| 研究概要 |
本研究では,土壌圏の物質循環に果たす粘土の役割と特性を明らかにするため,実験室レベルで粘土中の水分・塩分移動の集中的なモニタリングシステムの構築を行い,その機構解明を試みた。そしてアロフェンを多く含む火山灰土である黒ボク土を対象に,水分及び溶質移動実験を行った。まず,水分測定にはTDR水分計,圧力測定にはテンシオメータと圧力変換器,塩分濃度にはTDRあるいは4極塩分センサーを用いた電気伝導度測定,また排出水量を電子天秤を用いて計測する自動観測システムを構築した。そして,撹乱土と不撹乱土カラムを用いて,飽和及び不飽和定常流れの塩分移動形態より溶質分散係数を求めた。それにより,黒ボク土では,撹乱土,不撹乱土とも団粒構造の影響を受けた溶質移動特性であること,不撹乱土では植物根や亀裂が飽和状態では流れを支配するがその影響は異なること,不飽和状態では,そうした大きな間隙から水分が排出されるため,撹乱土と不撹乱土の違いが小さくなることが明らかになった。本年度はさらにヒノキ林黒ボク土を対象に,土の構造と溶質移動特性の関係を考察した。飽和流れの撹乱土では,黒ボク土固有の団粒構造の影響で,水分フラックスが大きいほど分散長が増加した。また,観測深さと共に分散長が増加するスケール依存性が観察された。撥水性の強い表層土では,移流分散式の適合が悪く,分散長が観測深さに比例して増加した。これは断面方向の混合が生じない,溶質移動が生じていたことを示す。不飽和流れでは,水分量が減少すると分散長は減少した。一方,飽和の不撹乱土の分散長は,撹乱土に比べて約10倍であった。これは,森林の不撹乱土でも,黒ボク土固有の団粒構造に加えて,自然状態で存在する様々な粗間隙が存在により,選択的な流れが生じためと考えられた。
さらに交換性Na率(ESP)と土中溶液濃度が粘土の透水性に及ぼす影響を明らかにするために,高膨潤性のベントナイトの透水性を圧密試験を用いて評価することを試みた。
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