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

通过先进稻田利用技术阐明人为地下水位波动对流域养分径流的影响

基本信息

批准号：
13J07499
负责人：
清水裕太
金额：
$ 2.53万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在这项研究中，为了阐明高级稻田利用技术对盆地，大豆和冬小麦的水和材料循环的影响，使用配备有地下水位控制系统（FOEAS）的溶液计种植，并测量了水和材料流入环境的量，并使用水文模型携带评估。在大豆种植期间，地下水水平分为两种重复的模式：①-60cm段，②-30cm部分（FOES标准）和③水位变化部分，并且在冬季小麦种植期间所有这些都设置为-60cm。由于观察结果，在地下水水平较高的情况下，废水中的硝酸浓度变得较低。地下水中氧化还原电位，碳酸氢盐离子浓度和硝酸稳定的同位素比分析的分析结果支持了反硝化反应，并且认为溶解受精的氮在地下水表面附近的硝化作用被认为是氮酸浓度降低的原因。氮径流量通过将氮浓度乘以置换量获得，在大豆培养期间③>①>②的含量较高。 ③是最常见的结果，表明由于地下水水平的波动，土壤中的有机物分解可能已加速。种植冬小麦时，水和降水量较低，因此氮径流低于种植大豆时。从上述结果中可以证实，与靠近稻田接近的地下水水平相比，通过使用泡沫保持较高的地下水水平可以抑制氮径流量，当时将典型的水下涵洞当作稻田用作田间土地。此外，我们使用SWAT模型在盆地量表上进行了影响评估，该模型引入了模拟泡沫的地下水位控制功能的子模型。当将泡沫（施加-30 cm的标准地下水水平设置）引入盆地内的所有稻田（单作物）时，随着作物旋转的引入，盆地的营养径流显示出6-9％的增加，而作物产量显着增加。

项目成果

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水理生態系モデルを用いた河道上小規模貯水池での栄養塩トラップ量推定と栄養塩貯留―放出を制御する水深・流速の評価

使用水文生态系统模型估算河道小型水库的营养物捕集量和营养物储存量 - 评估水深和流速以控制释放

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hosono;T.;Lorphensriand;O.;Onodera;S.;Okawa;H.;Nakano;T.;Yamanaka;T.;Tsujimura;M.;Taniguchi;M.;嶋田隆広;清水裕太・小野寺真一・齋藤光代
通讯作者：
清水裕太・小野寺真一・齋藤光代

Effect of climate change on flood events as a major driver of nutrient transport in western Japan

气候变化对洪水事件的影响是日本西部养分输送的主要驱动因素

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
IAHS Publication
影响因子：
0
作者：
Shimizu;Y. and Oonodera;S.
通讯作者：
S.

Effects of dam construction on sediment phosphorus variation in a semi-enclosed bay of the Seto Inland Sea, Japan

DOI：
10.1016/j.ecss.2013.10.009
发表时间：
2013-12
期刊：
Estuarine Coastal and Shelf Science
影响因子：
2.8
作者：
G. Jin;S. Onodera;Atsuko Amano;M. Saito;Y. Shimizu;Takaharu Satou
通讯作者：
G. Jin;S. Onodera;Atsuko Amano;M. Saito;Y. Shimizu;Takaharu Satou

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

安装地下水位控制系统的田间大豆和小麦种植期水平衡

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
齊藤由倫;田子博;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
通讯作者：
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

地下水位制御システム設置枠圃場におけるダイズ・コムギ作付け時の窒素流出特性

地下水位控制系统田间大豆、小麦种植过程中氮素径流特征

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahashi;H.;Ban;M.;Osawa;H.;Nakanishi;J.;Sumioka;H.;& Ishiguro;H.;清水裕太・笠原賢明・松森堅治・望月秀俊・松森堅治・竹田博之・石川直幸・奥野林太郎
通讯作者：
清水裕太・笠原賢明・松森堅治・望月秀俊・松森堅治・竹田博之・石川直幸・奥野林太郎