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2012 年度 実績報告書

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

研究課題/領域番号 23380140
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, 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, 生物資源学研究科, 講師 (70608934)
橋本 洋平  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80436899)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
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
研究概要

本年度は,昨年度に引き続き土中の窒素・炭素連結循環モデルを組み込んだ土中の水分・溶質移動シミュレーションプログラムの開発,水田土カラム中の水分・溶質移動実験,飽和から乾燥領域までの不飽和透水係数の高い精度の測定と不飽和水分フラックス測定に取り組んだ.
PHREEQCプログラムを用いて構築した窒素・炭素連結循環は,C/N比の異なる有機物が複数存在する場合について,窒素と炭素の形態変化について,それぞれの反応定数とC/N比の及ぼす影響について検討を行った。また,PHREEQCの窒素の形態変化モデルをHP1プログラムに組み入れ,水分移動が生じる土中の窒素・炭素の形態変化と移動についてシミュレーションを行った。
水田土カラム実験では,土中水溶存成分マイクロセンサーにより,土中の溶存酸素,酸化還元電位,pH分布の測定を行った.そして,水田湛水後に表面酸化層が形成される過程を,溶存酸素と酸化還元電位分布から実測することに成功した.また,この表面酸化層の形成には,浸透水の基質の有無が影響することが明らかになった.
不飽和水分移動に対しては,様々な土の水分保持特性について,吸引法,加圧板法,水分吸脱着過程水ポテンシャル連続測定装置を用いて測定し,迅速かつ正確な測定法を検討した.団粒構造を持つ黒ぼく土については,水分保持曲線のヒステリシスと不飽和透水係数の関係を検討した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年に引き継ぎ,本研究の中心的な位置づけであるHP1プログラムの発展を行うことができ,ほぼ目的としていたアルゴリズムを組み込むことができた.また,水ポテンシャル連続測定装置を利用した水分保持曲線の測定,不飽和透水係数の推定は,異なる土性で検証ができた.また,土中水溶存成分マイクロセンサーにより表面酸化層の形成を明らかにできた.それらにより,研究分担者がそれぞれの目標に対して確実に研究を進展することができた.

今後の研究の推進方策

作成した窒素・炭素連結循環モデルを組み込んだ土中の水分・溶質移動シミュレーションプログラムを,水田土カラム中の水分・溶質移動実験に適用し,さらなる発展を試みる.また,既存の測定データに対しても適用し,土壌化学の分野とも研究交流を進める予定である.また,飽和から乾燥領域までの不飽和透水係数の高い精度の測定手法の普及を目指す.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Water infiltration into a frozen soil with simultaneous melting of the frozen layer2013

    • 著者名/発表者名
      Kunio Watanabe
    • 雑誌名

      Vadose Zone Journal

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.2136/vzj2011.0188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solute transport in dual-permeability porous media2012

    • 著者名/発表者名
      Feike J. Leij
    • 雑誌名

      Water Resour. Res.

      巻: 48 ページ: -

    • 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 soils2012

    • 著者名/発表者名
      Kunio Watanabe
    • 雑誌名

      Soil Science Society of American Journal

      巻: 76 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 ページ: 441-448

    • DOI

      10.2136/sssaj2011.0196

    • 査読あり
  • [学会発表] Fate and transport of nitrogen in soils based on a coupled nitrogen-carbon cycling model using the HP1 code2013

    • 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
    • 年月日
      20130321-20130322
  • [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
    • 年月日
      20120918-20120919
  • [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
    • 年月日
      20120918-20120919
  • [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
    • 年月日
      20120904-20120908
  • [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

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公開日: 2014-07-24  

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