Reseaerching Salix Subfragilis in Miharu dam 目的：イタチハギが窒素循環に及ぼす影響の把握

Presentation on theme: "Reseaerching Salix Subfragilis in Miharu dam 目的：イタチハギが窒素循環に及ぼす影響の把握"— Presentation transcript:

1 Reseaerching Salix Subfragilis in Miharu dam 目的：イタチハギが窒素循環に及ぼす影響の把握
No.4 三春ダムにおけるヤナギ類の生態調査プロジェクト Reseaerching Salix Subfragilis in Miharu dam 福山朝子(Asako Hukuyama)　中村祐太(Nakamura Yuta)　　 大山恭平(Kyohei Ooyama)　菅原久嗣（Hisashi Sugawara) 浅枝隆(Takashi Asaeda) (財)ダム水源地環境整備センター（WEC) 　三春ダムは福島県田村郡三春町に位置する多目的ダムである．三春ダムでは冬季に水位を上げ，夏季には水位を下げる．このことが貯水池内，また周辺の環境に与える影響は大きい．本研究で取り上げたイタチハギはマメ科で根粒細菌との共生によって空気中から窒素を吸収することにより，貧栄養な土地においても繁茂することが知られている．三春ダムにおいては，2008年以降このイタチハギの急激な増加が確認され，これは，空気中の窒素を土壌に供給する媒体として窒素循環に及ぼす影響は大きいと考えられる．イタチハギは土壌の窒素濃度が高い場合，大方を土壌中の窒素に依存し，0.08%を境に空気中の窒素固定へ依存する割合が増える．また，三春ダムにおいては標高によって土壌中の窒素濃度が変化しており，標高が低い地点ほど土壌中の窒素濃度が高くなる傾向が見られた．この原因として，水位を上下することによる水の捌け方や，堆積物の漂流が挙げられる．この２つのことが窒素循環に与える影響は大きいと考える． The Miharu dam is a multipurpose dam located in the Fukushima Prefecture Tamura-gun Miharu-cho. The water level is raised in winter, and lowered in summer in the Miharu dam reservoir. The influence that this has on enviroment in the reservoir and the sorrounding is large. Amorpha is leguminous. And, it is known Amorpha grows up with nitrogen absorbed from the air by living together with Rhizobium on oligotrophic ground. After 2008 in Miharu dam, Amorpha increases rapidly. The influence on the nitrogen cycling is large that this supplies nitrogen in air to the soil. Amorpha takes the most of nitrogen from the soil when the density of nitrogen of the soil is high. The ratio that depends on the nitrogen fixing in air increases when becoming 0.08% or less. Moreover, the density of nitrogen in the soil had changed by the altitude, and the tendency that the density of nitrogen in the soil rises where the altitude was low was seen. It is thought that how to move the water level down, and drift of the deposit is a cause. It is thought that the influence that this two has on the nitrogen cycling is large. １．背景・目的 ３．結果 １－１：三春ダム前貯水池における １ー２：研究対象とした植物 　 イタチハギ(Amorpha fruticosa)と他の周辺植物を研究対象とする． ３－１：土壌サンプルの分析結果 　Fig.8,9 に，各地点における土壌中のTN，イタチハギ中のδ15Nを示す． Fig.10に, イタチハギ幹中の窒素安定同位体比変遷を示す．植物中の同位体分別により、根から枝の先端に向かうに連れて植物中の窒素安定同位体比は増加するものと考えていたが、実測値は横這いであった． ３－2：各項目の関連性 Fig.11,12に，土壌採取地点標高とTN,δ15Nの関係を示す．標高の増加に伴い，土壌のTN,δ15Nの値に緩やかな減少傾向が見られる．また、δ15Nに関しては冠水域・非冠水域で異なった挙動が見られる． Fig.13に，各地点における土壌中のTNとイタチハギ中のδ15Nの関係を示す．土壌中の窒素濃度の増加に伴い、イタチハギ中のδ15Nの値は急激に上昇している． なお、%Ndfaを求める際のBの値として下図の近似曲線の切片の値を用いた．また，Fig.14にイタチハギ中の窒素のうち、窒素固定された空気中窒素の占める割合(窒素固定寄与率）と土壌中のTNとの関係性を示す．土壌中のTNの増加に伴い、%Ndfaの減少傾向が見られる． 2008年以降： イタチハギが増加 イタチハギが空中窒素ガスを固定 枯死し、水位変動により土壌を媒体として水中に窒素を放出 Fig9.イタチハギ中窒素 δ15N 水質悪化等，生態系へ影響を及ぼす 根粒菌との共生 　マメ科であるイタチハギは，空気中の窒素を固定する根粒菌と共生している．　根粒菌から窒素を得ることにより，貧栄養土壌においても繁茂することが考えられる． Fig2.根粒細菌 Fig8.土壌中 TN Fig1.イタチハギ 目的：イタチハギが窒素循環に及ぼす影響の把握 ２．調査方法 ※aからgに向かい、先端へと向かう ２－１：調査地 三春ダムは，福島県田村郡三春町に位置する多目的ダムである． ヤナギ群落が主である一方で、2008年以降、イタチハギの顕著な増加傾向が確認できる． 本研究では，三春ダム前貯水池を調査対象地とし，土壌環境や繁茂状況の異なる３地点において調査を行った． ２－２：調査内容 現地調査 本研究では，2009年9月, 12月，2010年6月，7月に現地調査を行った．主に，周辺植生の変遷の観測，植生・土壌サンプル採取，地点情報記録等を行った． 屋内分析 TN：全窒素，TC：全炭素（elementar社製Vario MICRO CUBE），δ15N：窒素安定同位体比（MICROMASS社製Isoprime），%Ndfa：窒素固定寄与率の算出を行ったが，今年度の８月からNO３－δ１５N：土壌間隙水中の硝酸態窒素安定同位体比の分析（赤松2007），NO3－N：硝酸態窒素の分析（BLTECH社製Autoanalyzer）を開始した． St.1　牛縊前貯水池 St.2　蛇石前貯水池 St.3　蛇沢前貯水池 Fig10.イタチハギ幹中の窒素同位体変遷 Fig3.路肩に大群落を形成するイタチハギ Fig4.三春ダム前貯水池 Fig5.Site １　牛縊前貯水池 Fig6.Site 2　蛇石前貯水池 Fig7.Site 3　蛇沢前貯水池 Fig11.標高と土壌中のTNの関係性 Fig12.標高と土壌δ15Nの関係性 ・標高の高い地点、また、冠水域においてもイタチハギが増加 ・今年度に入ってのイタチハギの増加が最も顕著 ・調査地入口でのイタチハギの増加が見られる Fig13.土壌中のTNとイタチハ中のδ15N Fig14.土壌中のTNとイタチハギの 窒素固定寄与率との関係性 ４．考察 イタチハギ中の窒素安定同位体比は土壌中の窒素濃度の増加に伴い，急激に上昇している．窒素固定寄与率については，土壌中の窒素濃度が高い場合には低いが，0.08%程度を境に大半の窒素を空気中窒素に依存するようになっている．月毎の比較では，９月の方が空中窒素に依存しがちである．このことから，９月にはまだ光合成による生産があるのに対して，１２月にはほぼ枯死状態にあることが考えられる．また，標高が高くなるにつれて，土壌中の窒素濃度には減少傾向が見られる．これは，三春ダムの試験湛水において，水位を下げる際に，標高の高い地点ではすぐに水が捌けるのに対し，低い地点ではいつまでも水が残ること，それによって堆積物が流れ着くことが原因として挙げられる．窒素安定同位体比は冠水域と非冠水域で異なる挙動が見られ、冠水域が特異な環境であることがわかる． 5. 今後の課題 Fig.10に示したイタチハギ幹中の窒素安定同位体比変遷については、一本を終えるに留まっているため、本数を増やしていきたいと考える．これについては、１２月に採取したサンプルについても行いたい。また、Fig.12に示した土壌の窒素安定同位体比については、冠水域外の、調査地入口等に群落を形成するイタチハギについても思慮に入れるべきであると考える．