2013 Fiscal Year Annual Research Report

乾湿に伴う水田土壌構造の変動レンジに関するメカノケミカル解析

Research Project

Project/Area Number	23380136
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	吉田修一郎東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (90355595)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高橋智紀独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, その他部局等, 研究員 (00355562) 西田和弘東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (90554494)
Project Period (FY)	2011-04-01 – 2015-03-31
Keywords	土壌の収縮 / 土壌構造 / 土壌の膨潤 / 酸化還元 / 保水性
Research Abstract	有機物の投入履歴が異なる秋田県大仙市の水田土壌を対象に保水性の違いや湛水時の温度が膨潤に及ぼす影響の差異に関する分析を行った。有機物投入土では、①保水量が増加し、脱水時の収縮が顕著であること、②湛水膨潤過程における還元が著しく、低温下の湛水条件で10日間静置した後、高温にすると、温度を上げた後に著しい膨潤を示した。このような挙動は、有機物投入のない試料では不明瞭であった。以上から、水田土壌の吸水膨潤過程は、単に土壌水のサクション分布により決まるものではなく、酸化還元による間隙の剛性（弾性）の変化の影響も受けることが示唆された。このメカニズムについては、土中の酸化鉄皮膜による土粒子相互の拘束が、還元により開放される（２価鉄として溶出）ことによるとする仮説を設定しているが、その実証方法の一つとして、臨界点乾燥と水銀圧入試器ポロシメトリを組み合わせ、非破壊土壌の微細構造の定量化を行うための試料作成を行った。遊離鉄添加量を0～２％、乾燥条件を98kPaおよび9.8MPa、さらには還元処理および練り返し処理の有無を設定したスメクタイト質土壌を作成した。（試料の分析は26年度に実施）。また、測定法の改良として、今年度は新たにレーザ変位計を用いた土壌コア試料の体積計測装置を作成した。この装置の製作により、高額な3次元形状記憶装置を用いなくても土壌試料の体積を非接触で迅速に測定することが可能となった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 各地の土壌試料を用いた分析については、ほぼ予定が修了したが、各ほ場の水管理が、当初の想定と異なっていたため、一部の土壌については、実験内容を変更することにした。そのため、最終年度はデータの整理とモデル化を進める予定であったが、一部実験も継続して行うことにした。また、ポロシメトリを用いた間隙構造の分析については、当所想定していた測定機器が使用不能となり委託分析で対応することとしたが、委託先の機器の性能および測定試料の条件設定に時間が必要となった。
Strategy for Future Research Activity	強く乾燥した粘質水田土壌について、異なる温度条件のもとでの膨潤試験を行い、温度が膨潤速度に及ぼす影響についての定量的なデータを採取する。この結果を踏まえて、時間依存性を考慮した水田土壌の応力－ひずみ関係式を提案し、水田土壌構造の季節変化の推定を行う。また、水銀圧入式ポロシメトリにて微細構造の分析を行い、酸化還元による鉄の形態変化が構造形成におよぼす影響の機作を明らかにする。