2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of soil moisture model of extremely thin ground surface which is an indicator and influence for occurrence of wind erosion
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18K05877
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鈴木 純 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40262696)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 拓記 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (10466659)
木村 玲二 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80315457)
松岡 延浩 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 教授 (80212215)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 土の粒の密度 / 砂塵 / 風食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砂塵は，土の粒に働く力の釣り合いに起因して地表から離脱した土の粒が，浮遊（飛遊）する現象である。この飛遊する土の粒に働く力のうち，重力による下向きの力は土の粒の飛遊を抑制するため、土の粒の質量が大きいことは砂塵の発生を抑制する因子である。しかし砂塵になる土の粒は、微細であっても団粒や単粒を含んでおり，密度は単なる土粒子密度とは異なることが容易に推察される。「風食発生の指標となるごく薄い地表面の土壌水分モデルの開発」の１年目である２０１８年度は団粒で内部に空隙を有する土の粒の密度の算出方法を開発した。以下、土の粒は「土粒」と記す。
まず土粒は、粒径画分ごとに均一の粒径の球と仮定し，単純立方体型充填を仮定した。単純立方体型の充填モデルでは，土の体積Ｖに占める土粒の体積は土粒子の体積Vsと土粒内部の空隙の体積Vwiの合計の割合kは一定で0.524とる。したがって土の体積Ｖに占める土粒の外部の空隙の体積Vwoの割合は0.476となる。この関係を採用すると、土粒密度ρpは、
ρp=Vsρs/(Vs+Vwi)+VwiρW/(Vs+Vwi)
であらわされた。
球体の単純立方体型充填と同粒径の球体を円筒に充填する場合では，土粒体積：容器体積は同値にはならないが，簡単化のための同値と仮定した。算出された土粒密度は土粒径2.0～0.074mmの範囲で，1.63～1.74g/cm3であった。これは土粒内部が飽和した飽和土粒の密度で，土粒内部の水分を除去した乾燥土粒密度は1.27～1.35g/cm3であった。飽和土粒密度は，粒径が小さくなると大きくなる傾向があったが，乾燥土粒密度にその傾向は認められなかった。以上から，乾燥土粒の1cm3当たりの質量は，飽和土粒より0.3g程度低下することがわかった。これが，土粒が乾燥すると砂塵として地表面を離脱しやすくなることに関与していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
「風食発生の指標となるごく薄い地表面の土壌水分モデルの開発」の１年目である２０１８年度に団粒の内部に空隙を有する土の粒の密度の算出方法を整理した。当初、風食発生の指標となる地表面のごく薄い土層の土壌水分量を明らかにすることを目的として本研究が始まったが、地表面を構成する最小単位である土粒の密度を算出することができるようになったことで、開発目標の「ごく薄い」地表面の土壌水分モデルの開発のための初年度の計画は十分に達成された。
しかしながら、土粒充填モデルとして、画分ごとの土粒は均一であること、球体の充填モデルに単純立方体型充填を採用していること、さらに実際の全体積Ｖの測定には円筒のメスシリンダを採用していることから、より精度の高い土粒密度の算出モデルに進歩させる必要がある。さらに２０１８年度は１種の土によって本研究が遂行されたが、土性の異なる数種の土壌試料に対して適用が広げられなければならない。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０１９年度以降、地表薄層に出入りする水の量的把握について検討を開始する。これは、前述のとおり地表面を構成する最小単位である土粒の密度ρpを求めるモデルが開発できたことを意味している。すでに周知の土粒子密度ρsとの関係においてρp/ρsが「土粒内部の固相率es」を表すころから、1-esは空隙率eを表し、これが土粒内部の最大含水率となる。したがって、力の釣り合いにおいて砂塵として飛遊しやすいかを決定する因子である土粒の質量は、このeの範囲で乾と湿の状態が変化することで特定される。２０１９年度は、土粒内部の空隙の水の比率の伴う蒸発の特徴、降雨、凝結ならびに昇華に伴う乾湿の変化モデルの開発を行う。
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| Causes of Carryover |
土の体積を測定するために購入した10ｍLメスシリンダが、予定より安価に購入できたため１２３円の次年度使用額が生じた。２０１９年度には別の10ｍLメスシリンダを購入する必要があり、次年度使用額を２０１９年度の助成金に加えて使用する。
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Research Products
(1 results)
