地中海に入る硝酸塩負荷へのタフナ集水域(アフリカ北西部)の寄与を評価するためのSWATモデルの適用

Applications of a SWAT model to evaluate the contribution of the Tafna catchment (north-west Africa) to the nitrate load entering the Mediterranean Sea.

• Amin Zettam
• Amina Taleb
• Sabine Sauvage
• Laurie Boithias
• Nouria Belaidi
• José Miguel Sanchez-Perez

抄録

水中の上昇した窒素濃度は地中海の河川の水質に影響を与える主要な問題の1つです。この研究の目的は(1)地中海に入る硝酸塩負荷へのTafna集水域の寄与を評価すること、(2)水域の硝酸塩濃度への農業の影響を定量化すること、(3)地下水に入る硝酸塩負荷を評価すること、(4)硝酸塩の保持における貯水池の役割を定量化することであった。本研究では、2003年から2011年までの期間にSWATモデルを適用した。放流量の校正は、Zettamら(2017)の先行研究に基づいて行った。NSE効率は0.421から0.75、Rは0.25から0.84、PBIASは3.68から39.42であった。硝酸塩負荷のシミュレーションは、NSEは0.48から0.65、Rは0.63から0.68の範囲であり、上流のサンプリングステーションでは満足のいくものであった。また、PBIASは全てのサンプリングステーションで満足のいく値であった(-36.30〜10.42)。下流のサンプリングステーションでは、毎月の硝酸塩負荷の校正は満足のいくものではなかった（NSEは-0.26から0.21、Rは0.02から0.25）。受精は集水地の主なNの入力であったが、主なNの出力は植物の取り込みであった。タフナ川は年間平均37～85.5tN年のNを地中海に運んだ。シミュレーションはまた、タフナ流域の貯水池が大量の硝酸塩、すなわちタフナ川によって年間輸送された硝酸塩の総量の平均62%を含むことを示した。

An elevated nitrogen concentration in water is one of the main problems affecting water quality in Mediterranean rivers. The objectives of this study were (1) to evaluate the contribution of the Tafna catchment to the nitrate load entering the Mediterranean Sea, (2) to quantify the impact of agriculture on the nitrate concentration in water bodies, (3) to evaluate nitrate loads entering groundwater, and (4) to quantify the role of reservoirs in nitrate retention. A SWAT model was applied during the period 2003 to 2011. The discharge calibration was based on a previous study by Zettam et al. (2017). NSE efficiencies ranged from 0.421 to 0.75, R ranged from 0.25 to 0.84, and PBIAS ranged from 3.68 to 39.42. The simulations of monthly nitrate loads were satisfactory in the upstream sampling stations, with NSE between 0.48 and 0.65 and R between 0.63 and 0.68. The PBIAS was satisfactory in all the sampling stations (- 36.30 to 10.42). In the downstream sampling stations, the calibration of the monthly nitrate loads was unsatisfactory (NSE ranged from - 0.26 to 0.21 and R ranged from 0.02 to 0.25). Fertilisation was the main N input in the catchment, while the main N output was plant uptake. The Tafna River carried an annual average of 37 to 85.5 t N year into the Mediterranean Sea. The simulation also showed that reservoirs in the Tafna basin contain a large quantity of nitrates, i.e. 62% on average of the total amount of nitrates transported annually by the Tafna River.