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表面凹凸と物質・熱移動特性のばらつきが裸地表面-大気間の水分・熱交換に与える影響

研究課題

研究課題/領域番号 17H03885
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地域環境工学・計画学
研究機関東京農工大学

研究代表者

斎藤 広隆  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)

研究分担者 辰己 賢一  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40505781)
山下 恵  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70523596)
小島 悠揮  岐阜大学, 工学部, 助教 (70767475)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード土中水分・熱同時移動 / 水分蒸発 / 数値解析 / 土中水分・熱移動 / 地表面凹凸 / 全天日射量 / 雲量 / 地表面蒸発 / マルチセンサー / 蒸発法 / 土中物質移動 / 水・熱同時移動 / 非破壊計測 / 土壌圏現象 / シミュレーション
研究成果の概要

本研究では裸地表面構造が地表面-大気間の水および熱の交換過程に与える影響を明らかにするため,水分移動特性値の推定,土中蒸発量推定のためのセンサー開発,地表面凹凸下の土中水分・熱動態の把握,地形を考慮可能な土中水分・熱移動解析手法の開発に取り組んだ.
機械学習により水分保持特性と土性の関連を明らかし,顕熱収支法に基づくヒートパルスプローブによって二次元で土中蒸発量を定量化することができた.また,圃場モニタリングによって,地表面構造が土中水分・熱移動に与える影響を明らかにし,拡張二次元土中液状水・水蒸気・熱移動解析モデルによって,地形を考慮した解析が可能となった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

原位置での土中物質・エネルギーの動態は,土の性質だけでなく地形などの地表面の条件や気象条件など様々な外的要因に依存している.このような外的要因の影響を正しく定量的に評価するためには,その目的に適した土壌特性の計測機器・手法に加えて,解析ツールが必要となる.本研究では,これら地形による影響を評価するために,二次元で土中の水・熱の動態を追跡できるセンサーを開発し,空の状態から日射量を予測することを可能とし,それらを取り入れるため汎用土中液状水・水蒸気・熱同時移動解析ツールの拡張を進めた.本研究で得られた技術や知見を持続可能な農業のための土・水管理に活用すること可能である.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of California, Riverside(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Riverside(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Monitoring soil water content for decision supporting in agricultural water management based on critical threshold values adopted for Andosol in the temperate monsoon climate2020

    • 著者名/発表者名
      Kassaye, K.T., Boulange, J., Thinh, L.V., Saito, H., Watanabe, H.
    • 雑誌名

      Agricultural Water Management

      巻: 229 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.agwat.2019.105930

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Calibration of capacitance sensor for Andosol under field and laboratory conditions in the temperate monsoon climate2019

    • 著者名/発表者名
      Kassaye, K.T., Boulange, J., Saito, H., Watanabe, H.
    • 雑誌名

      Soil & Tillage Research

      巻: 189 ページ: 52-63

    • DOI

      10.1016/j.still.2018.12.020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of a ring-shaped emitter for subsurface irrigation in bell pepper (Capsicum annum L.) cultivation2019

    • 著者名/発表者名
      Saefuddin, R. and Saito, H
    • 雑誌名

      Paddy and Water Environment

      巻: 17 号: 2 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s10333-019-00702-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Global and Diffuse Photosynthetic Photon Flux Density under Various Sky Conditions Using Ground-Based Whole-Sky Images2019

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Megumi、Yoshimura Mitsunori
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 11 号: 8 ページ: 932-932

    • DOI

      10.3390/rs11080932

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance of the tangential model of soil water retention curves for various soil texture classes2019

    • 著者名/発表者名
      Thiam, M., D.Q., Thuyet, H., Saito, and Y. Kohgo
    • 雑誌名

      Geoderma

      巻: 337 ページ: 514-523

    • DOI

      10.1016/j.geoderma.2018.10.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monthly variability in the photosynthetic capacities, leaf mass per area and leaf nitrogen contents of rice (<I>Oryza sativa</I> L.) plants and their correlations2019

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Tatsumi, Yoshiki Kuwabara, Takashi Motobayashi
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 75 号: 2 ページ: 111-119

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-18-00043

    • NAID

      130007630085

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of soil water dynamics under leaf vegetable cultivated in a sandy soil with an artificial capillary barrier2018

    • 著者名/発表者名
      5.Wongkaew, A., H. Saito, H. Fujimaki, and J. Simunek
    • 雑誌名

      Soil Use and Management

      巻: 34 号: 2 ページ: 206-215

    • DOI

      10.1111/sum.12423

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Soil hydraulic parameter estimation by evaporation method2019

    • 著者名/発表者名
      Kubota, S. and Saito, H.
    • 学会等名
      JPGU meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Quantifying Two-Dimensional Subsurface Evaporation Rates from Sensible Heat Balance2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kojima, Hirotaka Saito, Joshua L. Heitman, and Robert Horton
    • 学会等名
      2018-2019 International Soils Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 顕熱収支法による二次元地中蒸発量の定量化2018

    • 著者名/発表者名
      小島 悠揮,斎藤 広隆
    • 学会等名
      2018年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 地形による光環境の差異が 水稲の生長・収量に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      桒原良樹,辰己賢一
    • 学会等名
      農業気象学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of Mass and Energy Transport in Subsurface and at the Soil-atmosphere Interface using HYDRUS2017

    • 著者名/発表者名
      Saito, H., Simunek, J., and Brunetti, G.,
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Annual Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒度分布に基づくPTFを用いた土の水分保持曲線の地球統計学的補間2017

    • 著者名/発表者名
      斎藤広隆,志賀渉,向後雄二
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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