土壌凍結層の発達・融解浸潤にともなう土中の水分・窒素移動の解明と予測

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23580328
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 渡辺 晋生 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10335151)
• 研究分担者: 武藤 由子 岩手大学, 農学部, 講師 (30422512)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 凍土 / 浸潤 / 水・熱移動 / 窒素動態 / 不凍水 / 水分特性曲線 / 不飽和透水係数 / 数値解析

研究概要

様々な黒ボク土について、低水分領域の水分保持曲線と凍土の不凍水量曲線を精密にそれぞれ測定し、その相同性やヒステリシスを評価した。また、凍土中の水ポテンシャルの直接測定に成功し、クラウジウスクラペイロン式で凍土の水ポテンシャルを推定することの妥当性と氷の非平衡成長による不整合を検証した。次ぎに、一次元カラム実験を行い、凍結・融解浸潤過程における水分・熱移動と窒素動態を明らかにした。そして、これらの実験結果や現場観測のデータを数値解析した。さらに、地表面近傍の酸化還元電位と溶存酸素分布をサブミリスケールで観察し、浸潤水の流下にともなう還元層の発達と表面酸化層の形成過程に及ぼす流速の影響を示した。

研究成果

• [雑誌論文] A study on the effect of compaction on transport properties of soil gas and water I : Relative gas diffusivity, air permeability, and saturated hydraulic conductivity (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuncoro, P. H., Koga, K., Satta, N. and Muto, Y.
  • 雑誌名: Soil & Tillage Research 巻: (掲載確定)
  • DOI: 10.1016/j.still.2014.02.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A study on the effect of compaction on transport properties of soil gas and water II : Soil pore structure indices (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuncoro, P. H., Koga, K., Satta, N. and Muto, Y.
  • 雑誌名: Soil & Tillage Research 巻: (掲載確定)
  • DOI: 10.1016/j.still.2014.02.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The math -ematical representation of freezing and thawing processes in variably -saturated, non-deformable soils (2013)
  • 著者名/発表者名: Kurylyk, B. and Watanabe, K.
  • 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(5) ページ: 253-261
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蒸発過程にある土中の酸化還元電位の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武藤由子,加藤希枝,渡辺晋生
  • 雑誌名: 農業農村工学会論文集 巻: 284 ページ: 23-29
  • 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: Watanabe, K., Kito, T., Dun, S. Wu, J. Q., Cory Greer, R. and Flury, M.
  • 雑誌名: Vadose Zone Journal 巻: 12
  • DOI: 10.2136/vzj2011.0188
  • 査読あり
• [雑誌論文] 積雪内部の水分移動に関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口悟,渡辺晋生,石井吉之
  • 雑誌名: 日本水文科学会誌 巻: 42(3) ページ: 89-99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro chilled-mirror hygrometer for measuring water poten -tial in relatively dry and partially frozen soils (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Takeuchi, M., Osada, Y. and Ibata, K.
  • 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] Dependence of the water retention curve of snow on snow characteristics (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Watanabe, K., Katsushima, T., Atsushi Sato, and Toshiro Kumakura
  • 雑誌名: Annals of Glaciology 巻: 53 ページ: 6-12
  • DOI: 10.3189/2012AoG61A001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of pulse NMR technology for determination of unfrozen water content in frozen soils (2012)
  • 著者名/発表者名: Akagawa, S., Iwahana, G., Watanabe, K., Chuvilin, E.M. and Istomin, V.A.
  • 雑誌名: Permafrost ページ: 21-26
  • 査読あり
• [学会発表] 水の流れがある土中の凍結過程の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生
  • 学会等名: 土壌物理学会
  • 発表場所: 福島大学(福島市)
  • 年月日: 2013-10-26
• [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: Watanabe, K., Kito, T., Toride, N. and van Genuchten, M.Th.
  • 学会等名: 2011 ASA-CSSA-SSSA Annual Meetings
  • 発表場所: San Antonio, TX. USA
  • 年月日: 20111016-19
• [図書] 新版雪氷辞典 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晋生(編集委員・分担執筆)
  • 総ページ数: 307 (32, 167, 214)
  • 出版者: 古今書院