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2022 Fiscal Year Research-status Report

Quantification of paddy hydrological process by water stable isotopes

Research Project

Project/Area Number 22K05886
Research InstitutionShimane University

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)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords酸素・水素安定同位体比 / 環境トレーサー / 水蒸気 / 水循環 / 地下水涵養 / 同位体収支 / 水収支
Outline of Annual Research Achievements

酸素・水素安定同位体比は,水田のように強い蒸発を受けると,動的同位体分別効果によって同位体比が上昇するとともに蒸発線とよばれる酸素同位体比と水素同位体比の関係(傾き)が小さくなる特徴がある.蒸発の影響が大きく,水収支変動が大きい水田を対象として,日単位での水田の流入流出による水収支式,同位体収支式,大気水蒸気と水田水面付近の水蒸気との非平衡反応(動的同位体分別)で生じる蒸発水蒸気の同位体比をCraig-Gordon式を用いて推定し,田面水の同位体比変動をモデルを作成した.複数地域・複数年での現地観測データを用いてモデルのパメーターの同定および感度解析を行った.この際,湖沼における先行研究を参考にし,水田と湖沼における同位体モデリングの差異を抽出した.
Craig-Gordon式のモデルパラメータのうち液相(水)より気相(水蒸気)の観測値を得ることは通常困難である.そこで,大気水蒸気の同位体比について感度解析を行った結果,水面上0.3mの観測値では田面水の同位体比を過大推定した.つぎに,降水加重平均値から同位体平衡を仮定して大気水蒸気の同位体比を推定したところ,再現性が向上した.Craig-Gordon式の大気静止状態を表すパラメータについては,通常の湖沼のモデリングで用いられる値n=1/2(粗い水面)では,蒸発線の傾きを過大推定した.n=2/3(滑らか水面)とすれば蒸発線の傾きの再現性が向上した.その他パラメータ,減水深,平衡同位体分別係数、相対湿度などが田面水の同位体比変動に与える影響が小さいことがわかった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

順調に水田の大気-地表部を対象とした水の同位体モデル作成を進めることができた.成果発表として,国際学会,国外学会招待講演,論文発表も行っておりおおむね順調に進展しているといえる.

Strategy for Future Research Activity

水田の大気-地表部のモデリングに続いて,地表から地下水面までの水田土壌内での同位体モデルの作成を行う.土壌内での水蒸気同位体の移動に伴う同位体比変動に着目するため,実験室での土壌カラム実験に取り組む予定である.

Causes of Carryover

2022年度に導入した水安定同位体比分析装置について,想定外の円安による価格上昇があった.そのため,購入予定であった一部物品の購入を断念した.
島根大学で同位体分析が可能となり,京都市の総合地球環境学研究所での同位体分析のための経費(旅費,その他として計上)が不要となった.

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 水の安定同位体比による水田からの地下水涵養の推定2023

    • Author(s)
      吉岡有美,中村公人
    • Journal Title

      土壌の物理性

      Volume: 153 Pages: 25-31

    • DOI

      10.34467/jssoilphysics.153.0_25

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Isotope balance-based simulation for oxygen and hydrogen stable isotope compositions of paddy water2022

    • Author(s)
      Yoshioka Y., Nakamura K., Nakagiri T., Takimoto H., Yoshioka H.
    • Organizer
      PAWEES 2022 International Conference 2022 in Fukuoka 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 天井川に隣接する水田における地下水の水同位体比の特徴2022

    • Author(s)
      吉岡有美,重近真奈美
    • Organizer
      農業農村工学会2020年度大会講演会
  • [Presentation] 水の安定同位体比による水田からの地下水涵養の推定2022

    • Author(s)
      吉岡有美
    • Organizer
      土壌物理学会大会第64回シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 酸素・水素安定同位体比を用いた河川浸透水の影響評価―天井川に離接する宍道湖西岸水田地区を事例として―2022

    • Author(s)
      吉岡有美,重近真奈美,橋口亜由未
    • Organizer
      第12回環境同位体学シンポジウム
  • [Book] 同位体環境学がえがく:世界2023年版2023

    • Author(s)
      陀安一郎,申基澈,鷹野真也編,吉岡有美分担執筆
    • Total Pages
      286
    • Publisher
      総合地球環境学研究所
    • ISBN
      978-4-910834-17-7

URL: 

Published: 2023-12-25  

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