土壌圏における水分・窒素・炭素統合循環モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 23380140
• 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: 農業土木学・農村計画学
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 取出 伸夫 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (70212074)
• 研究分担者: 渡辺 晋生 三重大学, 大学院・生物資源学研究科, 准教授 (10335151) ; 斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70447514) ; 坂井 勝 三重大学, 大学院・生物資源学研究科, 講師 (70608934) ; 橋本 洋平 東京農工大学, 生物資源学研究科, 准教授 (80436899)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2011年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: 土壌圏 / 窒素循環 / 炭素循環 / 水循環 / 不飽和水分移動 / 有機化 / 無機化 / シミュレーション

研究概要

不飽和土中の有機物分解に伴う窒素成分の移動予測を行うために，LEACHMの窒素・炭素循環連結モデルをPHREEQCプログラムで表現し，HP1プログラムを用いてHYDRUSと連結した．それにより，非等温の不飽和土中の有機物分解と窒素成分の移動予測が可能となった．また，還元状態の生じる水田土に対して，湛水条件下の土カラム中の酸化還元電位と溶存酸素のモニタリング実験を行い，表面酸化層，還元層の発達過程を明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Estimating the unsaturated hydraulic conductivity of Andisols using the evaporation method (2013)
  • 著者名/発表者名: Rudiyanto, N. Toride, M. Sakai, and M. Th., van Genuchten
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Soil Physics 巻: 125 ページ: 3-15
  • NAID: 130008068575
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水分級脱着測定装置"AquaLab VSA"を用いた低水分領域の水分保持曲線の測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生, 長田友里恵, 坂井勝, 取出伸夫
  • 雑誌名: 土壌の物理性 巻: 124 ページ: 43-49
• [雑誌論文] A hysteretic model of hydraulic properties for dual-porosity soils (2013)
  • 著者名/発表者名: Toride, N. M. Sakai, and J. Šimůnek
  • 雑誌名: Soil Sci. Soc. Am. J 巻: 77 号: 4 ページ: 1182-1188
  • DOI: 10.2136/sssaj2012.0339n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fate and transport of nitrogen in soils based on a coupled nitrogen-carbon cycling model using the HP1 code (2013)
  • 著者名/発表者名: Toride, N., and D. Chen
  • 雑誌名: Proceedings of the 4th International Conference "HYDRUS Software Applications to Subsurface Flow and Contaminant Transport Problems", edited by J. Šimůnek, M. Th. Van Genuchten, and R. Kodešová, March 21-22, 2013, Dept. of Soil Science and Geology, Czech University of Life Sciences, Prague, Czech Republic ページ: 365-376
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating the unsaturated hydraulic conductivity of Andisols using the evaporation method, (2013)
  • 著者名/発表者名: Rudiyanto, N. Toride, M. Sakai, and M. Th., van Genuchten
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Soil Physics 巻: 125 ページ: 3-15
  • NAID: 130008068575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exact analytical solutions for contaminant transport in rivers 2. Transient storage and decay chain solutions (2013)
  • 著者名/発表者名: van Genuchten，M. Th.，F. J. Leij, T. H. Skaggs, N. Toride, S. A. Bradford, E. and M. Pontedeiro
  • 雑誌名: J. Hydrol. Hydromech 巻: 61 号: 3 ページ: 250-259
  • DOI: 10.2478/johh-2013-0032
  • 査読あり
• [雑誌論文] HYDRUS-1D：土中水分・熱・溶質移動予測プログラム (2013)
  • 著者名/発表者名: 斎藤広隆，坂井勝，取出，Jiri Simunek
  • 雑誌名: 農業農村工学会誌 巻: 81 ページ: 17-20
  • NAID: 130007784076
  • 査読あり
• [雑誌論文] 古典を読む: J.D. Rhoades, P.A. Raats and R.J. Prather 著 「液相の電気伝導率，土壌水分量と土粒子表面の電気伝導率が土壌の電気伝導率に及ぼす影響」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳井洋介，宮本輝仁，取出伸夫
  • 雑誌名: 土壌の物理性 巻: 125 ページ: 35-41
  • NAID: 130008068980
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mathematical representation of freezing and thawing processes in variably-saturated, non-deformable soils (2013)
  • 著者名/発表者名: Barret Kurylyk and Kunio Watanabe
  • 雑誌名: Advances in Water Resources 巻: 60 ページ: 160-177
  • DOI: 10.1016/j.advwatres.2013.07.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] 凍結過程にある不飽和砂中の水分移動と透水係数に溶質移動が及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生, 和気朋己
  • 雑誌名: 雪氷 巻: 75 ページ: 253-261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical speciation of cadmium and sulfur K-edge XANES spectroscopy in flooded paddy soils amended with zerovalent iron. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, Y., and Yamaguchi, N.
  • 雑誌名: Soil Science Society of America Journal. 巻: 77 号: 4 ページ: 1189-1198
  • DOI: 10.2136/sssaj2013.01.0038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field and laboratory assessments on dissolution and fractionation of Pb from spent and unspent shots in the rhizosphere soil. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, Y.
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 93 号: 11 ページ: 2894-2900
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.08.095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water infiltration into a frozen soil with simultaneous melting of the frozen layer (2013)
  • 著者名/発表者名: Kunio Watanabe
  • 雑誌名: Vadose Zone Journal 巻: 12 号: 1
  • DOI: 10.2136/vzj2011.0188
  • 査読あり
• [雑誌論文] HP1プログラムを用いた窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解と窒素移動の予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陳代文, 取出伸夫
  • 雑誌名: 2012土壌水分ワークショップ論文集 ページ: 46-51
• [雑誌論文] Solute transport in dual-permeability porous media (2012)
  • 著者名/発表者名: Feike J. Leij
  • 雑誌名: Water Resour. Res. 巻: 48 号: 4
  • DOI: 10.1029/2011wr011502
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蒸発過程の土中水分移動 2. 成層土および地下水の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 斎藤広隆
  • 雑誌名: 土壌の物理性 巻: 121 ページ: 55-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro chilled-mirror hygrometer for measuring water potential in relatively dry and partially frozen soils (2012)
  • 著者名/発表者名: Kunio Watanabe
  • 雑誌名: Soil Science Society of American Journal 巻: 76 号: 6 ページ: 1938-1945
  • DOI: 10.2136/sssaj2012.0070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path analysis of phosphorus retention capacity in allophanic and non-allophanic Andisols. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, Y
  • 雑誌名: Soil Science Society of American Journal 巻: 76 号: 2 ページ: 441-448
  • DOI: 10.2136/sssaj2011.0196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Freezing experiments on unsaturated sand, loam and silt loam (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunio Watanabe, Tetusya Kito, Tomomi Wake, Masaru Sakai
  • 雑誌名: Annals of Glaciology 巻: 52 ページ: 37-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蒸発過程の土中水分移動1.土性の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 斎藤広隆, 取出伸夫
  • 雑誌名: 土壌の物理性 巻: 119 ページ: 65-74
  • NAID: 130008080335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical evaluation of subsurface soil water evaporation derived from sensible heat balance (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaru Sakai, Scott B.Jones, Markus Tuller
  • 雑誌名: Water Resources Research 巻: 47
  • 査読あり
• [学会発表] 窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三木真隆, 取出伸夫
  • 学会等名: 土壌物理学会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2013-10-26
• [学会発表] 湛水土壌表面近傍のEhとDOの空間分布 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内萌実, 渡辺晋生, 取出伸夫
  • 学会等名: 土壌物理学会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2013-10-26
• [学会発表] 鏡面冷却式露天計を用いた土の水分保持曲線の測定法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長田友里恵, 渡辺晋生, 取出伸夫
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 低水分領域における土の水分特性曲線について (2013)
  • 著者名/発表者名: 長田友里恵，渡辺晋生，取出伸夫
  • 学会等名: 農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 3種の水ポテンシャルセンサーを用いた黒ボク土の蒸発実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土居奈央，渡辺晋生，取出伸夫
  • 学会等名: 農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 湛水土壌の還元過程と表面酸化層の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内萌実，渡辺晋生，取出伸夫
  • 学会等名: 農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解と窒素移動の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 取出伸夫，森田陽子，陳代文
  • 学会等名: 農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] マイクロセンサを用いた土の表面近傍のEhとDOの観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内萌実，渡辺晋生，取出伸夫
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 取出伸夫，森田陽子，三木真隆
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 数値計算によるスーダングラス畑の土中水分移動と蒸発散の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三木真隆、坂井 勝、取出伸夫
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Fate and transport of nitrogen in soils based on a coupled nitrogen-carbon cycling model using the HP1 code (2013)
  • 著者名/発表者名: Toride, N
  • 学会等名: The 4th International Conference "HYDRUS Software Applications to Subsurface Flow and Contaminant Transport Problems"
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] HP1 プログラムを用いた窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解と窒素移動の予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陳代文, 取出伸夫
  • 学会等名: 2012土壌水分ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-12-21
• [学会発表] 通水が土中の酸化還元電位に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生
  • 学会等名: 農業農村工学会大会
  • 発表場所: 北海道
• [学会発表] ダイズ浅耕栽培圃場における土中水分動態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂井勝
  • 学会等名: 土壌肥料学会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] 5線熱パルスセンサーを用いた砂中の水分フラックスの推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂井勝
  • 学会等名: 農業農村工学会大会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] 熱収支を用いた地中蒸発速度の推定法の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井勝, Scott B.Jones
  • 学会等名: 土壌物理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] カラム実験で測定した三種の土の不凍水量曲線と保水曲線の比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生, 紀藤哲矢
  • 学会等名: 土壌物理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] プログラムHP1を用いた水分・窒素・炭素連結循環モデルによる土中の窒素移動の予測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陳代文, 取出伸夫
  • 学会等名: 土壌物理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] Evaluation of hydraulic properties of a frozen soil based on observed unfrozen water contents at the freezing front (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunio Watanabe, Tetsuya Kito, Nobuo Toride, M.Th.van Genuchten
  • 学会等名: ASA-CSSA-SSSA Annual Meetings
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Improved Determination of Soil Water Flux and Thermal Properties with a Penta-Needle Heat Pulse Probe (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaru Sakai, Changbing Yang, Gerard J.Kluitenberg, Scott B.Jones
  • 学会等名: ASA-CSSA-SSSA Annual Meetings
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Fate and Transport Modeling of Nitrogen and Organic Matter in Soils using HP1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuo Toride, DaiWen Chen
  • 学会等名: ASA-CSSA-SSSA Annual Meetings
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] C/N比を配慮した土中窒素の形態変化と移動の予測,日本土壌肥料学会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陳代文, 取出伸夫
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 凍結・融解過程にある土の凍結面近傍の不凍水量について (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生, 紀藤哲矢, 取出伸夫
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 団粒構造を持つ黒ボク土における溶質移動について (2011)
  • 著者名/発表者名: 取出伸夫, 大石雅人
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 5線熱パルスセンサーによる土中水分フラックスと熱特性の同時推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井勝, Scott B.Jones
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 乾燥密度の異なる黒ボク土中における溶質分散について (2011)
  • 著者名/発表者名: 大石雅人, 取出伸夫
  • 学会等名: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] 凍結層を持つ土への浸潤に浸潤水の溶質濃度が及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 紀藤哲矢, 渡辺晋生, 取出伸夫
  • 学会等名: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] 黒ボク土の水分保持曲線におけるヒステリシスについて (2011)
  • 著者名/発表者名: 久行雄大, Rudiyanto, 坂井勝, 取出伸夫
  • 学会等名: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-08-06
• [学会発表] 5線熱パルスセンサーによる土中水分フラックスと熱特性の同時推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井勝, Scott B.Jones
  • 学会等名: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-08-06
• [学会発表] 関東ロームを敷土に用いた石灰処理土からのアルカリ流出の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陳代文, 取出伸夫
  • 学会等名: 第17回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
  • 発表場所: 川崎
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 湛水土壌表面近傍のEhとDOの空間分布
  • 著者名/発表者名: 竹内萌実, 渡辺晋生, 取出伸夫
  • 学会等名: 土壌物理学会,
  • 発表場所: 福島
• [学会発表] 窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解の検討
  • 著者名/発表者名: 三木真隆，取出伸夫
  • 学会等名: 土壌物理学会,
  • 発表場所: 福島
• [学会発表] Estimating the unsaturated hydraulic conductivity of aggregated andisols using the evaporation method
  • 著者名/発表者名: Rudiyanto, Nobuo Toride, Masaru Sakai, and M. Th. van Genuchten,
  • 学会等名: 2013土壌水分ワークショップ
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 比重分画法と逐次抽出法を用いた黒ぼく土 のリン酸収着ホストの解明
  • 著者名/発表者名: 高本慧，橋本洋平，和穎朗太
  • 学会等名: 日本ペドロジー学会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] HP1プログラムを用いた窒素・炭素循環連結モデルによる土中の有機物分解と窒素移動の予測
  • 著者名/発表者名: 取出伸夫
  • 学会等名: 2012土壌水分ワークショップ
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 凍結層を持つ土中への硝酸塩溶液の浸潤
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生
  • 学会等名: 2012土壌水分ワークショップ
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Numerical Analysis of Water and Heat Transport in a Root Zone Using the Energy Balance
  • 著者名/発表者名: 坂井勝
  • 学会等名: 2012土壌水分ワークショップ
  • 発表場所: 東京