研究報告

有明海におけるノリ養殖場海域の窒素収支の定量評価
横山佳裕＊
1

はじめにて有機態栄養塩（ON，OP）に変換し，さらに，有全国一のノリ生産量を誇る有明海において，000機態栄養塩が分解・無機化によって無機態栄養塩へ

年度のノリ不作問題は社会問題となっており，そのと変換する物質循環を考えた。その他，ボックス間要因の一つに冬季の窒素不足が挙げられている １）。の移流や拡散，陸域からの流入負荷，沈降，溶出といっ

このノリの色落ちを引き起こした窒素不足は，ボッた物質の移動も加味した。また，植物プランクトンは，

クスモデルを用いた長期的なシミュレーション結果赤潮の発生を表現するために，平均水面下 m でのによると，ノリと植物プランクトンの窒素吸収競合プランクトン生成層のみ存在するものとした。ノリ関係において，植物プランクトンが近年優位な状況

は，移流，拡散による移動は加味せず，成長によるに推移していることが要因の一つと推察されている栄養塩の吸収，水揚げによるノリの取り上げのみを２）考慮した。

。一方，陸域からの窒素供給量は降雨の変動に伴い，計算対象期間は  年  月〜 00 年  月までの経年的に変動しており，この流入負荷の不安定性も約  年間とし，計算間隔は 0 分とした。

窒素不足の要因として指摘されている３）。現に 000年度に次ぐ低いノリ生産状況であった 00 年度は，少雨に伴い陸域からの窒素供給が少なかったことが低生産の原因と考えられている１）が，00 年度よりも降雨が少ない  年度にはノリ不作はみられておらず，単純に陸域からの流入負荷の多寡によるものとは結論づけられない。
本研究では，既存のボックスモデル２） を用いて，陸域からの窒素供給量が少ない少雨年を対象に，ノリ養殖場海域の窒素収支を求め，窒素不足の発生メカニズムを考察した。さらに，ノリ養殖場海域の窒素収支の構造特性について，定量的に評価した。

2

図1

ボックスモデルについて

2．1

2．2モデルの概要

ボックスモデルの概念図

流入負荷量

本研究で用いた経年的な流入負荷量は，000 年・

図  にボックスモデルの概念図を，図  にボック00 年を対象に詳細に求められた国土総合開発事業

ス分割および主要流入河川の位置を示す。
ボックスモデルは，植物プランクトンが光合成に「国調費モデル」とする。）をもとに，調整調査４)（以下，より，無機態栄養塩（IN，IP）を取り込み，枯死によっ

簡易的な手法により算出したものである５)。TN 負荷＊（財）九州環境管理協会

環境部
38

た 000 年度は，それまでの最大生産量の  〜  割の作況である。大不作翌年の 00 年度では各県とも生産量の回復がみられるが，00 年度の福岡，佐賀では再び大きく減少している。特に福岡県の大牟
田 地 区 で は， 図  に 示 す よ う に， 〜 00 年度の平均生産量の  割以下と減少の程度が大きい。
00 年度の降水量は平成の大渇水と呼ばれた 年度以降で  番目に少なく， 〜 00 年度の平均降水量（,mm/ 年）の % に相当する少雨年であった。このため，河川流量低下に伴う海域への窒素供給量の減少が，ノリ養殖場の窒素不足を引き起こした可能性がある。さらに，大牟田地区が位置する BOX は，矢部川といった河川からの窒素流入量が少ないため８)，潜在的に窒素不足を引き起こしやすいと考えられる。そこで，BOX を対象に，少雨・不作年（00 年度）と渇水・平作年（ 年度）との窒素収支を比較し，窒素不足の発生メカニズムについて考察した。
2000

54
3

2500

1500

2000

1000

1500
1000

500

2500

1

1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002

00降水量

1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002

4TN 負荷量 (×10 t/ 年)

6

3000

中小河川

図３諫早調整池

その他主要河川

筑後川

図4

福岡県

佐賀県

熊本県

降水量 (mm/年)

ボックス分割図

ノリ生産量 (×10 6 枚)

図２0

長崎県

有明海のノリ生産量と降水量の経年変化

TN 流入負荷量の経年変化
2.0
1.8

少雨年における窒素不足の発生メカニズム

3．1

ノリ生産量の経年変化と降水量

図  に有明海のノリ生産量６)と佐賀地方気象台の

1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

降水量の経年変化７) を示す。福岡（BOX，BOX），佐 賀（BOX）， 熊 本（BOX0，BOX） で は ノ リ

1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002

3

ノリ生産量の変動比量の算定結果を図  に示す。

柳川大川
大和高田
大牟田

1.6

図5

生産量は経年的に増加し，0 年代初めからはほぼ横ばいで推移している。ノリの大不作が問題となっ39

福岡県の地区別ノリ生産量の経年変化

3．2

少雨・不作年（2002 年度）と渇水・平作年（1994 〜  月のノリ養殖期にはこの関係が逆転している。

年）の窒素収支の比較() 窒素取込量の変動パターンの比較
図  に BOX の 00 年度と  年度のノリと()IN 負荷の流入パターンの比較
図  に BOX における  年度と 00 年度の植物プランクトンによる窒素取込量の経月変化を示

IN 流入負荷量の経月変化を示す。IN 負荷の流入パす。00 年度の植物プランクトンによる取込量はターンを比較すると，両年とも  つのピークがみら0 月にピークを示し， 月以降減少している。これ，00 年度のピーク（ 月， 月）は  年度のことから，0 月の植物プランクトンによる大量消よりも  ヶ月遅い。また，ピーク値は 00 年度の費に伴い IN 現存量が減少したため， 月の利用可方が  年度よりも大きく，他の時期の差は小さい。

能窒素量は少なくなり，前月までの利用可能窒素量の関係（ 年度＜ 00 年度）が逆転したものと1,000

1994

2002

考えられる。一方， 年度はピークが  月にみ

IN 負荷量 (t/月)

800

られ，その値は 00 年度のピーク値の約 0% であ600る。

400

図  に植物プランクトンの存在量を，
図 0 に水温・200日射量を，図  にノリおよび植物プランクトンの増0

殖速度の経月変化を示す。図  によると，窒素取込4

図６5678910111212

量のピーク前月における植物プランクトン存在量の3

関 係 は  年 度（0 月 ） ＜ 00 年 度（ 月 ） で

BOX3 における IN 流入負荷量の経月変化ある。しかし，水温・日射量の気象条件（図 0）は
00 年度の方がやや不利な条件であるため，増殖速度（図 ）は  年度（0 月の珪藻）＞ 00 年() 利用可能窒素量（IN）の変動パターンの比較度（ 月の珪藻）の関係である。
800
利用可能窒素量 (t/ 月)の移流・拡散量，底泥からの溶出量，ON 分解量，流入負荷量それぞれの月合計値を加えたものである。
利用可能窒素量は，両年ともに  つのピークを示した後，減少する変動パターンを示し、ピーク出現
月は，図  の IN 流入負荷のパターンと概ね連動し利用可能窒素量(t/ 月)

利用可能窒素量は，00 年度が  年度を上回り，利用可能窒素量 (t/月)

1,000

1994

600

2002

800

300

400

200

200

1000800ている。両年を比較すると， 月を除き  〜  月の400利用可能窒素量
ノリ取込量
プランクトン取込量( a) 2002

456789101112123200400
100200004

図82000300( b) 1994

600600400

窒素取込量(t/ 月)

利用可能窒素量は，当月初めの IN 現存量に，当月窒素取込量 (t/ 月)

図  に BOX の利用可能窒素量の経月変化を示す。

56789101112123   

ノリと植物プランクトンによる窒素取込量の   経月変化

3．3

2002 年度の BOX3 における窒素不足の要因

045

図76789101112123

利用可能窒素量の経月変化

． より，00 年度ノリ養殖期における BOX
40

ランクトンの増殖速度は  年度と比較して小さ

140

1994

プランクトン存在量 (t/ 月)

120

2002

かったが， 〜  月に増殖した植物プランクトンの100存在量が比較的大きかったため，IN が大量に消費さ80れた。この IN の大量消費が，0 〜  月の IN 現存60量を枯渇させ， 月以降のノリの成長に必要な窒素40が不足したと考えられる。これは，養殖期以前にお20いて，利用可能窒素量あるいは流入負荷量の  番目

045

図９6789101112123のピーク（ 月）の直後に， 月の高温・高日射により植物プランクトンが活性化したことで，IN が一気プランクトン存在量の経月変化

3535かったため，養殖期当初の窒素が十分に準備されな30302525かったと考えられる。

20201515101055004567

日射量 ( 1994)

図 108910日射量 ( 2002)

11121水温 ( 1994)

2日射量 (M J /m 2･日)

水温 (℃)に消費され，さらに  〜 0 月に大きな流入負荷もな

これに対して，渇水年である  年度の年間流入負荷量は 00 年度と比較して低かったが，月変動におけるピーク時期が 00 年度よりも  ヶ月早く，その後の植物プランクトンの増殖に好適な夏季に，植物プランクトン存在量が少なかったため，植3

水温 ( 2002)

物プランクトンによる IN 消費が抑制され，00 年度と比較して高い利用可能窒素量がノリ養殖期当初

水温・日射量の経月変化まで維持されたと考えられる。このため，渇水に伴う低窒素の条件下であったにも関わらず，ノリ不作

成長速度 (1/日)

0.5ノリ
渦鞭毛藻( a) 2002

0.4には至らなかったと考えられる。

珪藻
ラフィド藻

0.3このように，ノリ養殖期における窒素不足は，養殖期における IN 消費だけでなく，養殖期以前の利0.2

用可能窒素量や流入負荷量，植物プランクトンの変0.1動パターンとも深く関係すると考えられる。

0.0

成長速度 (1/ 日)

0.5456( b) 1994

7891011121243有明海の窒素収支の構造特性

4．10.4

少雨年におけるノリ養殖場の窒素収支と利用可能窒素量の空間分布特性0.3

図  に，有明海のノリ養殖場が位置するボック

0.2

スでの少雨年の利用可能窒素量の経月変化を示す。

0.1

つのノリ養殖場のボックスのうち，最湾奥の BOX

0.0は他のボックスと比較して，筑後川をはじめとする
4

図 1156789101112123

陸域からの供給量が多い反面，沖側への移流・拡散による流出量も多いことが特徴的である。この

ノリとプランクトンの増殖速度の経月変化

BOX の下流側にある BOX では，ノリ不作がみらの窒素不足のメカニズムは，以下のように推察されれた 00 年度において利用可能窒素量は降水量のる。

多かった春および梅雨時期を除いて，当月初めの IN

00 年度のノリ養殖期当初（0 月）は，植物プ現存量（前月から繰り越された残存量）の占める割
41

8004000­ 400
1,600

456781,200

9 10 11 12 123B OX2800
4000
­ 400
1,600

456781,200

9 10 11 12 123B OX3800
4000
­ 400
1,600

456781,200

9 10 11 12 123B OX10800
4000
­ 400
1,600

456781,200

9 10 11 12 123B OX11800
4000
­ 400
45678

図 12

9 10 11 12 1231994

1,600

B OX1

1,200
800
4000
­400
1,600

45678

9 10 11 12 11,20023B OX2800
4000
­400
1,600

45678

9 10 11 12 11,20023B OX3800
4000­4001,60045678

9 10 11 12 123

B OX101,200800
4000­4001,60045678

9 10 11 12 11,20023B OX11800
4000­40045678

9 10 11 12 123

利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月)B OX11,200

利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月)

利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月) 利用可能窒素量( ｔ/月)

19841,6002002

1,600

B OX11,200800
4000
­ 400
1,600

45678

9 10 11 12 1

1,20023B OX2800
4000
­ 400
1,600

45678

9 10 11 12 1

1,20023B OX3800
4000­ 400
1,600

45678

9 10 11 12 123B OX10

1,200
800
4000
­ 400
1,600

45678

9 10 11 12 1

1,20023B OX11800
4000­ 40045678

9 10 11 12 123移流・拡散量

底泥からの溶出量

分解量

流入負荷量

当月初めの現存量

利用可能窒素量

小雨年（1984，1994，2002 年度）における利用可能窒素量の経月変化合が高い。ここで，上流の BOX をみると，利用可

窒素量が不安定な傾向を示す，いわゆる現存量に依能窒素量に対して当月における陸域からの流入負荷存した海域であるが，ノリ養殖期には施肥によって量の寄与が大きく，この傾向は，他の少雨年（窒素不足を補う特徴的な海域である。また，熊本沖年度と  年度）でも同様である。このことは，北側の BOX0 は，陸域からの窒素の供給は小さく，IN が植物プランクトンの増殖により消費されても，利用可能窒素量は現存量に依存する傾向がみられる。

BOX では陸域からの IN 供給により十分な利用可

南側の BOX は，ノリ養殖場海域のボックスの中能窒素量を維持しやすいが，BOX では前から繰り

では陸域からの窒素供給量はやや多い海域であるが，越された IN 現存量に依存する割合が高いため，植BOX0 と同様に，利用可能窒素量は現存量に依存す

物プランクトンが急増した場合，梅雨期のような高る傾向がみられる。このように，有明海のノリ養殖負荷がない限り，ノリ養殖期に向けて利用可能窒素場の分布位置と陸域からの窒素供給特性の違いによ量は回復しにくいことを示唆している。このようるノリ生産状況特性の存在がうかがえる。に，BOX は，BOX に比べて，陸域からの安定的4．2

ノリ養殖場海域の窒素収支の類型化

な窒素供給を受けにくく，植物プランクトンによる図  に示したノリ生産量の推移より，各県の生産IN 消費の影響を受けやすいという特性を有した海域状況をみると，福岡県は高生産であるが，変動が大といえる。最湾奥西側に位置する BOX も，BOXきく不安定である。佐賀県は施肥により高生産性をと同様に筑後川ほどの窒素供給源はなく，利用可能維持している。熊本県は，湾奥部よりも生産量は少42

なく，変動も小さいことから，適正生産といえる。

有明海のノリ養殖場海域は，植物プランクトンやそこで，ノリ養殖場海域の窒素収支の分布特性とノノリによる窒素消費に伴う変動が大きくても，筑後リの生産状況との関係をまとめると，表  のように川や緑川の河口海域のように陸域からの窒素が安定類型化できる。

供給される流入負荷依存型海域と，その他の海域の表１ように窒素流入負荷が少ない現存量依存型に類別さノリ養殖場海域の窒素収支の類型区分

BOX No.

窒素収支の類型化れる。さらに，ノリの生産量の違いから安定生産海

ノリ生産量

BOX1

高負荷・流入依存型

高生産（不安定）BOX2

低負荷・現存量依存−外部補給型

高生産（安定）BOX3

低負荷・現存量依存型

高生産（不安定）BOX10

低負荷・現存量依存型

適正生産（安定）BOX11

高負荷・現存量依存型

適正生産（安定）域と不安定生産海域に分けられる。これらの海域特性により，ノリ養殖期の窒素不足の応答性は異なる。

参考文献
5１）農林水産省有明海ノリ不作等対策関係調査検討

まとめ委員会（00）：最終報告書−有明海の漁業とボックスモデルを用いて，少雨年を対象に，有明環境の再生を願って海のノリ養殖場海域の窒素収支について検討した。

２）中嶋雅孝，横山佳裕，内田唯史，中野拓治，中その結果，以下のことがわかった。

西弘（00）：有明海における冬季のノリ及び()IN 負荷の流入パターンと植物プランクトン発生
適期のタイミング

赤潮プランクトンの増殖特性，水環境学会誌，梅雨に伴う流入負荷の時期が遅く，その後の高水（）， − 温，高日射により植物プランクトンが窒素を大量に

３）中西弘，内田唯史，中嶋雅孝，横山佳裕，中野

消費した場合，秋霖に伴う負荷の補給がなければノ裕香子（00）：有明海のノリ養殖環境と栄養

リ養殖期当初に十分な窒素を準備できず，ノリ養殖

塩管理，海苔と海藻，， − ４）農林水産省，経済産業省，国土交通省，環境省

期間中の窒素不足を引き起こす可能性がある。

（00）：有明海海域環境調査報告書（国土総合() 利用可能窒素量に対する流入負荷の寄与

開発事業調整費調査），- − -

利用可能窒素量に対する流入負荷の寄与が大きけ
れば，植物プランクトンの増殖に伴う窒素の消費が

５）中野裕香子，中嶋雅孝，横山佳裕，内田唯史，

大きい場合でも，その後の陸域からの供給により，中野拓治，中西弘（00）：簡易手法による有次のステージの十分な利用可能窒素量の確保が期待

明海に流入する COD，窒素，リンの経年負荷量できる。一方，流入負荷の寄与が小さければ，植物の推定，水環境学会誌，（）， − 

プランクトンによる消費が大きい場合，その後の陸

６）九州農政局（ − 00）：東シナ海及び九州における漁業動向

域からの窒素補給を期待できない。つまり，利用可

７）気象庁：気象観測（電子閲覧室）http://www.

能窒素量に対する流入負荷の寄与が大きいほど，安定的な窒素供給が期待できる。

data.kishou.go.jp/etrn/index.html
８）中野裕香子，中嶋雅孝，横山佳裕，内田唯史，() ノリ養殖期以前の植物プランクトンの発生状況
ノリ養殖期当初は，比較的水温も高く，植物プラ

中野拓治，中西弘（00）：有明海への無機態

ンクトンの成長にも十分適した時期といえる。植物

窒素（IN）負荷量とノリ養殖に関する一考察，プランクトンの窒素消費量は，そのときの存在量に（社）日本水環境学会九州支部研究発表会講演要も依存するため， 〜  月の植物プランクトンの発旨集， − 

生如何によっては，プランクトンの窒素取込に伴い，ノリ養殖開始時期に窒素不足が起こる可能性がある。
() 窒素収支の空間分布特性
43