近年日本ではニホンジカ(以下，シカ)の個体数増加によって森林下層植生の採食圧が高まり，各地で深刻な植生衰退を招いている。シカによる下層植生の衰退は，窒素吸収量の減少によって窒素流出量が増大するだけでなく，土壌被覆効果が低下することにより，降雨時に直接流出が増加して窒素流出パターンが変化する可能性が考えられる。本研究は，京都大学芦生研究林の冷温帯針広混交天然林で行った。2006年6月に13ha全周を防鹿柵で囲った集水域と，それに隣接する19haの対照集水域において，それぞれ5地点ずつ渓流水を毎月平水時に採水した。また，各集水域末端において2010年から2011年にかけて降雨時に1-2時間間隔で採水した。水質は，土壌から渓流へと流亡しやすい窒素形態である硝酸態(NO₃^-)に着目し，その濃度をイオンクロマトグラフ法で，窒素及び酸素の安定同位体を脱窒菌法によって測定した。平水時のNO₃^-濃度は，防鹿柵集水域において，柵設置後から年々低下する傾向を示した。一方，降雨出水時においてNO₃^-濃度の常に高い対照集水域と，防鹿柵集水域間の濃度差をとると，植物の展葉期，成長期，落葉期で降雨に対して異なる応答を示した。すなわち，下層植生の存在が，降雨時に流出するNO₃^-の流出パターンに季節性を与えることが示された。NO₃^-の窒素・酸素安定同位体比は，平水時，降雨時とも両集水域間で有意な差が認められなかった。降水と渓流水の酸素同位体比の違いから推定される，渓流水中のNO₃^-の降水寄与率は出水時においても10%未満であった。このことから，シカによる下層植生の衰退によって，降雨のNO₃^-の直接流出量が増加するのではなく，土壌微生物によって生成されたNO₃^-のうち吸収されず余剰となった分が，渓流へと流出することが分かった。