| Project/Area Number |
23K05301
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40010:Forest science-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
小野 裕 信州大学, 学術研究院農学系, 助教 (00231241)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | 森林土壌 / 団粒構造 / 土壌圧縮 / 土壌攪乱 / 土壌水分動態 / 団粒 / 土壌団粒 / 土壌水分 |
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| Outline of Research at the Start |
森林の水源涵養機能や侵食防止機能には土壌表層で発達する団粒が大きく影響する。しかし団粒は土壌攪乱により容易に破壊されるため，破壊された団粒再生に向けた研究が必要である。本研究では，破壊された団粒の再生過程を明らかにするため，ヒノキ人工林内において，処理を加えない「対照区」，土壌に圧密を加える「処理区」，圧密後に枝条で被覆する「被覆区」，土壌表面の落葉を除去した「除去区」を設定し，土壌水分量や地表流の観測を行う。一方で，定期的に土壌試料を採取して分析を行い，土壌の変化（団粒再生過程）を明らかにする。これらの結果をもとに，団粒の再生過程と，団粒再生に伴う土層深部での水移動変化について明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
森林土壌表層での団粒形成が土層深部の水分動態に及ぼす影響を評価する目的で，以下の研究を行った。
ヒノキ人工林斜面に試験プロットを3か所設置した。これらのうち2つのプロットでは，土壌表層部の団粒の破壊を目的とした圧縮・攪乱処理を加え，1つのプロットは対照区として処理を加えずに団粒を維持する予定である。2023年度に引き続き，各プロットの処理前の土壌水分動態を明らかにするため，土壌の深さ10，20．40，60㎝の体積含水率と土壌吸引圧の観測を行った。さらに，林内雨量，気温，地温の観測を行った。その結果，雨水が深層部まで到達した降雨イベントを複数回確認することができ，処理前の各プロットごとの土壌水分動態の差異が明らかになった。
土壌圧縮が土壌物理性に与える影響を評価する目的で，11月に試験プロット近傍に設置した試料採取プロットにおいて，圧縮処理を加えた土壌と未処理の土壌試料を採取した。これらの土壌試料を用いて孔隙解析試験を行い，圧縮処理プロットと対照プロットそれぞれの土壌水分特性曲線を得た。その結果，圧縮処理を加えた土壌で粗孔隙量が減少したことが明らかになった。さらに，団粒分析試験の結果から，圧縮処理によって団粒構造が破壊され，より大型の構造に変化したことが明らかになった。圧縮処理によるこのような土壌構造の変化が粗孔隙量の減少をもたらしたと考えられた。また，これらの一連の圧縮操作と分析結果をもとに，土壌の圧縮についての具体的な処理方法を決定した。
さらに，攪乱処理プロットでの団粒変化との関連で，攪乱を受けて破壊された団粒の回復過程を明らかにするため，無機質の基材と腐植を混合させて室内培養実験を行った。その結果，有機物を含まない基材を用いても腐植の添加によって数週間程度で団粒が形成されることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度において，半導体不足等の影響により観測に用いる機器類の納品が遅れた。また，安全上の理由から，試験プロット設置場所の変更を余儀なくされた。研究計画の遂行に向け冬期間も観測機器の設置などを行ったものの，土壌水分の本格的な観測開始が2023年度冬期からとなった。
さらに，観測を開始した土壌水分計のうち，一部のロガーに不具合が生じ，体積含水率のデータ取得に支障が生じた。当初，土壌水分動態の把握は主に土壌水分計の観測値を用いる予定であった。しかし，上記の理由により2024年度にテンシオメータを追加で設置し，土壌水分動態の把握を主としてテンシオメータによる土壌吸引圧の観測値で行うように方針を変更した。
以上の理由により，当初の計画に対して若干の遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度に追加設置したテンシオメータによる土壌吸引圧の観測が問題なく行われていることが確認できたので，2025年度は地表流量の観測を開始する。複数の降雨イベントでのデータ取得を終えたら，3つの試験プロットのうち圧縮処理区と攪乱処理区に対してそれぞれ処理を加え，観測を継続する。
また，攪乱処理区と同様の処理を土壌試料採取プロットでも行い，土壌試料を採取する。採取した土壌試料について土壌物理性等の測定を行い，土壌水分特性，透水性，団粒発達程度を明らかにする，
以上により，各試験プロットにおける団粒発達程度，土壌水分特性，透水性の差異を明らかにする。さらに，各試験プロットの観測データから，土壌の圧縮や攪乱による表層部での団粒発達が，土壌内部，とくに土壌深層部での水分動態にどのような影響を与えるかを検討する。
また，2024年度には，冬期の低温条件下で凍結や霜柱発生の影響により圧縮された土壌の物理性が改善するというデータを得た。2025年度には，春期以降に試料採取プロットから低温期間を経た圧縮処理後の土壌試料を採取し，土壌物理性等の測定を行う。これにより，圧縮された土壌が冬期間の低温条件下でどのように変化したかをより明確に捉え，圧縮された土壌の回復過程を明らかにする。
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