Development of simulation optimization model for environmentally-sound fertilizer application in inclined farm land

• Project/Area Number: 19780194
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Agricultural information engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: TAKEUCHI Junichiro Kyoto University, 大学院・農学研究科, 助教 (20362428)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,910,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2009: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2007: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 環境調和型農林水産 / 水循環 / 農業工学 / 施肥管理 / シミュレーション / 精密農業 / 地形連鎖 / 数値モデル / 最適施肥設計 / 窒素動態モデル / 灌漑スキーム

Research Abstract

A simulation-optimization model that decides the optimal date and amount of fertilizer application from past meteorological data and a plant-growth model was developed. And a decision support system that decides the application date executed actually based on both the schedule proposed by the simulation-optimization model and weather forecasts was also developed. It was shown that this system could control the nitrate leaching effectively through simulations.

Research Products

• [Journal Article] Model-based optimal design of land use arrangement for environmentally sound watershed management (2008)
  • Author(s): Takeuchi, J., T. Izumi, T. Kawachi, K. Unami, S. Maeda
  • Journal Title: Journal of Rainwater Catchment Systems 13(peer reviewed) Pages: 29-33
  • NAID: 110006622701
• [Journal Article] An inverse method to estimate soil hydraulic properties in saturated-unsaturated groundwater flow model (2008)
  • Author(s): Izumi, T., J. Takeuchi, T. Kawachi, K. Unami, S. Maeda
  • Journal Title: Journal of Rainwater Catchment Systems 13(peer reviewed) Pages: 23-28
  • NAID: 110006622700
• [Journal Article] Model-based Optimal Design of Land Use Arrangement for Environmentally Sound Watershed Management (2008)
  • Author(s): J. Takeuchi, T. Izumi, T. Kawachi, K. Unami, and S. Maeda
  • Journal Title: Journal of Rainwater Catchment Systems 13 Pages: 29-33
  • NAID: 110006622701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Inverse Method to Estimate Soil Hydraulic Properties in Saturated-unsaturated Groundwater Flow Model (2008)
  • Author(s): T. Izumi, J. Takeuchi, T. Kawachi, K. Unami, and S. Maeda
  • Journal Title: Journal of Rainwater Catchment Systems 13 Pages: 23-28
  • NAID: 110006622700
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 山地-扇状地流出系のスペクトル解析 (2009)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 今川智絵, 河地利彦
  • Organizer: 農業農村工学会京都支部第66回研究発表会
  • Place of Presentation: 富山県民会館
  • Year and Date: 2009-11-05
• [Presentation] 山地-扇状地流出系のスペクトル解析 (2009)
  • Author(s): 竹内潤一郎
  • Organizer: 第66回農業農村工学会京都支部研究発表会
  • Place of Presentation: 富山県民会館
  • Year and Date: 2009-11-05
• [Presentation] 扇状地地下水の降水に対する期別変動特性 (2009)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 今川智絵, 武馬夏希, 河地利彦
  • Organizer: 日本雨水資源化システム学会第17回研究発表会
  • Place of Presentation: アートシアターいしかわ
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] 扇状地地下水の降水に対する期別変動特性 (2009)
  • Author(s): 竹内潤一郎
  • Organizer: 日本雨水資源化システム学会第17回研究発表会
  • Place of Presentation: 石川県金沢市アートシアターいしかわ
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] 短・中期天気予報を用いた最適な施肥管理のための意思決定支援モデル (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎, V.S. Fujiwara, 河地利彦
  • Organizer: 農業農村工学会京都支部第65回研究発表会
  • Place of Presentation: 福井県県民ホール
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] 短・中期天気予報を用いた最適な施肥管理のための意思決定支援モデル (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎, Violeta S. Fujuwara, 河地利彦
  • Organizer: 農業農村工学会京都支部第65回研究発表会
  • Place of Presentation: 福井市地域交流プラザ
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] 飽和-不飽和地下水流の陽的な数値解析における安定性と質量保存 (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 河地利彦, 武馬夏希
  • Organizer: 日本雨水資源化システム学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 鶴岡産業会館
  • Year and Date: 2008-11-01
• [Presentation] 飽和-不飽和地下水流の陽的な数値解析における安定性と質量保存 (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 河地利彦, 武馬夏希
  • Organizer: 日本雨水資源化システム学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 鶴岡市産業会館
  • Year and Date: 2008-11-01
• [Presentation] Mixed-Form Richards式のための要的スキームの開発 (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 河地利彦, 泉智揮
  • Organizer: 平成20年度農業農村工学会大会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2008-08-26
• [Presentation] Optimization of fertilizer application and irrigation to control nitrate leaching (2008)
  • Author(s): Fujiwara, V.S., J. Takeuchi, T. Kawachi
  • Organizer: 平成20年度農業農村工学会大会講演会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2008-08-26
• [Presentation] 非等温地下水浸透流における不飽和透水係数の同定手法 (2008)
  • Author(s): 泉智揮, 竹内潤一郎, 河地利彦
  • Organizer: 平成20年度農業農村工学会大会講演会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2008-08-26
• [Presentation] Optimization of Fertilizer Application and Irrigation to Control Nitrate Leaching (2008)
  • Author(s): Violeta S. Fujiwara, Junichiro Takeuchi, and Toshihiko Kawachi
  • Organizer: 平成20年度農業農村工学会大会講演会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2008-08-26
• [Presentation] 硝酸態窒素溶脱抑制のための最適施肥設計 (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎
  • Organizer: 平成19年度農地・水資源研究部会「農業・農村地域の環境に配慮した流域水質管理」
  • Place of Presentation: 農林水産技術会議事務局筑波事務所
  • Year and Date: 2008-03-13
• [Presentation] 硝酸態窒素溶脱抑制のための最適施肥設計 (2008)
  • Author(s): 竹内潤一郎
  • Organizer: 平成19年度農地・水資源研究部会「農業・農村地域の環境に配慮した流域水質管理」
  • Place of Presentation: 農業工学研究所
  • Year and Date: 2008-03-13
• [Presentation] Modeling of water and nitrogen cycle in a non-isothermal crop field soil (2007)
  • Author(s): Fujiwara, V.S., J. Takeuchi, T. Kawachi
  • Organizer: 平成19年度農業農村工学会応用水理研究部会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] Modeling of Water and Nitrogen Cycle in a Non-Isothermal Crop Field Soil (2007)
  • Author(s): V. S. Fujiwara, J. Takeuchi, and T. Kawachi
  • Organizer: 平成19年度農業農村工学会応用水理研究部会研究発表会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] 現場観測に基づいた不飽和透水係数に関する逆解析手法 (2007)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 泉智揮, 河地利彦
  • Organizer: 日本雨水資源化システム学会第15回研究発表会
  • Place of Presentation: 宮崎土地改良会館
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Presentation] 現場観測に基づいた不飽和透水係数に関する逆解析手法 (2007)
  • Author(s): 竹内潤一郎, 泉智揮, 何地利彦
  • Organizer: 第15回日本雨水資源化システム学会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Remarks] 大石智史(2009)畑地土壌における水・熱・窒素連成モデルの開発とパラメータ同定, 京都大学卒業論文, p. 55
• [Remarks] Fujiwara, S.V. (2008) Decision- support model for optimal fertilizer application and irrigation using short- and medium-term weather forecasts, Kyoto University Master Thesis, p. 55