2023 Fiscal Year Final Research Report

Evaluation of Soil Water Retention and Drainage Properties by Land Use Type in Satochi - Satoyama Areas Using the Soil Water Index

Research Project

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Project/Area Number	21K05837
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	EBATO MUNEHIRO 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (00391376)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	南光一樹国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員等 (40588951)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	土壌物理 / 土壌水分 / 降雨パターン / 里地里山 / 土壌雨量指数 / 土壌硬度 / 森林 / 水田
Outline of Final Research Achievements	This study aims to elucidate the drainage and water retention functions of soils with different land-use patterns in Satochi - Satoyama landscapes (traditional Japanese rural areas and their surrounding natural environments) by associating these functions with the Soil Water Index (SWI). Specifically, (1) we analyzed the SWI using a three-tank model, (2) we monitored the quantity and quality of rainfall over time in forests, paddy fields, and pasturelands, and (3) we spatially captured the changes in soil moisture at depths of 20 cm and 40 cm using soil moisture sensors arranged in a two-dimensional pattern within the survey fields. By a histogram of the ratio of normalized kinetic energy to normalized precipitation, we were able to quantitatively evaluate the impact of rainfall. Continuous monitoring of horizontal soil moisture using soil moisture sensors embedded in a grid pattern revealed that points with low penetration resistance showed a rapid increase in volumetric water content.
Free Research Field	地域環境工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	近年の気候変動の影響により短時間に多量の降雨が頻発し、毎年のように日本のどこかで水害や土砂崩れ等の大きな被害が発生するようになってきた。本研究では、降雨の量だけでなく質について定量的に評価できる手法を開発した。また、雨が土壌中にどのように浸透していくかについて水平方向で検討し、土壌硬度が低い、すなわち、土壌の密度が低い地点で雨の浸透量が大きくなることを実証した。このことにより、里地里山における様々な土地利用形態ごとに降雨の影響が大きい地点の特定ができるようになった。また、この研究を通じて環境情報モニタリングシステムを開発・実装し、特許出願したことで、直ちに技術普及を推進できる。