメカニズムを明らかにするには、洪水時の浮遊砂（SS）の挙動と共に捉え、SS濃度との対応関係を調査する必要がある。本論では洪水時における経時的な採水に基づき、SS濃度と¹³⁷Cs濃度の対応関係について考察した。調査は福島県伊達市霊山町上小国川の最上流の森林集水域で行った。洪水時の採水は2013年6月から合計7回、自動採水器を用いて行った。SSはガラス繊維濾紙（GF/F孔径0.7μm）を用いて捕集し、¹³⁷Cs濃度はゲルマニウム半導体検出器を用いて測定した。洪水時に、流量増加に伴いSS濃度、¹³⁷Cs濃度ともに上昇することが示された。しかし、SS濃度と¹³⁷Cs濃度の経時変化は必ずしも一致せず、SS濃度とSS中の¹³⁷Cs濃度には負の相関が見られることがわかった。つまり、洪水時の流量増加に伴うSS濃度上昇により、単位重量あたりのSSに含まれる¹³⁷Cs量が低下することが示された。この現象は洪水時の流量増加時の掃流力、侵食力の増大に伴って、１）SSの粒径組成が変化すること、２）SSの供給源が変化することの影響であると考えられる。

森林内における将来の放射性セシウムの分布や蓄積を知る上で、リターの分解に伴う放射性セシウム(Cs)の土壌への移行は重要な情報である。本研究では、林床に設置したリターバッグの重量変化からリターの分解速度を求め、分解に伴う放射性Csの濃度変化を調べた。<br> 調査は、福島県伊達市霊山町上小国川上流に位置する落葉広葉樹-アカマツの混交林2プロットとスギ人工林1プロットで行った。細かいメッシュと粗いメッシュの2タイプのリターバッグ内に、2012年秋に落葉した各プロットの葉を詰め、1プロットにつきランダムに5カ所に設置した。リターバッグは2012年11月に設置し、2014年4月まで約3ヶ月に1度回収して、重量と放射性Cs濃度を測定した。<br> リター分解への菌類の関与や樹種の異なる森林間での分解過程の違いを考察した。

福島第一原発事故で放出された放射性セシウム（Cs）は、3年が過ぎてその大半が森林土壌に移行したと考えられるが、その後の森林土壌内におけるCsの挙動、特に樹木根のCsの吸収については量や経路など多くの点が未だ不明である。そこで本研究はこれまで細根生産量、分解量の測定のための手法だったイングロースコア法を用いて樹木根におけるCs吸収を把握する方法を考案し、その有効性について検討した。<br>実験は福島県伊達市のスギ人工林で行った。現地のCsを含む土壌(+Cs)と、京都のスギ林のCsを含まない土壌(-Cs)を詰めた長さ20cmのイングロースコアを10本ずつ準備し、2013年6月に試験地に埋設した。1年後の2014年6月にコアを回収し、土表表層から0-3cm、3-10cm、10-20cmの3深度に分けて土壌と新規に伸びた根系を分別した。+Csのコア内にあった土壌の平均Cs濃度は4232±2807Bq/kgと、-Csの土壌中の平均Cs濃度1446±1217Bq/kgの約3倍も高く、この手法により根系の土壌環境を制御することが出来たと判断された。また植物根中の平均Cs量についても、+Csで1331±574Bq/kg、-Csで423.2±235Bq/kgと土壌と同じく約３倍であり、根系は土壌からCsを吸収すると予想された。

【背景と目的】福島第一原発事故後降下した放射性セシウムは、現在も森林内に多く蓄積している。放射性セシウムは粘土粒子などに吸着されやすく、それらが浮遊砂として河川を通して流下することが考えられる。本研究の目的は森林からの放射性セシウムの流出機構を明らかにし、流出量を正確に把握することである。特に洪水時において河川中の浮遊砂濃度が上昇することが知られており、放射性セシウム濃度もそれに対応して上昇することが考えられる。【方法】調査は福島県伊達市霊山町上小国川の最上流の森林集水域で行った。平水時の試料水の採取は2012年7月より月1回、洪水時の採水は2013年6月から10月にわたって計5回の洪水イベントを自動採水器を用いて行った。ガラス繊維フィルターGF/Fを用いて懸濁物を捕集し、その中の放射性セシウムをゲルマニウム半導体検出器で測定した。【結果】平水時において、放射性セシウムは殆ど検出されなかった。浮遊砂濃度と懸濁態セシウム濃度には正の相関がみられ、洪水時において、流量増加中は浮遊砂濃度と懸濁態セシウム濃度は流量の増加より先に上昇し、流量低下時には流量の低下より先に浮遊砂濃度と懸濁態セシウム濃度は低下した。

モンゴル国マンダルゴビ地域では、多年生イネ科草本のAchnatherum splendens (以下、アクナテラム)群落が災害時に家畜の生存を左右するKey-resourceと考えられている。本研究ではアクナテラム群落の成立要因を明らかにすることを目的として、水と養分の利用特性に着目し、同所に存在する他種と比較した。 植物の吸水源を特定するために、土壌水、地下水、雨水と植物体中の水の酸素と水素の安定同位体比を比較した。アクナテラムは乾燥時に地下30 cm以上深くから水を利用していたが、降雨後には地表面付近の水も利用することが分かった。同所に生育するアカザ科の一年生植物は、地下浅い水を利用していることが示唆された。長期的な水利用効率の指標となる炭素安定同位体比の結果から、アクナテラムは同所に生育する他の種に比べて水利用効率が高かった。アクナテラムが優占するプロットは、塩生植物が優占するプロットに比べ植物のT/R比が大きく、水や栄養条件が良いことが考えられた。アクナテラム群落の成立に水利用特性が関与しており、群落の成立によって群落外と比べ水や養分の保持を有利にしている可能性がある。

モンゴル国マンダルゴビ地域では、多年生イネ科草本のAchnatherum splendens (以下、アクナテラム)群落が災害時に家畜の生存を左右するKey-resourceと考えられている。本研究ではアクナテラム群落の立地特性を明らかにすることを目的として、アクナテラム群落を含む複数の群落間で植生構造と地形及び土壌の化学性を比較した。調査は、塩類が集積している低地から、斜面上部に向かって4本のトランセクトラインを設置し、斜面傾度に伴い変化する植物群落について、出現種、被度を記録するとともに、土壌の化学性（EC, pH）を調査した。 塩類集積が見られる低地ではKalidium, Halogeton等の塩生植物が優占する群落が成立し、低地に続く段丘上で、アクナテラム優占群落が出現した。さらに斜面を上がると、アクナテラム群落からStipa., Alium., Artemisia 等が優占する植物群落へ変化した。土壌の化学性からアクナテラム群落の立地特性をみると、アクナテラム群落はEC：15～170 の範囲内、PH：7.69～8.92 の範囲内に成立することが明らかとなった。