近年の森林伐採や農耕地・市街地化といった流域全体にわたる土地利用変化は、河川へのNO₃^-負荷量を増大させると考えられるが、各土地利用におけるNO₃^-流出特性については明らかにされていない。水域生態系へのインパクトを最小限にする流域管理を考える上で、河川へのNO₃^-供給源を特定することは重要である。NO₃^-の窒素と酸素の安定同位体組成は供給源によって異なるため、NO₃^-供給源の評価に有用である。そこで本研究ではNO₃^-の窒素・酸素同位体比(δ¹⁵N、δ¹⁸O値)を利用して由良川流域におけるNO₃^-の供給源について評価するとともに、流域の土地利用が水質に及ぼす影響を推定することを目的とした。2010年4、7、8、11月に由良川流域の本流19地点、支流35点の計54地点で河川水サンプルを採取し、イオンクロマトグラフ法によってNO₃^-濃度を、脱窒菌法によってδ¹⁵N、δ¹⁸Oの測定を行った。また、各採水地点の集水域内の森林・農耕地・市街地などの土地被覆率を算出し、NO₃^-濃度や同位体比との関係について解析を行った。その結果、上流域で森林率が99%以上を占める採取地点ではδ¹⁵Nが低かったがNO₃^-濃度やδ¹⁸Oが大きくばらつき、NO₃^-濃度が低い地点ほどδ¹⁸Oが大きくなる傾向がみられた。このことから、森林では降水起源のNO₃^-の影響を強く受けることが示唆された。一方、NO₃^-濃度およびδ¹⁵Nは下流に行くほど上昇し、さらに森林率とは負の相関がみられた(4月：r = -0.54　7月：r = -0.48　8月：r = -0.75　11月：r = -0.33) (4月：r = -0.91　7月：r = -0.64　8月：r = -0.59　11月：r = -0.87)ことから、下流域では人為起源物資の流入が河川水のNO₃^-を規定していることが明らかとなった。