森林が使い切れなくなった窒素

• 担当機関: （独）森林総合研究所
• 研究担当者: 小林 政広; 伊藤 優子; 篠宮 佳樹; 稲垣 善之; 坪山 良夫; 玉井 幸治; 清水 貴範; 澤野 真治; 橋本 徹; 森下 智陽; 吉永 秀一郎; 稲垣 昌宏; 壁谷 直記
• 発行年度: 2012
• 要約: 森林の土壌は窒素が不足しがちですが、首都圏周辺の森林では大気汚染による窒素化合物が多量に流入し、使い切れずに渓流に流出していることがわかりました。
• 背景・ねらい: わが国の森林は窒素が不足していると考えられています。ところが、首都圏周辺の山地の渓流水には窒素がたくさん含まれており、この地域の森林では窒素は余っているのではないかといわれるようになりました（窒素飽和現象）。そこで首都圏周辺の森林で降雨や土壌水、渓流水を集めて、その原因を調べました。その結果、森林の中の雨は林外の雨に比べて窒素が多く、この傾向は都心に近い森林ほど強いことがわかりました。これは、大気中に含まれる窒素化合物が風に乗って運ばれ、森林を通るときに葉や枝がフィルターの効果により、窒素が捕捉されたため（乾性沈着）と考えられます。そのため、都心に近い森林ほど窒素が多く流入し、過剰な窒素は渓流に流れ、カルシウムなどのミネラル分も一緒に流出してしまうことがわかりました。

成果の内容・特徴

窒素は植物にとって最も重要な養分の一つです。わが国の森林は窒素肥料をまくと成長が良くなることから、窒素が不足していると考えらえてきました。しかし近年、首都圏周辺の山地では渓流水の窒素濃度が高いことがわかってきました。これら都市域の森林では窒素化合物を含む汚染された空気が都市から流れ込むため、窒素が余ってきたのではないかといわれています。その実態を明らかにするため、首都圏周辺の森林で（図1）、降雨等による窒素の流入と渓流への窒素の流出、土壌中の窒素の移動などを調べました（写真1）。

結果

雨によって森林に流入する窒素の量は、森林の中と外では異なっていました（図1）。特に、都心に近い東京西部の多摩のスギ林や茨城県南部の筑波のヒノキ林では、森林の中の雨に含まれる窒素の量は森林の外の雨より著しく多くなっていました。これは、車の排ガスやアンモニア肥料などに由来する窒素化合物が森林に流れ込んで樹木の枝葉に付着（乾性沈着）し、雨で洗い落とされるためと考えられます。
都心から遠い茨城県北部の桂と都心に近い筑波について、森林内の窒素移動量を比較しました（図3）。桂では、窒素の流入が少なく、土壌中を流れる水（土壌水）の窒素濃度は低く、土壌の深部に到達する窒素の量はわずかでした。一方筑波では、土壌の深部にも多量の窒素が流れてくることが分かりました。渓流水に流出する窒素の濃度は、筑波では窒素飽和の上限値とされる1mg/Lを超えていました。年間の窒素流出量を計算すると、桂では1ヘクタール当たり2kg程度と少ないのに対して、筑波では1ヘクタール当たり10kg以上ありました。なお、土壌水、渓流水の窒素はほとんどが硝酸イオンでした。多量の硝酸は、土壌を酸性化し、土壌中のミネラル分を流出させます。実際、筑波の森林では、桂の3倍近いカルシウムイオンが流出していました。
養分の流出は森林成長を低下させることが懸念されます。そこで桂と筑波の樹木の成長量を調べました。筑波でも森林の成長は旺盛であり、樹木が窒素を十分吸収していることがわかりました。筑波の森林では森林が必要とする以上に多量の窒素化合物が流入し、使い切れなくなっていると考えられました。このような窒素の流出量は森林への窒素の流入量と樹木が利用する土壌の無機窒素の生成量から予測できることもわかりました。
首都圏周辺の森林における多量の窒素流入が続いた場合、ミネラル分の流亡とともに、渓流を通じて湖沼や海洋へ窒素が流出し、水生生物への影響や富栄養化などにつながることが危惧されます。この状態を改善するにはどうしたらよいでしょうか。一つの手段は、間伐を行って枝葉の量を減らしフィルターの効果を弱めることです。これにより、枝葉に付着する大気汚染由来の窒素化合物を減らせると考えられます。過密な人工林を間伐することは、環境影響の緩和にも効果があると期待されます。

• 研究内容: http://www.ffpri.affrc.go.jp/pubs/seikasenshu/2012/documents/p36-37.pdf
• カテゴリ: 肥料