水生植物のバイオマス生産・栄養摂取過程のモデル化

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植物による吸収効果の予測技術確立のために,植物生育に関するモデルシミュレーションの検討を進めた。我が国などでは容易に入手することが可能な気象データ(日射量,気温)と,容易に測定が可能な水質データ(窒素及びリンなどの栄養塩濃度)を入力値として用いることに主眼を置きながら,環境要因の影響を加味した植物の生長(バイオマス生産)モデルを構築した。ロジスチックモデルに組み合わせる各サブモデルの選択は,各環境要因と生育速度の関係について既往の研究で提案されている多数のモデルについて,複数種の水生植物の生育における実測データについての再現性を比較することで最適なモデルを抽出し,これらを組み合わせることで進めた。必要なパラメータ値は,供試植物(ウキクサ,ホテイアオイ,ヨシ,ミソハギ)を種々の条件で栽培することで算出した。その結果,本モデルは,複数年の生育期のバイオマス生産を十分に再現した。続いて,植物ごとの栄養塩含有量の代表値あるいは,水質等からこれを予測するモデルを構築し,これらを生育モデルと組み合わせて栄養塩吸収除去能力を予測する手法を検討した。本研究で構築した栄養塩吸収除去モデルを用いて,野外にて長期間栽培された植物による栄養塩吸収蓄積量を十分に予測することに成功した。さらに,様々な維持管理条件の最適化において本モデルが有効であるのかを検討した結果,上述の浮遊並びに抽水性の供試植物のバイオマス収量が栽培密度の管理条件を変化させることで数倍もの大きな差を生じることを示した。また,気象等の条件が異なる地域に適用した際のシミュレーションによっても,各対象地域の気象条件や対象水の汚濁度を加味して,その条件に適用できる供試植物を選択する際に,本モデルを用いたシミュレーションが極めて有効であることを明らかにした。