，FFP
第4節 モデル解析
さらに， [3.14]式は本論における調査固場と土性の類似した重粘土地帯の福 岡県筑後市のデータに適用され， 実演iJ値とよく一致することが確かめられてい る.
ここでは， 日平均気温は， 1984年麦作期と1985 年麦作期に佐賀市で観測 したものを使用して， 図- rn -3 に示すように[3.14]式で推定した日平均地温 を窒素循環モデルの温度条件として与える.
図- rn
-
4に本解析で用いたGA(単純GA)の処理手順を示す.〈開 始〉
手)1頂1 :初期生物集団の発生
(
手取:各個体の適応度の計算)
↓
手JI慎3:淘汰および増殖の実行 手)1頂4:遺伝子型の交又の実行
図- rn -4 単純GAの計算手順
本論でパラメータ推定のために対象としたデータは， 麦作期間内の調査回数 が多く水質変動特性が明確な1985年麦イ乍の暗渠排水の水質とする. なお， 排 水量は実測値を使用した.
表- rn -6 計算に使用したパラメータ
αl F 0.15 θi 11.950
αゥ' 0.15 θ， 12.000
α3F 0.5 θ3 5.000
βl F 0.51 x 10・2 θ斗 8.900
β2F 0.17x10・3 θ3 6，500 β3F 1.0 θ6 10，550
ß/ 0.44 θ7 12.000
γl' 0.94x10・3 θs 9，800
Y2 0.79x 10.1 θ9 5.100
Y3' 。 。 θ10 6.800
ε 0.12x 10・l λ 0.04
84
一一計算値 実測値
•
•
70 60 50 40 30 20 10
(-ー一切E)制縦一Zlト
200
50 100 150
施肥後の経過日数(日)
。
。
麦作期間内の暗渠排水の窒素濃度( 1985年麦作) 図- m-5
‘aEa『・
•• 4EE』，.
•
•
•
• •
、 •
10
10-2 100
ハHU
(7活力・切さ酬淀川判抹お
10-2 10-1 100 10
実浪IJ負荷量(kg.day-1 ) 10-3
10-3
暗渠流出負荷量の計算値と実測値との比較
85 図- rn -6
(7一切E)制純一Zlト
一一計算値 実測値
•
•
•
70 60 50 40 30 20 10
50 100 150 200 施肥後の経過日数(日) G
O
麦作期間内の暗渠排水の窒素濃度( 1984年麦作)
1 ••
4EBEE-•
•
•
•
•
100
暗渠流出負荷量の計算値と実測値との比較
七園・・・・・・・ ・ ・・・・・七「竺 J二
10-1 100
10-2
10-2 10-1
実浪11負荷量(kg・day-l) 10-3
10-3
86 図- rn -8
図- rn - 7
(一ー活℃・笠)酬淀川判靴店
その結果， 探索された最適ノミラメータは表-m-6に示すとおりであった.
易分解性有機態窒素の難分解性有機態、窒素への移行比速度は， Rutherfordら (1992)の使用した active有機物からstable有機物への移行比速度の値と近い
ものとなった. また， 硝酸態窒素の脱窒反応は無視してよいと考えられた.
探索された最適ノミラメータのもと で計算された暗渠排水の T-N濃度の結果 を図-m-5に， また図-m-6には実測した暗渠流出負荷量とモデルによっ て推定される負荷量の比較を示す. これらは T-N濃度の麦作期間内変動を精 度良く再現しており， 推定された負荷量も実測値によく適合している.
2 )モデルの検証
続いて， 1985年麦作期のデータを使用して同定されたパラメータと同ーの 値を使って 1984年麦作に適用する. その結果， 麦作期間内のT-N濃度変動は 図- m-7に示すように， その傾向をよく再現していることがわかる. また，
図- m-8に示した流出負荷量についても実測値とほぼ満足される精度で適合 する結果となっている.
3 )モデル考察
モデル解析によって現地圃場では 実測できない各態窒素の時系列的変動につ いて定量的に考察を行う.
図-m-9---図-皿-10 に 1984 年および 1985年の麦作期間中の土層内の 計算された各態窒素量の変動を示す. 硝酸態、窒素量は両年ともに施肥直後 から 上昇し， 施肥後 60日程度で最大値となるが， その後， 急速に減少している.
硝酸態窒素量の上昇は施肥された アンモニア態窒素の硝化と尿素の加水分解に 続くアンモニア態窒素の硝化および有機物の無機化によるものであり， 施肥後 60日から約140日までの減少は， この期間が作物吸収速度が増大する時期に 相当すること から， 主として作物吸収と圃場排水によるものである. 特に， 1 985年麦作期では圃場排水による硝酸態、窒素の流出が大きく寄与している と考 えられる.
また， 140日以降のアンモニア態窒素， 硝酸態窒素の生成は主に有機物の無 機化によるものであることが推察される.
87
Ah 一一一一一一一一 m ..1 -
-圃園・・・・・・・・・・・・・・
一一4.5
ト\
難分解性有機態窒素 1 2004
J2 3.5 150�
、二ーζノ
目描制
2 5 3 1 0 0i速 j酬縦 t浪
e
2 M
護援
1 .5 500.5
。 。
。 50 100 150 200
施肥後の経過日数(日)
図- III -9 土層中の各態窒素量の変動(1984年麦作)
4.5
h
難分解性有機態窒素 1 200150�
、二】〈ノ
100 �� 恢酬
5o ji速 浪e
�
0.5
。 ーー‘ーー『ーーー』a 、---...一一-tJ--vr""， l o
。 50 100 150 200
施肥後の経過日数(臼)
図- III -10 土層中の各態、窒素量の変動(1985年麦作)
88
a企』← 一 一一一 一 一一 一 一一一一 ...I �
園田・・・・・・・・・・・・・・・ .， 二 三
第E章の調査結果から， 土層中の硝酸態窒素量の変動についてアンモニア態 窒素の硝化速度と硝酸態窒素の有機化速度との関係で考察を行っているが，
章におけるモデル解析による分析から定量的に考察できる.
0.30 デ0.25
〉、ro
3
0 20二ζ
制0.15
2
0101区0.05 0.00
0 50 100 150
施肥後の経過日数(日)
16 14
12� 二:t:::
1 0 '--' 8