桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植生回復および火山灰堆積の状況

桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植

生回復および火山灰堆積の状況

著者

寺本 行芳, 下川 悦郎, 地頭薗 隆

雑誌名

鹿児島大学農学部演習林研究報告=Research

bulletin of the Kagoshima University forests

巻

34

ページ

47-55

別言語のタイトル

Conditions of revegetation and accumulation of

volcanic ash caused by the ebb of volcanic

activity at the Amida River basin in

Sakurajima volcano

鹿大i寅研報 34: 47-55 (2006) Res. Bull. Kagoshima Univ. For.34 : 47-55 (2006)

論 文

桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う

植生回復および火山灰堆積の状況

寺 本 行 芳 い ・ 下 川 悦 郎 ". 地 頭 薗 隆11 1 )鹿児島大学農学部生物環境学科

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TERAMOTO Yukiyoshi 1)ラSHIMOKAW A Etsuro1) and JITOUSONO Takashi 1 I

1)鹿児島大学農学部生物環境学科

〒890四0065

鹿児島市郡元

1-21四24

Department of Environmental Sciences and Technology， Faculty of Agriculture， Kagoshima University，

Korimoto 1-21同24

，

Kagoshima 890同0065

Received Jun 1， 2006 / Accepted Oct 10， 2006

Summary

sased on field surveys， we investigated the conditions of revegetation and the accumulation of volcanic ash， including their respective physical characteristics， caused by the ebb of volcanic activity at the Amida River basin of Sakurajima Volcano. The results were as follows:

(1) The density of trees and the total volume of tree trunks tended to increase with decreasing volcanic activity effects and volcanic ash.

(2) In a comparison of distance between two points located about 2.5 km and 3.5 km from the Minamidake crater of Sakurajima Volcano， the yearly depth of the volcanic ash layer during heightened volcanic activity (between 1972 and 1993) was， respectively， between about 3βand 6.0 times (average 4.6 times) greater than that measured during low activity (between 1994 and 2005)

(3) In a comparison of distance between two points located about 2.5 km and 3.5 km from the Minamidake crater of Sakurajima Volcano， the dry density of the volcanic ash layer was， respectively， between 1.30 g/cm3 and 1.45 g/cm3 (av

-erage 1.37 g/cm3) during the period of heightened volcanic activity， and it was between 1.24 g/cm3 and 1.33 g/cm3 (av

-erage 1.27 g/cm3)， respectively， during the period of low activity. The void ratio of the volcanic ash layer during the period of low activity was greater than that during the period of heightened volcanic activity.

(4) In a comparison of distance between two points about 2.5 km and 3.5 km from the Minamidake crater of Sakurajima Volcano， the median diameter of solid particles in the volcanic ash layer was， respectively， between 0.14 m m and 0.23 m m (average 0.18 mm) during the period of heightened volcanic activity， and it was between 0.12 m m and 0.20 m m (average 0.15 mm)， respectively， during the period of low activity. The median diameter of solid particles in the vol -canic ash layer during the period of low activity was smalier than that during the period of heightened volcanic activity.

Key words: Sakur司jimaVolcano， volcanic activity， revegetation， volcanic ash

48 寺 本 行 芳 ・ 下 川 悦 郎 ・ 地 頭 薗 隆

は じ め に

桜島における山腹斜面の植生は噴火活動が活発化した 1972年以降，火山ガスや火山灰の影響を受けて大きく破壊 されたが(下川・地頭薗， 1987など)， 1994年以降の活動 の衰退に伴って回復に向かっていると考えられる。さらに 噴火活動の衰退は山腹斜面の植生回復に伴って，火山灰の 堆積とその土壌・土質的および物理的性質にも影響を及ぼ すと考えられる。 本論では，桜島アミダ川流域で実施した調査結果に基づ き，桜島の噴火活動の衰退に伴う植生回復状況，火山灰堆 積の状況およびその土壌・土質と物理的性質について検討 する。 調査地の概要 調査地は桜島北側斜面のアミダ川流域である(図-1)。 地形は，標高300m以下はなだらかな丘陵斜面や台地， 300 -500mは正陵地と急傾斜地が混在， 500m以上は急傾斜の 山岳地形となっている。植生は，標高500-700mを境にし てそれ以下では一部クロマツの人工林を含む広葉樹林，そ れ以上では低木を散在的に含むススキ草地，山頂部付近で は裸地となっている。地質は，表層から)頓に現在から1914

桜島

年大正噴火以降までの噴火活動による降下火山灰の堆積層， 土壌層，大正噴火による降下軽石層，土壌層，文明降下軽 石層から成る。 また，アミダ川標高10m地点(桜島南岳火口から約4.3km) および同標高80m地点(桜島南岳火口から約 4km) では 1978年以降，鹿児島県によって降下火山灰量の測定が行わ れている(鹿児島県， 1978-2005，図 -10印)。

アミダ川流域における降下火山灰量の推移

桜島における1955年以降の活動は，山頂から火山灰と火 山ガスの放出を伴う中・小規模の爆発であり， 1972年以降 一層活発化している。 図 -2は，アミダ川標高10m地点(桜島南岳火口から約 4.3km) および、同標高80m地点(桜島南岳火口から約 4km) でそれぞれ測定された年降下火山灰量(鹿児島県， 1978-2005) を，測定開始の 1978年から経年的に示したも のである。両地点とも年降下火山灰量は1978年から 1993年 にかけて大きな値を示し， 1985年には測定開始以来の最高 値を記録しているが， 1994年以降は大きく減少している。 また，桜島南岳火口からの距離で比較すると，火口からの 距離が近い地点ほど年降下火山灰量は大きな値である。ち なみに，測定開始以来の最高値を記録した1985年の年降下

0 2 k m

￨・調査プロット

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降下火山灰量測定地点￨

図 -1 調査地

49 桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植生回復および、火山灰堆積の状況

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アミダ川流域で測定された年降下火山灰量の変化 図 2 各調査プロットにおける木本植物の樹種構成 桜島南岳火口からの距離 約2.5km 約2.8km 約2.9km 約3.0km 約3.2km 約3.4km 約3.5km 樹種名 個 全個体数に 個 全個体数に 園{ 全個体数に 個 全個体数に 個 全個体数に 個 全個体数に 個 全個体数に 体 占める割合 体 占める割合 体 占める割合 体 占める割合 体 占める割合 体 占める割合 体 占める割合 数 (%) 数 (%) 数 (%) 数 (%) 数 (%) 数 (%) 数 (%) イヌツゲ

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33 15.1 48 17.0 97 29.6 108 27.8 167 42.1 50 9.3 ヒサカキ 69 78.4 66 30.1 95 33.6 136 41.5 81 20.9 46 11.6 52 9.7 マテバシイ 1.1

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0.0 合計 100 219 100 328 1001 3881 100 536 100 表 1 mX10mのフ。ロットを設定し植生調査を実施した(図一 1 .印，図 3 )。プロット内に出現するすべての木本植物 を対象に樹種の同定，胸高直径および、樹高の測定を行った。 樹高の小さな個体については地際直径を測定して胸高直径 とした。さらに，胸高直径および樹高の測定値より立木幹 材積表(日本林業調査会， 1970)を用いて各プロットの蓄 積量(幹材積)を求めた。 表 1お よ び 図 -4は，アミダ川流域の桜島南岳火口か らの距離が異なる7地点における10mx 10mのプロットで 火山灰量を比較すると，アミダ'}JI標高80m地点(桜島南岳 火口から約 4km)は同標高10m地点(桜島南岳火口から 約4.3km) の約1.2倍である。

アミダ

JII流域における噴火活動の 衰退に伴う植生回復の状況 噴火活動の衰退に伴うアミダ川流域の植生回復状況を把 握するため，桜島南岳火口からの距離が異なる7地点に10

50 寺 本 行 芳 ・ 下 川 悦 郎 ・ 地 頭 菌 隆

南岳火口から約2.5km

地点

南岳火口から約2.8km

地点

南岳火口から約2.9km

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南岳火口から約3.0km

地点

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南岳火口から約3.5km

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図

-3

植生調査プロット

桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植生回復および火山灰堆積の状況 51 南岳火口から 約

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各調査プロットにおける木本植物の樹高分布 カキ，ハクサンボク，タブノキが多く出現する。最大樹高 の樹種はヤブニッケイの9.5mであった。 南岳火口から約

2

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.

加 1離れたプロットの中・上層ではタ ブノキ，ヒサカキ，ヤブニッケイが，下層・林床ではヒサ カキ，タブノキ，ハクサンボクが多く出現する。最大樹高 の樹種はタブノキの9.2mであった。 南岳火口から約3.0加 1離れたプロットの中・上層ではヒ サカキ，ハクサンボクが，下層・林床ではヒサカキ，ハク サンボク，シャリンパイが多く出現する。最大樹高の樹種 はタブノキの

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であった。 図

-4

それぞれ得られた木本植物の樹種構成および樹高分布を示 している。なお図-4縦軸の相対度数は，それぞれのプロッ トで樹高の各階級に含まれる個体数が全個体数に占める百 分率を表す。 南岳火口から約2.5km離れたプロットの中・上層(樹高 1 m以上)，下層・林床(樹高1 m未満)ともヒサカキ， ネズミモチが多く出現する。最大樹高の樹種はヒサカキの 3.0mであった。 南岳火口から約

2

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凶離れたプロットの中・上層ではヒ サカキ，ヤブニッケイ，タブノキが，下層・林床ではヒサ

52 寺本行芳・下川悦郎・地頭菌隆 A O 品 。 品 。 品 。 品 H V 白 0 4 0 4 噌 守 h a ( N E O O F ¥ )

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桜島南岳火口からの距離

(km)

図

-5

アミダ川流域における桜島南岳火口からの距離に対する木本植物の個体数および蓄積量 南岳火口から約3.2lan離れたプロットの中・上層ではタ ブノキ，ヒサカキ，ヤブニッケイが，下層・林床ではハク サンボク，ヤブツバキ，ヒサカキが多く出現する。最大樹 高の樹種はタブノキの13.1mであった。 南岳火口から約3.4lan離れたプロットの中・上層ではタ ブノキ，ヒサカキ，ハクサンボクが，下層・林床ではハク サンボク，ネズミモチ，タブノキが多く出現する。最大樹 高の樹種はタブノキの13.4mであった。 南岳火口から約3.5lan離れたプロットの中・上層ではタ ブノキ，マテバシイが，下層・林床ではマテパシイ，タブ ノキ，ハクサンボクが多く出現する。最大樹高の樹種はタ ブノキの12.9mであった。 図 -

5

は，各プロットにおける木本植物の個体密度(100 m'当たりの個体数)および蓄積量を，桜島南岳火口から の距離に対してプロットしたものである。木本植物の個体 密度および蓄積量(幹材積)は，南岳火口からの距離が離 れた桜島の噴火活動の影響が小さな地点ほど増加している。

アミダ川流域における火山灰堆積の状況

調査地における土壌断面の観察によると，噴火活動が活 発化した1972年以降の降下火山灰層は，活動の盛衰を反映 して活動が活発な期間 (1972-1993年)と穏やかな期間 (1994-2005年)の 2つに区分でき，各層厚の測定が可能 である。活動が穏やかな期間 (1994-2005年)の火山灰層 はやや腐植化が進んでいるため，活動が活発な期間(1972 -1993年)のそれに比べ軟らかい。 図 -6は，アミダ川流域で植生調査を実施した 7地点の プロットにおいて，噴火活動が活発な期間 (1972-1993年) と穏やかな期間(1994-2005年)に降下堆積した火山灰層 厚の測定値を，桜島南岳火口からの距離に対してプロット したものである。なお図-6縦軸の火山灰堆積厚は，活動 が活発な時期および穏やかなそれにおける年平均値で示し ている。図-6によると，両期間における年平均での火山 灰堆積厚は南岳火口から離れるにつれて小さくなる傾向に ある。南岳火口から同じ距離で両期間を比較すると，活動 が活発な期間における年平均での火山灰堆積厚は，穏やか な期問におけるそれの約3.0-6 ところで， Shimok:awa阻dT阻iguchi (1983) は，桜島北 側斜面において，噴火活動が活発な1972-1983年の聞に降 下堆積した火山灰層厚を桜島南岳火口からの距離に対して プロットし，火山灰層厚は南岳火口から離れるにつれて小 さくなることを示した。彼らの測定結果は，本研究で得ら れたそれと符合する。 図-7は，アミダ川流域において噴火活動が活発な期間 (1972-1993年)と穏やかな期間(1994-2005年)に降下 堆積した火山灰層の乾燥密度を，桜島南岳火口からの距離 に対してプロットしたものである。乾燥密度は，活動が活

桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植生回復および、火山灰堆積の状況 53

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アミダ川流域における桜島南岳火口からの距離に対する火山灰の堆積層厚 (円 EO¥ 切

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桜島南岳火口からの距離

(km)

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図-7 アミダ)11流域における桜島南岳火口からの距離に対する火山灰層の乾燥密度 発な期間と，穏やかなそれの火山灰層からそれぞれ直径55 m mX高さ 60mmの鋼製円筒を用いて不撹乱試料を採取し 求めたものである。試料は，雨期間の火山灰層から場所を 違えてそれぞれ4箇所採取し 4箇所の平均値を乾燥密度 とした。なお，乾燥密度の測定試料の採取を行う際の土壌 断面は，図 6において火山灰層厚の測定を行った断面で ある。図-7によると，火山灰層の乾燥密度は雨期間とも に南岳火口からの距離が大きくなるにつれて小さくなる傾 向にある。これは，南岳火口からの距離が離れるほど噴火 活動の影響が小きくなり，植生が回復していること(図-5 )と関係している。火山灰層の乾燥密度は噴火活動の盛 衰の影響を受けて変化しており，活動が活発な時期では 1. 30~ 1.45g/cm3 (平均1.37g/cm₃₎，活動が穏やかなそれで は1. 24~1. 33g/cm3 _{(平均1.27g/cm}3) となっている。活動が 穏やかな期間の方が火山灰層の空隙率が大きい。 図 -8は，アミダ川流域における噴火活動が活発な期間 (1 972~1993年)と穏やかな期間(1 994~2005 年)に降下 堆積した火山灰層の中央粒径を，桜島南岳火口からの距離 に対してプロットしたものである。雨期間における中央粒 径は，図 7の両期間で採取した 4箇所の不撹乱試料をひ とまとめにし，粒度分析を行って求めた。図-8によれば， 両期間における火山灰層の中央粒径は南岳火口からの距離 が大きくなるにつれて小さくなる傾向にあるO 南岳火口か ら同じ距離で比較すると，中央粒径は活動が穏やかな期間

54 寺 本 行 芳 ・ 下 川 悦 郎 ・ 地 頭 薗 隆

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桜島南岳火口からの距離

(km)

図

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アミダ川流域における桜島南岳火口からの距離に対する火山灰層の中央粒径 の火山灰層の方が小さい。火山灰層の中央粒径を南岳火口 からの距離が約2.5-3.5lanの範囲で比較すると，活動が活 発な時期では0.14-0.23mm (平均0.18mm)，活動が穏やか な時期では 0.12-0.20mm (平均0.15mm) となり，活動が 穏やかな時期の方が小さい。 アミダ川流域では，桜島の噴火活動の影響の受け方が大 きな南岳火口からの距離が近い地点ほど森林植生の回復状 態は悪く，火山灰の影響をより大きく受けていた。一方， 噴火活動の影響の受け方が小さな南岳火口からの距離が近 い地点ほど森林植生の回復状態は良く，火山灰の影響は小 きかった。寺本ら (2005a，2005b) は，桜島西側斜面に位 置する引ノ平川流域と北側斜面に位置する西道川流域にお いて，噴火活動が穏やかになるほど，さらに活動の影響の 受け方が小さな流域ほど森林植生の回復状態が良いことを 確認している。寺本ら (2005a，2005b) の結果は，本研究 の測定結果と符合する。

引 用 文 献

鹿児島県消防防災課(1978-2005) 観測資料 林野庁計画課編(1970) 立木幹材積表(西日本編). 267 -282pp，日本林業調査会 Shimokawa E. and T叩iguchiY. (1983) Sediment yield from hil1side slope of active volcanoes. Proc. Symp. on Erosion Con位。1inVo1canicAreas， Seattle， July 1982. Public Works Research Institute 155-181 下

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悦郎・地頭薗隆(1987) 火山灰の被覆が火山体の侵食 速度に及ぼす影響一桜島火山を中心にして一.地形 8(4): 269-286 寺本行芳・下川悦郎・地頭薗隆 (2005a) 桜島における噴 火活動の違いが表面侵食による侵食速度に及ぼす影響. 砂防学会誌 57(5) : 65-68 寺本行芳・下川悦郎・地頭薗隆 (2005b) 桜島の噴火活動 が植生の生長と侵食速度に及ぼす影響.鹿大

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寅研報 32: 9-15

桜島アミダ川流域における噴火活動の衰退に伴う植生回復および火山灰堆積の状況 55 要 旨 本論では，桜島アミダ川流域で実施した調査結果に基づき，噴火活動の衰退に伴う植生回復状況，火山灰堆積の状況およ びその土壌・土質と物理特性について検討した。得られた結果は次の通りである。 (1)木本植生の個体密度および蓄積量は，噴火活動および火山灰の影響が小さくなるほど増加する傾向にある。 (2) 南岳火口から約2.5-3.5kmの範囲で比較すると，噴火活動が活発な期間(1972-1993年)における年平均での火山灰層 厚の平均値は，穏やかな期間 (1994-2005年)におけるそれの約3.0-6.0倍(平均4.6倍)である。 (3) 南岳火口から約2.5-3.5加1の範囲で、比較すると，噴火活動が活発な期間(1972-1993年)における火山灰層の乾燥密度 は1.30-1.45g1cm' (平均1.37g1cm')，穏やかな期間(1994-2005年)におけるそれは1.24-1.33g/cm' (平均1.27g1cm') であ り，活動が穏やかな時期における火山灰層の空隙率が大きい。 (4)南岳火口から約2.5-3.5kmの範囲で比較すると，噴火活動が活発な期間(1972-1993年)における火山灰層の中央粒径 は0.14-0.23mm (平均0.18mm)，穏やかな期間(1994-2005年)におけるそれは0.12-0.20mm (平均0.15mm) であり， 活動が穏やかな時期の方が小さい。