河川水養分濃度の予測のための土地利用解析と養分収支法の適用

• Project/Area Number: 04F04428
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Hokkaido University
• Host Researcher: 波多野 隆介 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授
• Foreign Research Fellow: WOLI Krishna Prasad 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 河川水質 / 富栄養化 / 畑作混合地域 / 酪農地域 / 平水時 / 融雪期 / 窒素 / リン / 土地利用 / 河川水 / 流域 / 融雪 / 水質

Research Abstract

農業活動による河川への窒素流出が水圏への富栄養化の問題となっている。土地利用が異なる2流域において融雪期及び平水時の河川水質を評価することを目的とした。研究対象地域は、酪農地域である興部と畑作畜産混合地域である網走とした。網走で69、興部で50ヶ所で2005年4月中旬の融雪期と8月中旬の平水時に河川水サンプリングを行い、TN、No_3-N、Si濃度を測定した。ArcGISのHydrology Modellingを用い、全ての地点の流域面積を見積もり、支流域における草地を含む畑地面積割合を計算した。結果は、両流域とも河川流量およびTN濃度は、平水時より融雪期に1%水準で有意に高まった。融雪期に網走でTN最大濃度は26mgL^<-1>あったが、興部で3mg^<-1>以下と低いレベルを示した。Si濃度は、網走より興部で有意に低い値を示し、TN濃度と異なり、流量が増加する融雪期に濃度が低下する傾向が見られた。そのため、Si/TNモル比は、特に融雪期において富栄養化ポテンシヤルとなる閾値(2.7)に近いか下回る地点が多かった。興部ではNO_3-N濃度は平水時に0.6mgL^<-1>以下になったが、網走では、2-3mgL^<-1>まであった。融雪期になると、その値は興部では1mgL^<-1>を超える地点も見られ、網走では4地点で環境基準値である10mgL^<-1>を超えた。両地域とも平水時におけるNO_3-N濃度と流域内での草地を含む畑地面積割合の間に有意な正の相関が見られたが、その関係の傾きあるいはNO_3-N濃度に対する畑地面積割合のインパクトの強さは興部より網走で2.7倍大きかった。この結果は、畑作畜産混合地域でNO_3-N濃度が酪農流域よりも高いという以前の結果と一致した。結論として、NO_3-N濃度に対する畑地面積割合のインパクトの強さは土地利用パタンによって異なり、平水時より融雪期には農耕地や牧草地からの窒素流出が多いため、年間流出量を見積もるとき降雨や融雪期におけるモニタリングが重要であることが明らかになった。