2020 Fiscal Year Research-status Report
起源ごとの地下水涵養量の時間変動解析に向けた水の安定同位体比モデリング
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19K06316
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
吉岡 有美 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (40753885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 公人 京都大学, 農学研究科, 教授 (30293921)
中桐 貴生 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (80301430)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸素・水素安定同位体比 / 地下水涵養 / 水田 / 扇状地 / トレーサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，酸素および水素安定同位体比をトレーサーとして，水田主体な扇状地地下水において起源が異なる地下水涵養量の時間変動を評価する手法を開発することである．蒸発（動的同位体分別）作用によって酸素・水素の同位体比から河川水と田面水を見分けることができるとされているが，その詳細については依然不明瞭な点が多い．地表面上で蒸発作用によって生じる差異に加えて，土壌内に浸透後後地下水面に到達し地下水を涵養する水と田面水の同位体比がどの程度の差異を有するのかを評価することも必要である．
2019年度は石川県内の灌漑水源や灌漑方式が異なる3圃場を対象に，灌漑水，田面水，暗渠排水，地下水について灌漑期間内に最大6回の採水を行ったが，2020年度は，継続調査する石川県手取川扇状地の1圃場に加えて，灌漑水源や灌漑方式に加えて地下水位が異なる島根県出雲平野内に1圃場，滋賀県愛知川扇状地内に1圃場を設定した．複数深度の土壌水を2019年度よりも高頻度の1～3週間間隔で採水した．
灌漑期間中に湛水と非湛水が繰り返し生じる水田での同位体モデリングは，湛水状態が維持され水面からの蒸発が生じる湖沼，非湛水状態で土壌面（内）から蒸発が生じる土壌を対象として経験論が構築されつつある両モデリング手法をつなぐものである．土壌面からの蒸発によって同位体比が上昇する動的同位体分別効果が再現できるように，水の流れおよび水蒸気の流れを駆動力とする同位体モデルの定式化について検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度に設定した2019年度の調査圃場のうち1圃場での継続調査，さらに島根県内で1圃場，滋賀県内で1圃場の新規調査圃場を設置し，計3地点で月数回の頻度で土壌水の採水調査を実施できた．灌漑水源となる降水や河川水の同位体比や，地下水位，土性，気候が異なる地域における水田での土壌水の水サンプルを得ることができた．また，2019年にも調査を実施した圃場では，2020年は地温および土壌水分の計測も追加し，同位体モデリングの駆動力となる水や水蒸気輸送解析のためのデータを得ることができた．
上記のように現地作業は継続して実施することができたが，長期間にわたって県内外への移動が制限される状況が続いたため，同位体が未分析な水サンプルも多く残ったため，2年目に設定していた作業はやや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
土壌内の同位体比輸送モデルにおいて蒸発（あるいは蒸発散フラックス）の同位体比が上端境界条件の検証のために重要であると考え，水田表面が非湛水となる時期に集中的に水蒸気サンプルの採取を行う予定である．複数深度での地温，土壌水分の観測も行う．また，試料の同位体分析も進める．
複数年での観測データに基づき日単位の水収支および物質（同位体比）収支に水田での動的同位体分別を考慮した田面水の同位体比モデルの精緻化，非湛水中の土壌表面での動的同位体分別を考慮した田面水・土壌水の同位体比モデルや土壌内での同位体比変動のモデルの構築・検証を行う．
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| Causes of Carryover |
長期間にわたって県内外への移動が制限される状況が続き，一部調査および同位体分析が未実施となり差額が生じた．次年度使用額については同位体分析の費用に充てる予定である．
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