| 研究課題/領域番号 |
22KF0223
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| 補助金の研究課題番号 |
22F22392 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中村 公人 京都大学, 農学研究科, 教授 (30293921)
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| 研究分担者 |
KADER MOHAMMAD 京都大学, 農学研究科, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2024年度: 100千円 (直接経費: 100千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | マルチ / 土壌水分動態 / 土壌温度 / 酸素・水素安定同位体比 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
畑地農業におけるマルチングは，土壌蒸発量の制御が可能であるため，点滴灌漑などのマイクロ灌漑技術と組み合わせることによって，節水型灌漑を行うことができる．また，土壌温度環境を適切に制御できる可能性もある．したがって，マルチングは農業における気候変動に対する適応策として重要で有効なツールとなりうる．マルチ有りの圃場では，土壌表面とビニールマルチ表面間での水蒸気と液状水の相変化が生じることが特徴的である．
本研究では，この現象の解明のために，土壌水分・地温観測に加えて，蒸発・凝結過程で同位体分別により値が変化する水の酸素・水素安定同位体比を計測し，相変化を組み込んだ土壌水分・熱移動モデルを構築する．
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| 研究実績の概要 |
畑地農業におけるマルチングは，土壌からの蒸発量を制御できるために，点滴灌漑などのマイクロ灌漑技術と組み合わせることによって，節水型灌漑を行うことができる．また，土壌温度環境を適切に制御できる可能性もある．したがって，マルチングは農業における気候変動に対する適応策として重要で有効なツールとなりうる．適切に土壌中の水・熱環境を管理するためには，マルチング下での土壌中の水・熱移動現象を明らかにし，これをモデル化する必要があるが，例えば土壌表面とビニールマルチ表面間での水蒸気と液状水の相変化（蒸発・凝結過程）が土壌水分・熱環境に及ぼす影響は定量的に評価されていない．本研究では，土壌水分・地温観測に加えて，蒸発・凝結過程で同位体分別により値が変化する水の酸素・水素安定同位体比を計測することにより，マルチの影響下にある土壌中の水・熱移動現象を明らかにすることを目的とする．
2022年度は，大学内で行う土壌カラムを用いた実験システムの構築を行った．使用する材質や色の異なる複数種類のマルチ，土壌水分量センサ，土壌水分ポテンシャルセンサ，温度センサ，気象観測システム，土壌水採取装置を用意し，これらの動作確認を行った．供試土壌は現地畑地土壌とし，土壌物理性を把握した．2023年度からの実験開始が可能となった．
和歌山県に位置するマルチを敷設した畑地実圃場での土壌水分観測を継続した．深さ方向の土壌水分変化とその経時変化から，ビニールマルチを敷設している圃場では，深さ5cmの土壌水分の低下速度が，それ以深の低下速度よりも緩やかになる場合があることが観察された．これが蒸発・凝結に伴うものであるかどうか，検討の余地があることが確認できた．
また，酸素・水素安定同位体比を用いた土壌水分移動解析に関する研究レビューを行い，蒸発・凝結を組み込むための同位体の平衡分別と動的分別の表現方法に関する知見を得た．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初は，2022年度中に土壌カラム試験を行う予定としていたが，冬期には顕著な蒸発・凝結過程が得られないことから，実験の開始を2023年度からと変更したことが理由である．そのため，2022年度は実験システムの構築のための準備とモデル化のための研究レビュー，現地で継続している土壌水分観測とその解析に終始した．
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| 今後の研究の推進方策 |
京都大学の敷地内において，土壌カラムを用いた現地観測実験を行い，複数種のマルチ（対照実験を含めて6種の予定）を敷設したときの，土壌水分と地温の経時変化を観測し，その特性を把握する．また，土壌水分観測を継続的に実施している和歌山県の畑地実圃場でのデータも用いて解析を行う．
土壌カラム実験では，マルチを土壌表面に設置し，土壌表面から深さ方向3地点に土壌水分計（土壌水ポテンシャルを測定するセンサーと体積含水率を測定するセンサー）を設置し，土壌温度も同時に測定する．また，気象観測（降水量，気温，湿度，風向風速，日射量）を行う．さらに，同深度にポーラスタイプの土壌水採取器を設置して土壌水を採取するとともに，マルチ裏面に付着する水を経時的に収集し，酸素・水素安定同位体比を分析する．日サイクルでの土壌表面付近での土壌水分移動の特徴を明らかにし，蒸発・凝結過程などのモデル化のための要素に関する知見を得る．
モデル化においては，平衡分別と動的分別の定式化を土壌水分・熱移動解析プログラムに導入し，実験結果の再現性を試みる．マルチ敷設下の上端境界条件の適切な与え方を示すことを試みる，
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