Simulations of paddy water and soil water isotope (oxygen and hydrogen) transport in paddy field

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06316
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: Yoshioka Yumi 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (40753885)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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 / 移流分散方程式

Outline of Final Research Achievements

Oxygen and hydrogen stable isotopes are key hydrological tracers for identifying groundwater flow paths, groundwater recharge sources, and related hydrogeological processes. The isotope isotopic composition of water is mainly affected by kinetic fractionation process occurring during evaporation process. In Japanese paddy field irrigation system, evaporation is occurred at water surface and soil surface. In this research, we evaluated the temporal variations in paddy water and the spatiotemporal variations in the paddy soil water through the comprehensive water sampling and modeling for the isotope-balance in the paddy water and the isotope transport in the soil.

Free Research Field

水文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地下水涵養源を評価することは，流域水循環の理解にとって重要である．水田は主要な涵養源となることがあるが，その灌漑用水供給は河川が担っていることが多い．酸素・水素の同位体比を用いれば河川水と水田からの地下水涵養を見分けることができるとされているが，本研究は現地観測に基づいたモデリング手法によって，水田水管理を考慮しながら水田や土壌内での同位体比変化について検討した．田面水や土壌水の同位体比を再現することができれば，蒸発散の分離やイネからの吸水源，さらには水田域の大気－陸面系の水循環（例えば，大気－水田－地下水）への利用が期待される．