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2015 年度 実績報告書

水田高度利用技術による人為的地下水位変動が流域の栄養塩類流出に及ぼす影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J07499
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

清水 裕太  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 西日本農業研究センター・生産環境研究領域, 研究員

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード物質循環 / 水文流出モデル / 窒素 / 地下水位制御システム / 水田輪作
研究実績の概要

本研究は水田高度利用技術導入が流域の水・物質循環へ与える影響を解明するため、地下水位制御システム(FOEAS)が設置されたライシメーターを用いてダイズ及び冬コムギを作付けし、環境中への水・物質流出量を測定し、水文流出モデルによって評価を行った。ダイズ作付期間中は地下水位を①-60cm区、②-30㎝区(FOEAS標準)、③水位変動区の2反復3パターンに区分し、冬コムギ作付期間中は全て-60cmとした。観測の結果、地下水位を高く設定した②の条件において排水中の硝酸濃度は低くなった。地下水中の酸化還元電位、重炭酸イオン濃度、硝酸の窒素・酸素安定同位体比分析の分析結果が脱窒反応を支持したことから、溶脱した施肥窒素が地下水面近傍で脱窒したことが硝酸濃度低下の要因と考えられた。窒素濃度に排水量を乗じた窒素流出量は、ダイズ作付期間中は③>①>②の順番で多い結果となった。③は最も多い結果となり、地下水位の変動に伴って土壌中での有機物分解が促進された可能性を示した。冬コムギ作付け時では、給水量および降水量が少ないため窒素流出量はダイズ作付け時よりも少なかった。以上の結果から、水田を畑地として利用した時に一般的な暗渠が設置された水田に近い地下水位に比べて、FOEASによって地下水位を高く保つことで、窒素流出量を抑制できることが確認された。そして、FOEASの地下水位制御機能を模したサブモデルを導入したSWATモデルを用いて流域スケールでの影響評価を行った結果、流域内の水田(単作)全てにFOEAS(標準地下水位設定-30cmを適用)を導入した場合、流域からの栄養塩流出量は輪作の導入に伴って6~9%の増加傾向を示した一方で、農作物収穫量は大きく増加した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Estimation of Nutrient Fluxes from Suburban Watersheds in Japan using the SWAT Model: Current Issues and Future Directions2016

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, and K. Matsumori
    • 雑誌名

      The Challenges of Agro-Environmental Research in Monsoon Asia, NIAES Series

      巻: 6 ページ: 227-235

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 水文流出モデルを用いた流域からのリン流出量推定の現状と課題2015

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・小野寺真一
    • 雑誌名

      地球環境

      巻: 20 ページ: 111-116

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of physical and morphometric factors on nutrient removal properties in agricultural ponds2015

    • 著者名/発表者名
      Saito M., S. Onodera, K. Okubo, S. Takagi, Y. Maruyama, G. Jin, and Y. Shimizu
    • 雑誌名

      Water Science and Technology

      巻: 72 ページ: 2187-2193

    • DOI

      10.2166/wst.2015.441

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Distribution, migration and potential risk of heavy metals in the Shima River catchment area, South China2015

    • 著者名/発表者名
      Gao L., J. Chen, C. Tang, Z. Ke, J. Wang, Y. Shimizu, and A. Zhu
    • 雑誌名

      Environmental Science Processes and Impacts

      巻: 17 ページ: 1769-1782

    • DOI

      10.1039/C5EM00156K

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact analysis of the decline of agricultural land-use on flood risk and material flux in hilly and mountainous watersheds2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, H. Takahashi, and K. Matsumori
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences

      巻: 370 ページ: 39-44

    • DOI

      10.5194/piahs-370-39-2015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of drought impact on groundwater recharge rate using SWAT and Hydrus models on an agricultural island in western Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Jin G., Y. Shimizu, S. Onodera, M. Saito, and K. Matsumori
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences

      巻: 371 ページ: 143-148

    • DOI

      10.5194/piahs-371-143-2015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of long-term nutrient loadings into a hyper eutrophic artificial lake in a lowland catchment, western Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, G. Jin, and M. Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences

      巻: 368 ページ: 337-342

    • DOI

      10.5194/piahs-368-337-2015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Estimation of sediment and nutrient fluxes from suburban watershed using SWAT2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, and K. Matsumori
    • 学会等名
      International SWAT-Asia Conference IV (SWAT-Asia IV)
    • 発表場所
      農林水産技術会議事務局つくば農林ホール(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-10-20 – 2015-10-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 地下水位制御システム設置枠圃場におけるダイズ・コムギ作付け時の硝酸流出特性2015

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・笠原賢明・望月秀俊・松森堅治・奥野林太郎
    • 学会等名
      2015 年度日本水文科学会学術大会
    • 発表場所
      国立研究開発法人産業技術総合研究所(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-10-09 – 2015-10-11
  • [学会発表] 地下水位制御システム設置枠圃場における設定地下水位と窒素流出量の関係2015

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・笠原賢明・松森堅治・望月秀俊・竹田博之・石川直幸・奥野林太郎
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2015 年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 地下水位制御システム設置枠圃場におけるダイズとコムギ作期間中の水収支2015

    • 著者名/発表者名
      笠原賢明・清水裕太・松森堅治・望月秀俊・竹田博之・石川直幸・奥野林太郎
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2015 年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 土地利用数値情報を用いた河川水質予測2015

    • 著者名/発表者名
      松森堅治・清水裕太・望月秀俊・石岡 厳
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2015 年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 流域からの窒素輸送に及ぼす農業用堰の影響2015

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・小野寺真一・大西晃輝・齋藤光代
    • 学会等名
      瀬戸内海研究フォーラムin奈良
    • 発表場所
      奈良県文化会館(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-04
  • [学会発表] 九州別府湾流域における窒素負荷量の長期変化について―窒素負荷モデル解析による2015

    • 著者名/発表者名
      白佳卉・小野寺真一・清水裕太・齋藤光代・金広哲
    • 学会等名
      瀬戸内海研究フォーラムin奈良
    • 発表場所
      奈良県文化会館(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-04
  • [学会発表] Estimation of sediment and nutrient fluxes into a coastal lake for a 100-year using SWAT model2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, G. Jin, and M. Saito
    • 学会等名
      XIX International Union for Quaternary Research Congress (INQUA)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-07-26 – 2015-08-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact analysis of the decline of agricultural land-use on flood risk and material flux in hilly and mountainous watersheds2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Y., S. Onodera, H. Takahashi, and K. Matsumori
    • 学会等名
      XXVI General Assemby in The International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
    • 発表場所
      プラハ市(チェコ)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Nutrients in groundwater and accociated processes in the coastal zone of the Pearl River Delta, China2015

    • 著者名/発表者名
      Chen J.Y., A. Zhu, Y. Shimizu
    • 学会等名
      XXVI General Assemby in The International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
    • 発表場所
      プラハ市(チェコ)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of drought impact on groundwater recharge rate using SWAT and Hydrus models on an agricultural island in western Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Jin G., Y. Shimizu, S. Onodera, M. Saito, and K. Matsumori
    • 学会等名
      XXVI General Assemby in The International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
    • 発表場所
      プラハ市(チェコ)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 中山間地流域における物質輸送に及ぼす耕作放棄地の影響評価2015

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・小野寺真一・松森堅治
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015 年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [図書] 第9章「窒素フローモデルを用いた地下への窒素負荷量の推定」、山下亜紀郎(編)『土地利用でみるアジアの都市化と自然環境』2016

    • 著者名/発表者名
      清水裕太・小野寺真一
    • 総ページ数
      133-156
    • 出版者
      筑波大学出版会

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公開日: 2016-12-27  

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