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マ ング ロー ブ水 域 の炭 素収 支 に及 ぼ す ガ ス交 換 機 能 の定 量化

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Academic year: 2022

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(1)海 岸 工 学 論 文 集,第55巻(2008) 土 木 学 会,1186‑1190. マ ング ロー ブ水 域 の炭 素収 支 に及 ぼ す ガ ス交 換 機 能 の定 量化 Evaluation. of gas emission. effect on the carbon. budget. in a mangrove. estuary.. 寺 田 一 美1・ 鯉 渕 幸 生2・ 常 田 岳 志3・ 磯 部 雅 彦4 Kazumi. TERADA,. Yukio. KOIBUCHI,. Takeshi. TOKIDA. and Masahiko. ISOBE. Nutrient cycling and CH4 and CO2 gas fluxes have been measured over tidal cycles in Fukido mangrove creek . Concentrations of total organic carbon (TOC) in the water increased in fine days and decreased in rainy days. Continuous measurements of gas fluxes showed that the CH4and CO2 emissions from the water were accelerated due to the drop in hydrostatic pressure during the falling tide. The magnitude of total carbon gas fluxes was about-50% of the carbon accumulation in the creek. Estimation of net carbon cycling in Fukido mangrove estuary including carbon gas emission indicated that the estuary functioned as sinks for carbon.. 1.. ガ ス輸 送 ま で を含 め た物 質 循 環 を計 測 した例 は ほ とん ど. は じめ に. な い. マ ン グ ロ ー ブ は熱 帯 の 河 口 や沿 岸 域 に群 落 を作 り,独. 本 研 究 で は マ ング ロ ー ブを1つ の 系 と して,水. 域 を通. 自 の貴 重 な 生 態 系 を有 す るだ け で な く,陸 土 の保 全 や 沿. 過 す る フ ラ ッ ク ス の み な らず,ガ. 岸 の 水 産 生 物 の産 卵 ・保 育 場 と して,周 辺 海 域 に対 して. 質 収 支 を計 測 す る こ と を 目的 に現 地 観 測 お よ び水 ・ガ ス. も極 め て重 要 で あ る.こ の 機 能 を定 量 的 に評 価 す るた め. サ ン プ ル の化 学 分 析 を行 った.石 垣 島 の 吹 通 川 に お け る. に,河 道 に お け る土 砂 輸 送 特 性(二 瓶,2006)や,樹 1個 体 当 た りの 有 機 物 生 産 量 の測 定,ク プ 系 の3次 元 流 動 解 析(中. 木. リー ク ・ス オ ン. 辻 ら,1997)な. ど,個. 々の構. マ ン グ ロ ー ブ域 が(図‑1),1つ. ス輸 送 まで を含 め た 物. の主 な水 路 だ け で外 海 と. 結 合 され て い る特 徴 に着 目 し,こ こ で の 水 収 支 や炭 素 収 支,マ. ング ロー ブ域 で の ガ ス 収 支 を統 合 的 に計 測 す る こ. 成 過 程 の計 測 が 行 わ れ て きた.塩 性 湿 地 か らの懸 濁 態 栄. とに よ っ て,マ. 養 塩 や 溶 存 態 栄 養 塩 の輸 送 に 関 して は,1970年. 的評 価 を行 う と と も に,そ れ を 通 じて マ ン グ ロ ー ブ生 態. 代 頃か ら. ン グ ロ ー ブ生 態 系 全 体 の炭 素 収 支 の定 量. 様 々 な研 究 が 行 わ れ て い る が(Valielaら,1978),湿. 地. 系 一 般 に お け る物 質 収 支 の測 定 手 法 を 開発 す る こ と を 目. 帯 が 物 質 収 支 の 中 で ど の よ うな 役 割 を果 た す のか,い. ま. 的 と した.. だ意 見 の 分 か れ る と こ ろ で あ り,特 に,炭 素 や 窒 素 な ど の栄 養 塩 が,湿. 地 帯 に滞 留 す るの か,流. 出 す るか は,地. 形 や 流 動 特 性 に大 き く依 存 す る(Botoら,1988). 一 方 ,温 室 効 果 ガ ス の ひ とっ で あ るCO2やCH4は, 湿 地 帯 か ら の発 生 量 が 注 目 さ れ て お り,年 間 の 総 メ タ ン ガ ス 発 生 量 は 約575TgCH4(J.T.Houghtonら,1992)で, 湿 地 か らの 発 生 量 は 地 球 上 の約22%を て い る.熱 帯 沿 岸 に総20万km2の. 占 め る と報 告 さ れ. 面 積 を持 っ マ ン グ ロ ー. ブ域 か らの メ タ ン ガ ス 発 生 量 は約2.08Tg/yearと れ て お り(Barnesら,2006),マ. 推定さ. ング ロ ー ブ域 か らガ ス. 態 と して 炭 素 が 流 出 して い る の は 明 らか で あ る が,そ れ が マ ング ロ ー ブ水 域 の フ ラ ック ス や,マ. 図‑1. ング ロー ブ樹 木. 観 測地概 要. か ら の生 産 量 な ど と,ど の よ うな量 的 関 係 に あ る の か, 2. 1学 生会員 修(環)東 京大 学大学院新領域 創成科学研究 科社会 文化環境学専攻 2正 会 員 工博 東京大学 講師 新領域 創成科学研究科 社会 文化環境学専攻 3(非 会員 農博)日 本学術振興会特別研究員PD (独法)農業環境技術研 究所 4フ ェロー 工博 東京大学教 授 新領域創 成科学研究科社 会 文化環境学専攻. 観測概要. (1) 水 ・炭 素 収 支 測 定. 概要. 沖 縄 県 石 垣 島北 西 部 に位 置 す る吹 通 川 に お いて 現 地 観 測 を 行 っ た.吹 通 川 集 水 域 で は,牧 畜 や サ トウ キ ビ畑, 果 樹 園 な ど の土 地 利 用 が な さ れ,降 雨 時 の マ ン グ ロ ー ブ 域 ク リ ー ク へ の 流 入 負 荷 が 確 認 さ れ て い る(寺. 田 ら,.

(2) マ ング ロー ブ水域 の炭素 収支 に及 ぼす ガ ス交 換機 能 の定量 化 2007).2006年7月 地 点(図. よ り図‑1に 示 す 河 口,中 流,上. 中 ○ 印)に. 自 記 式 水 位 計,塩. 流 の3. 度 計 を設 置 す る と 同 時 に,2006年7月,2007年1月 8,9月. と3,6,. に お よ そ1週 間 に わ た っ て,上 流 と河 口 で の流 量. 測 定,栄 養 塩 等 の フ ラ ッ クス 計 測 を行 い,マ. ング ロー ブ. 水 域 内 に お け る底 質 採 取 ・採 水 も行 っ た.流 KENEK製. の 電 磁 流 速 計(VP2000)な. と思 わ れ た. 一 方 ,マ. 分 計,DO計,濁. 量 測定 は. ら び にSontek製. 1187. mg/Lの. ン グ ロ ー ブ 域 と 河 口 で のTOCは11.2〜15.5. 高 濃 度 帯 と,1.8〜4.9mg/Lの. した.高 濃 度 の結 果 は,河 口,マ. 低 濃度帯 に二極化 ング ロ ー ブ域 ど ち らの. 結 果 も17日(図 中菱 型)の 下 げ潮 時 に採 取 した もの で あ っ た.ま. た17日 に 採 取 し た サ ンプ ル で 低 濃 度 を 示 し た3点. (河 口1点,マ. ン グ ロ ー ブ域2点)は,フ. ァー ス トフ ラ ッ. のFlow Trackerを 用 い て 行 い,水 位 はOnset製U20‑001‑. シ ュ直 後 の もの で あ っ た.上 流 か らの流 入 量 は晴 天 時 に. 04‑Ti,塩. は約1mg/Lと. 分 水 温 はAlec電. 子 製COMPACT‑CTCW,溶. 存 酸 素(DO)はCOMPACT‑DOW,濁 CKUを. 度 はCOMPACT‑. そ れ ぞ れ 使 用 した.採. 取 した 底 質 や 水 サ ンプ ル. は採 取 後 す ぐに 冷 蔵 保 存 ・空 輸 し,東 京 大 学 の実 験 室 に お い て 栄 養 塩 濃 度,SS濃 ニ ア態 窒 素,硝. 度 等 の 分 析 を 行 っ た.ア. 酸 態 窒 素,亜. 硝 酸 態 窒 素,リ. シ リカ濃 度 は ブ ラ ンル ー ベ 製 のAACS‑3を DOCは. 島津 製 作 所 製 のTOC‑Vを. (2) ガ ス フ ラ ッ ク ス測 定. 用 いて,TOC,. 用 い て定 量 化 した.. 概要 ス フラ ック. 間 に わ た り1潮 汐 間 の ガ ス フ ラ ッ ス採 取 は マ ング ロ ー ブ ク リー ク水 面. る が,晴 天 時 に は マ ング ロ ー ブ域 で 増 加 す る可 能 性 が 示 唆 され た. Robertsonら(1992)は,オ. ー ス ト ラ リア の ミ ッ シ ョ. ナ リー 湾 で の調 査 で,マ. ング ロー ブ樹 木 帯 か ら ク リー ク. へ の リ ター 量 は2738kgC/ha/year,表 ク へ のPOC流. 層 土 壌 か ら ク リー. 出量 は584kgC/ha/yearと. 報 告 して お り,. り大 き い と考 え られ る.吹 通 川 マ ン グ ロ ー ブ域 で も 同様 に,リ. タ ー フ ォ ー ル や 有 機 物 を 大 量 に含 ん だ 土 壌 か らの. 炭 素 流 出 な ど,マ. ン グ ロ ー ブ樹 木 帯 か らク リー クへ の炭. 素 供 給 が 盛 ん で あ る こ とが 予 想 され る.従. 上 に 浮 か べ た 浮 体 式 の チ ャ ンバ ーを2台(Chamber1,. に は上 流 か らの 流 入TOC濃. Chamber2)用. ン グ ロ ー ブ域 や 河 口域 で 高 濃 度 のTOCが. い,約1時. 降雨時 に. マ ン グ ロ ー ブ樹 木 帯 か らク リー クへ の炭 素 流 出 量 はか な. ング ロー ブ密 生 域 で あ る図‑1☆ 印 で. 示 す 地 点 に て,約12時 クス を測 定 した.ガ. ンモ. ン酸 態 リン,. 2007年9月 に は上 記 の 水 質 観 測 に 加 え,ガ ス 計 測 も行 った.マ. 低 い値 を 示 す こ と か ら,TOCは. は希 釈 さ れ上 流 か らの 流 入 濃度 と ほ ぼ 同等 の 低 濃度 に な. 間 ご と に チ ャ ンバ ー内 の ガ ス を. って,晴 天 時. 度 が 低 い に も 関 わ らず,マ 検 出 され た と. 攪 拌 ・採 取 し,実 験 室 に 持 ち帰 り,島 津 製 作 所 製 のGC ‑14Aを 用 い て メ タ ン ,二 酸 化 炭 素 濃 度 を 分 析 し,ガ ス. 考 え られ た.一 方 降 雨 時 に は,上 流 か らマ ン グ ロ ー ブ域. フ ラ ック ス を計 測 した.. グ ロ ー ブ域 で のTOC濃. 3.. 度 は3mg/L前. に は,マ か ら1月21日 に か け て,図‑1で. 測 地 点 に て採 取 した 水 サ ンプ ル のTOCと. 示 す観. 塩分 の結果 を. 図‑2に 示 す.図‑2は. 採 取 し た地 点(図‑1)ご. (吹 通 橋),上. ング ロ ー ブ林 の 上 端 地 点),そ. 流(マ. 外 の マ ン グ ロ ー ブ繁 茂 域,の3つ. ング ロ ー ブ樹 林 か らの 有 機 物 供 給 や,炭 素 を豊. 富 に 蓄 え た土 壌 か らの 溶 出 な ど,マ. ング ロ ー ブ生 態 系 そ. の もの か らの寄 与 が 重 要 で あ る こ とが 示 唆 さ れ た.. とに河 口 れ以. に 分 類 した 結 果 を,採. 取 日 ご と に分 類 した 結 果 を示 す. こ の 図 か ら,河 川 上 流 か ら のTOC流 mg/Lで. 入 量 は0.7〜5.2. 増 減 し,採 取 口 ご と に 見 る と,平 均0.93mg/Lの. 低 濃 度 サ ン プ ル は17日 に,平. 均3.3mg/Lの. 高 濃度 サ ン. プ ル は19日 に 採 取 した こ とが 分 か っ た.2007年1月 水 量 を 見 る と(図‑3),1月5日. の降. 図‑2. TOCと. 塩分 の 関係. 図‑3. 2007年1月. 〜17日12時 頃 ま で 晴 天 が. 続 い て お り,17日 午 後 は先 行 晴 天 日数 が12日 間 と長 か っ た.こ. れ らの 低 濃 度 サ ンプ ル は17日 の 降 雨 直 前 に採 取 し. た も の で あ った.従. って 河 川 上 流 か らのTOC流. 平 水 時 は0.7〜1.2mg/Lで 2.2〜5.2mg/Lと. 口域 や マ ン. 後 に安 定 して い る. れ た.こ れ らの結 果 か ら,マ ン グ ロ ー ブ域 で の 炭 素 収 支. 挙動. 2007年1月17日. は 約3 .5倍 に増 え る が,河. こ とか ら,降 雨 に よ って 希 釈 効 果 が 増 進 さ れ た と考 え ら 観測結果. (1) TOCの. へ 流 入 す るTOC量. 安 定 す る も の の,出. 入 量 は, 水時には. 増 加 し,上 流 後 背 地 に は農 地 ・牧 畜 地. が 分 布 す る こ とか ら(寺 田 ら,2007),降. 雨 に 伴 う増 水. で 集 水 域 か らの 有 機 物 流 出 が 発 生 して い るの で は な い か. の降水 量.

(3) 1188. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). (2) 炭 素 収 支 TOC,POCな. ど の 一 連 の 水 質 分 析 結 果 か ら,マ. ング. ロ ー ブ域 ク リー ク 内 の 炭 素 収 支 を 算 定 した .そ の 結 果 を 表‑1に 示 す.以 下 に お け る物 質 収 支 は,マ を 中心 と して,上 表‑1. げ 潮 方 向 を負,下. ン グ ロ ー ブ域. げ潮 方 向 を 正 と した.. マ ン グ ロ ー ブ域 を 中 心 と した 炭 素 収 支 (2007年1月,下. げ 潮 方 向 が プ ラ ス). 潮 汐 に よ る輸 送 量 は 日に よ って 変 化 kgC/dayと. 大 き い が,一. は,20〜60kgC/dayで. し894〜1175. 潮 汐 間 の 正 味 の 輸 送 フ ラ ック ス あ っ た.ま. 138〜235kgC/dayで,そ. た上 流 か らの 流 入 量 は. れ ら の 結 果 か ら換 算 す る と,マ. ン グ ロ ー ブ 水 域 に 滞 留 す る炭 素 量 は,約200kgC/dayで, 観 測 ご と の ば ら っ き は 小 さ い.. 図‑4. こ の 炭 素 滞 留 量 約200kgC/dayは,マ 系 全 体 で 捉 え る と,マ. ング ロー ブ樹 林 そ の もの の 生 産 量. 約530kgC/day(Robertsonら(1992)よ ロ ー ブ 域13ha(中 約38%を. 面 積 換 算)に. 対 して. リ ー ク へ の リ タ ー 供 給 量98kgC/day. (Robertsonら(1992)を と な り,マ. り吹 通 川 マ ング. 須 賀 ら,1974)へ. 占 め,ク. ガス フ ラックス と水位. ング ロ ー ブ生 態. 面 積 換 算)に. 対 し て は 約204%. ン グ ロ ー ブ生 態 系 に お け る 炭 素 収 支 に 対 し,. ク リー ク水 中 の 炭 素 滞 留 量 が 重 要 な位 置 づ け で あ る こ と. 一方 で. ,家 庭 排 水 の 流 入 な どが な い 原 生 林 に お い て も,. そ の 値 は0〜8.34mgCH4/m2/hour(Barnesら,2006)と, メ タ ンガ ス 測 定 値 は地 域 に よ って 大 きな ば らつ き が あ る. 本 研 究 で の結 果 は都 市 化 や 家 庭 排 水 の影 響 が あ る マ ン グ ロ ー ブ水 域 と,そ れ らの影 響 が な い 自然 林 との ち ょ う ど 中 間 値 を示 して お り,サ. トウキ ビ畑 や牧 草 地 を 後 背 地 に. 持 っ 吹 通 川 の 現 況 を 反 映 して い る と考 え られ る.. が 明 らか に な っ た. (3) 炭 素 ガ ス フ ラ ッ ク ス 炭 素 滞 留 量 が こ の よ う に 大 き い と,マ. ン グ ロ ー ブ域 は. 埋 没 し長 期 間 存 続 出 来 な い は ず で あ る.そ. こ で2007年9. 月 に 炭 素 放 出 に 関 連 す る ガ ス フ ラ ッ ク ス の 測 定 を 行 っ た. メ タ ン,二 に 示 す.観. 酸 化 炭 素 ガ ス フ ラ ッ ク ス と 水 位 の 結 果 を 図‑4 測 は 約20m離. (Chamber1,Chamber2)を. れ た2地. 点 で2つ. の チ ャ ンバ ー. 用 い て 行 っ た.. 図‑5. ガ ス フ ラ ッ ク ス と水 位 変 動 速 度. メ タ ン フ ラ ッ ク ス は 下 げ 潮 時 に,約0.57〜1.7mgCH4/m2 /hourの. ピ ー ク を 持 ち,そ. /hourと. ほ ぼ 一 定 量 で 発 生 し て い た.ま. れ 以 外 は 約0.2〜0.3mgCH4/m2 た,二. も 同 様 に 下 げ 潮 時 に 最 も 多 く発 生 し,そ mgCO2/m2/hourで. あ っ た.ガ. 酸化炭 素. の 最 大 値 は494. ス フ ラ ッ ク ス は メ タ ン ・二. 酸 化 炭 素 の ど ち ら も 下 げ 潮 時 に 増 加 す る 傾 向 を 示 し た. こ れ ま で に も,さ. ま ざ ま な 状 況 下 で の マ ン グ ロ ー ブ水 域. か ら 発 生 す る メ タ ン ガ ス 量 を 測 定 し た 研 究 例 が あ り,都 市 化 し た 後 背 地 を 持 っ マ ン グ ロ ー ブ 水 域 や,家 流 入 が あ る マ ン グ ロ ー ブ 水 域 で は,メ 13.04mgCH4/m2/hourと,比 あ る(Purvaja. and. Ramesh,. 庭排水 の. タ ン発 生 量 が 最 大. 較 的 多 くな る と い う報 告 が 2001).. メ タ ン も二 酸 化 炭 素 も同 様 に,下 げ 潮 時 に ガ ス フ ラ ッ ク スが 増 加 して い た.そ の 傾 向 を明 らか にす る た め,ガ ス フ ラ ック ス と観 測 地 点 の 水 位 変 動 速 度 との 関 係 を 図‑5 に 示 す.こ. の結 果 か ら も,明 らか に下 げ 潮 最 大 時 に ガ ス. フ ラ ッ ク ス が大 き く な り,そ の 値 は水 位 変 動 速 度 と負 の 相 関 を 持 っ こ とが 示 唆 さ れ た. メ タ ン ・二 酸 化 炭 素 ガ ス の 発生 は,マ. ン グ ロ ー ブ樹 林. で 生 産 され た有 機 物 が,滞 留 ・蓄 積 し,嫌 気 土 壌 中 で 分 解,メ. タ ン発 酵 さ れ た もの が 土 壌 中 に蓄 積 さ れ,そ れ が. 恒 常 的,も. し くは何 か物 理 的 環 境 因 子 が 引 き金 とな って. 発 生 して い る も の と考 え られ る.メ. タ ン生 成 過 程 に は,.

(4) マ ング ローブ水域 の炭 素収 支 に及 ぼす ガス交換 機能 の定 量化 土 壌 の 種 類,温. 度,有. びMn含. 類 濃 度 な どが 変 動 要 因 と して 考 え られ て. きた.マ. 量,塩. 機 物 量,酸. 化 還 元 電 位,Feお. よ. ング ロ ー ブ土 壌 中 は 嫌 気 的 な状 況 が 多 く,吹 通. 1189. 示 す.土 壌 中 の気 体 体 積 は圧 力 と反 比 例 す る形 で 増 減 し, 観 測 結 果(図‑5)と. 同 様 に下 げ潮 最 大 時 に大 き くな る こ. と が分 か る.こ れ は 潮 汐 変 動 に よ る静 水 圧 変 化 が,マ. ン. 川 マ ング ロー ブ帯 で こ れ ま で に 行 っ た調 査 の 結 果,土 壌. グ ロー ブ水 域 か らの ガ ス発 生 機 構 に 大 き な影 響 を 与 え る. 中 に含 ま れ る メ タ ン濃 度 は16ppm,二. こ とを 示 唆 して い る.. 酸化炭 素 濃度 は. 1302ppmと,大. 気 中 濃 度(メ. タ ン:1.8ppm,二. 酸化炭. 素:380ppm)と. 比 較 して,メ. タ ン は8.9倍,二. 酸化炭素. は4倍 近 く高 濃 度 の ガ ス が貯 留 さ れ て い る こ と が 分 か っ て い る.従. って,土 壌 中 に トラ ップ さ れ て い る メ タ ンや. 二 酸 化 炭 素 が,潮 位 変 動 に伴 う物 理 環 境 変動 に よ って, そ の 発 生 タイ ミン グ に影 響 を 受 けて い るの で は な い か と 考 え られ た. (4) 気 体 変 動 シ ミ ュ レー シ ョン ガ ス発 生 が 下 げ潮 時 に増 加 す る要 因 を 明 らか に す るた め,土 壌 中 の 気 体 体 積 変 動 を 組 み 込 ん だ モ デ ル を 開発 し 検 討 を行 った.土 壌 中 で の ガ ス は,気 体(気 は液 体 に 溶 け た 形(液 相)で. 相)も. しく. 存 在 す る.圧 力 や 温 度 な ど. の 物 理 環 境 が 変 動 す る と,ガ ス の溶 解 度 が 変 化 し,気 相 の ガ ス体 積 が 増 え,浮 上 し,大 気 中 に 発 生 す る と考 え ら れ る.こ. こで は潮 汐 に よ る静 水 圧 変 動 が 起 こ っ た 際,土. 壌 中 で の気 相,液 か,シ. 相 に含 まれ る ガ ス体 積 が ど う変 動 す る. ミュ レーシ ョ ンに よ り検 討 し た.液 相 で の 溶 存 ガ. ス は圧 力 変 動 に対 し,気 相 ガ ス と迅 速 に 気 液 平 衡 が 成 り 図‑6. 立 っ と仮 定 し,各 相 で の ガ ス 体 積 と圧 力 との 関 係 は下 記 の よ う に表 せ る.(Tokidaら,2007;Fechner‑Levyand. 土壌 中 の気体体 積変 化 の計算結 果. (5) ガ ス輸 送 を 含 め た炭 素 収 支. Hemond,1996). メ タ ン ・二 酸 化 炭 素 ガ ス発 生 量 と水 位 変 動 速 度 と の相. (1). 関 式(R2=0.982)か. の総炭 素 ガス発 生量 を推定. し,炭 素 ガ ス 発 生 量 に 大 き な 季 節 変 化 は な い と仮 定 し, 2007年1月. (2). ら,1日. の 水 域 の 炭 素 収 支 と併 せ て 検 討 した.そ. 果 を 図‑7に 示 す.こ. ク と同 様 と仮 定 し,マ ング ロ ー ブ生 態 系13ha(中 Pi:ガ. ス 種iの. 分 圧Pa,Vg:気. ガ ス モ ル 数mol,Hi:ガ Vw:液. 相 体 積%,ng,i:気. ス 種iの. 相 体 積%,nw,i:液. 相. 無 次 元 ヘ ン リ ー 定 数,. 相 ガ ス モ ル 数mol.こ. 系 外 と の ガ ス の や り取 り が な い と仮 定 す る と,気 相 ガ ス の 総 物 質 量 は 保 存 し(式(3)),そ. 1974)全. の結. こ で林 床 か ら の フ ラ ッ クス も ク リー 須 賀 ら,. 体 か らの 総 炭 素 ガ ス 発 生 量 を推 定 した 結 果,約. 116kgC/dayと. な っ た.こ. れ は マ ン グ ロ ー ブ水 域 へ の炭. こ で,. 素 滞 留 量200kgC/dayの50%に. 相 と液. 系 の 炭 素 収 支 に お い て炭 素 ガ ス 発 生 の寄 与 が 極 め て大 き. の 微 分 か ら圧 力. い こ とが 明 らか に な った.ま た,マ 約10〜30%が,潮. 変 化 に 対 す る 気 体 体 積 変 化 を 計 算 で き る(式(4)).. 達 し,マ. ン グ ロ ー ブ生 態. ン グ ロ ー ブ滞 留 量 の. 汐 な ど の 流 動 に伴 って 流 入 出 し,そ の. 値 は 晴 天 時 と降 雨 時 とで 約3倍 の 差 が あ る こ と が 明 らか. (3). に な っ た.一. 方,マ. ン グ ロ ー ブ樹 林 の総 一 次 生 産 量 は. 528kgC/day(Robertson,1992よ. り面 積 換 算,日. 平 均). と報 告 さ れ て お り,こ れ を 吹 通 川 マ ン グ ロ ー ブ生 態 系 の. (4). 炭 素 循 環 と比 較 す る と,1日 上 流 か らの 流 入 量(晴. 初 期 状 態 と し て,土 (Fechner‑Levy 仮 定 し,吹 %と. and. Hemond,. 壌 中 の ガ ス 体 積 率Vgを10% 1996;. Tokidaら,2007)と. 通 川 で の 表 層 土 壌 の 平 均 含 水 率 か らVwを75. して そ こ か ら の 変 動 を 計 算 し た.図‑6に. 計算結果 を. の炭 素 ガ ス発 生 量 の4.6倍,. 天 時)の3.4倍. に相 当 し,マ. ング. ロ ー ブ樹 林 に よ る炭 素 固 定 も炭 素 循 環 にお いて 大 きな 影 響 を及 ぼ す こ とが 分 か った.水. 中 の炭 素 輸 送 を見 る と,. 上 流 か らの 流 入 に加 え,潮 汐 に よ る微 量 な 流 入 が あ り, 総 じて 約200kgC/dayク. リー ク中 に 滞 留,堆. 積 す る.と.

(5) 1190. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). こ ろ が炭 素 ガ ス と して 系 外 流 出す る量 が,滞 留 量 の 約54. 代 表 さ れ る 様 々 な 生 物 が 生 息 して お り,有. %と な り,樹 木 一 次 生 産 に よ って 固 定 さ れ る量 が 約260. で あ る と い う,本. 研 究 で 明 らか に な った 吹通 川 マ ング ロー. %も の量 を 占 め る た め,最 終 的 に 吹 通 川 マ ング ロー ブ生. ブ 域 の 性 質 は,こ. れ らの豊 か な 生 態 系 形 成 の 基 盤 と な っ. 態 系 は,大 量 の炭 素 貯 留 庫 と して機 能 して い る こ とが 明. て い る と 考 え ら れ る.. 機 物 の貯 留 庫. らか に な った. 謝 辞:本. 研 究 の 一 部 は,科. 19686032,研. 究 代 表 者:鯉. 学 研 究 費(課 渕 幸 生),(財)河. 財 団 の 河 川 整 備 基 金 助 成 事 業,お. 題 番 号: 川環 境管理. よ び(財)ア. サ ヒ ビー ル. 学 術 振 興 財 団 か ら の 研 究 助 成 に よ り 実 施 致 し ま し た.こ こ に 謝 意 を 表 し ま す.ま. た,吹. シ ー カ ヤ ッ ク ツ ー リ ン グ&ネ. 通 川 の 現 地 観 測 に お い て, イ チ ャ ー ウ ォ ッ チ ング め が. ろ ば 代 表 の 兼 村 憲 次 氏 に 大 変 お 世 話 に な り ま し た.こ. こ. に 深 謝 し ま す.. 参. 考. 寺 田 一 美 ・鯉 渕 幸 生 ・磯 部 雅 彦. 文. 献. (2007):. 現 地 観 測 に基 づ く潮. 汐 卓 越 型 マ ング ロ ー ブ域 に お け る物 質 収 支, 集, 54, pp.1056‑1060. 中 須 賀 常 雄 ・大 山保 表 ・春 木 雅 寛. 図‑7. 4.. 吹 通 川 マ ン グ ロ ー ブ域 に お け る炭 素 収 支. マ ン グ ロ ー ブ に関. す る 研 究I. 日 本 に お け る マ ン グ ロ ー ブ の 分 布, Japanese Journal of Ecology, Vol.24, No.4, pp.237‑246. 中辻 啓 二 ・大 家 敬 之 ・J.E. Ong・W. K. Gong (1997): マ ングロー ブ水 域 に お け る ク リー ク ・ス オ ン プ 系 の3次 元 流 動 の数 値 モ デ ル化, 海岸 工 学 論 文 集, 44, pp.1156‑1159. 二 瓶 泰 雄(2006):. ま とめ. (1974):. 海岸工学 論文. 宮 良 川 マ ン グ ロ ー ブ 水 域 に お け る土 砂 輸 送. 特 性 に 関 す る長 期 連 続 モ ニ タ リ ン グ, 海 岸 工 学 論 文 集,. 本 研 究 で は,沖 縄 県 石 垣 島 吹 通 川 マ ン グ ロ ー ブ生 態 系 で の 長 期 現 地 観 測 を 通 して,水. フ ラ ック ス の み な らず,. ガ ス 輸 送 ま で を 含 め た総 合 的 な 炭 素 収 支 の 計 測 を行 った 結 果,下 記 が 明 らか と な った. ・吹 通 川 マ ン グ ロ ー ブ域 で のTOC濃. 度 は ,晴 天 時 に は. マ ン グ ロ ー ブ樹 林 か らの リタ ー供 給 や,有 機 物 を大 量 に 含 ん だ土 壌 か ら の炭 素 流 出 に よ って,マ. ング ロ ー ブ. 域 で 増 加 し,降 雨 時 に は希 釈 され る. ・潮 汐 に よ る水 位 変 化 は ガ ス 放 出 の タ イ ミン グ に大 き く 寄 与 し,静 水 圧 の 急 減 に よ って ガ ス放 出 が 増 大 す る. ・ガ ス と して放 出 され る炭 素 の 総 量 は マ ン グ ロ ー ブ域 の 滞 留 炭 素 量 の50%に. 達 し,今 後 は炭 素 ガ ス 収 支 の計 測. を 蓄 積 す る こ とが,マ. ング ロー ブ生 態 系 の 物 質 収 支 を. 解 明 す る上 で 重要 で あ り,こ れ ら の比 較 は 水 域 の機 能 を理 解 す る の に有 効 と考 え られ る. ・水 中 の 炭 素 輸 送 の 結 果 よ り,ク kgC/day滞. リ ー ク 中 に は約200. 留 す る こ とが 明 らか に な っ た.ま. た マ ング. ロー ブ生 態 系 全 体 で 捉 え る と,炭 素 ガ ス の 系 外 流 出 量 は 滞 留 量 の 約54%,樹 260%と. 概 算 さ れ,最. 木 一 次 生 産 に よ る固 定 量 は約 終 的 に マ ング ロ ー ブ生 態 系 は炭. 素 貯 留 庫 と して機 能 す る.た だ し こ こ で は樹 木 種 の 違 い や 呼 吸 量,林 床 か ら の フ ラ ッ クス は考 慮 して お らず, 今 後 の 課 題 で あ る. マ ング ロ ー ブ生 態 系 に は シオ マ ネ キ や トビハ ゼ な ど に. 53,. pp.1086‑1090.. Barnes, J., R. Ramesh, R. Purvaja, A. Nirmal Rajkumar, B. Senthil Kumar, K. Krithika, K. Ravichandran, G. Uher, and R. Upstill -Goddard (2006): Tidal dynamics and rainfall control N 2O and CH4 emissions from a pristine mangrove creek, Geophysical Research Letters, vol.33, L15405, doi: 10.1029/2006GL026829. Boto, K. G., J. T. Wellington (1988) Seasonal variations in concentrations and fluxes of dissolved organic and inorganic materials in a tropical, tidally-dominated, mangrove waterway, Marine Ecology Progress Series, vol.50: pp.151-160. Fechner-Levy, E. J., and H. F. Hemond (1996): Trapped methane volume and potential effects on methane ebullition in a northern peatland, Limnol. Oceanogr., 41, pp.1375-1383. Houghton, J. T., B.A.Callander and S.K.Varney, eds. (1992): "Climate change1992" , The Supplementary Report to The IPCC Scientific Assessment, pp.25-46, Cambridge University Press. Purvaja R R. Ramesh (2001): Natural and anthropogenic methane emission from coastal wetlands of South India. Environmental Management, 27, pp.547-557. Robertson, A. I. and D. M. Alongi (eds.) (1992): Tropical mangrove ecosystems, Coastal and estuarine series; 41, AGU. Tokida, T., T. Miyazaki, M. Mizogichi, O. Nagata, F. Takakai, A. Kagemoto, and R. Hatano (2007): Falling atmospheric pressure as a trigger for methane ebullition from peatland, Global Biogeochemical Cycles, vol.21, GB2003, doi: 10.1029/ 2006GB002790. Valiela, I., J. Teal, S. Volkmann, D., Shafer, E. J. Carpenter (1978) Nutrient and particulate fluxes in a salt marsh ecosystem: : tidal exchanges and inputs by precipitation and groundwater, Limnol. Oceanogr. 23, pp.798-812.

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参照

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