微生物を含めた環境トレーサーで古生層山地小流域における斜面地下水動態を探る

使用包括微生物在内的环境示踪剂探索小型古生代山盆地斜坡地下水动态

• 批准号: 22K05733
• 负责人: 細田 育広
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05733/
• 关键词: 古生層; 寡雨; 古細菌; 降雨流出過程; 風化帯; 斜面地下水; 環境トレーサー

水文観測を開始するとともに、出水時の変動を評価するための準備として、対象流域における微生物情報の基底的状態の確認を主としておこなった。山麓露場における2022年の降水量は、過去86年間で8番目に少ない800mm台の寡雨年となった。このため表層土壌水分は、斜面上部(#1)では6月以降概ね-100kPa以下で推移し、10月中に斜面中部(#2)で-200kPaまで、斜面下部(#3)でも-70kPaまでそれぞれ低下した。斜面地下水位は、7月末から観測を開始した#3では大きな降雨イベントに際して上昇がみられたが、#1では地下水面が現れることなく、通年地下水面が維持されることの多い#2でも降雨に対する反応が徐々に小さくなり、11月下旬には観測井の底以下となった。流域の乾燥が進む経過の中で盛夏の8月中旬に採取した#1-3における表層土壌および観測井の底土、斜面山脚湧水点表土、および量水堰堤直上の渓流水の細菌叢解析の結果、古細菌の組成率は#1井戸底土と渓流水で10%前後と他の試料に比べて2倍以上多かった。#1井戸底ではアンモニア酸化・中温タイプと比定されるクレン古細菌、渓流水ではクレン古細菌への寄生に特化したとされるナノ古細菌が主体という違いが認められた。前者は井戸底を含めた土の古細菌の主体をなす一方、後者は#3井戸底土および湧水点表土でもわずかに出現した。さらに流域の乾燥が進んだ11月下旬の流域内数地点の渓流水からも同目のナノ古細菌が3%以上の組成率で検出され、上流ほど組成率が高い傾向が認められた。ほぼ止水状態の山脚湧水における組成率はわずかであり、地下水が渓流中に流出している場合にナノ古細菌の組成率が高くなる可能性が示唆された。出水時の動的な条件下で組成率の変動が確認できれば、斜面地下水動態を探る有効な手がかりを得られるものと考えられた。

除了开展水文观测外，主要是确认目标流域微生物信息的基本状况，为评估洪水期间的波动情况做准备。 2022年山脚开阔田地降水量在800毫米范围内，为86年来第八低。因此，6月份以来，上坡（#1）地表土壤湿度总体保持在-100kPa以下，10月中坡（#2）地表土壤湿度达到-200kPa，下坡（#3）地表土壤湿度达到-70kPa。各有所减少。在7月底开始观测的#3中，在大降雨期间观察到斜坡上的地下水位上升，但在#1中没有出现地下水位，甚至在#2中也经常出现地下水位上升。全年保持无降雨，对水的反应逐渐减弱，到11月下旬已低于观测井底部。仲夏流域持续干旱，8月中旬采样，对#1-3水坝正上方表土、观测井底土、坡脚泉表土、山涧水进行细菌区系分析。结果，#1井底土壤和山涧水中的古菌组成比例约为10%，是其他样品的两倍多。在 #1 井底部观察到了差异，其中大多数细菌是 Crenarchaea，被确定为氨氧化型和嗜温型，而在溪水中，主要细菌是 Nanoarchaea，据说是专门用于寄生 Clarcheaea。前者是包括井底在内的土壤中的主要古菌，而后者则少量出现在#3井的底部土壤和泉水点的表土中。此外，在11月下旬盆地干燥时，在流域内的几个地点的山溪水中检测到了同目纳米古菌，其组成率为3％或以上，并且观察到组成率趋于上游更高。山治贺泉水几乎是静态的，其成分比例很小，这表明当地下水流入山涧时，纳米古菌的成分比例可能更高。人们认为，如果能够在洪水过程中的动态条件下确认成分比的变化，就有可能为研究边坡地下水动态提供有效的线索。