2014 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
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23380136
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 修一郎 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (90355595)
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| 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, 東北農業研究センター, 主任研究員 (00355562)
西田 和弘 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (90554494)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 土壌の膨潤収縮 / 亀裂 / 酸化還元 / ポロシメトリ / 遊離酸化鉄 / 土壌構造 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
a.土壌中の鉄の酸化還元や練り返しによる間隙構造の変化を微視的にとらえるため、遊離酸化鉄の量、乾燥程度、還元処理、練り返しを調整した粘土質水田土壌（秋田県大潟村）の試料を作成し、鉄の還元量、水中沈定容積、細孔分布を比較した。その結果から、田畑輪換に対応して、粘質水田土壌の孔隙分布は以下のように変化すると結論づけた。(1)乾燥による間隙の収縮により孔隙径のピークは1μmから100nm近辺へ移動する。(2)還元によって160nm以上の孔隙量が一様に増加する。(3)練り返しによって1μm付近にピークが収斂し、孔隙量も増加する(4)還元処理により練り返しの影響（ピークの収斂）は強く発現しする。
b.稲・大豆輪作下にある粘土質水田の不攪乱作土（稲わら投入、稲わら堆肥施用、有機物無施用）を一旦-80kPaまで排水した後、温度を変えて湛水状態に置き吸水させた。最初は還元の進行が進みにくい4 ℃で22日間湛水状態に置き、還元の影響の無いときの飽和時の保水量を確認した。次に30 ℃ でこれらの試料をさらに72日間湛水状態に置いた。還元の進行は有機物投入試料で早く、4℃22日間の湛水で一旦平衡した水分が、再び増加した。有機物無施用区の試料では、新たな吸水投入区に比べ有意に小さかった。この結果から、水田が一旦乾燥した後、再び高水分状態になるときに高温であると、還元が進行し、乾燥収縮前の軟弱な土壌構造に徐々にシフトすることが示唆された。
c.以上から、粘質土の乾燥収縮サイクルは、単に土壌水のサクションによる力学的な収縮膨潤だけではなく、酸化還元による土の保水特性や間隙構造の剛性の変化をともなう複雑な現象をもたらすことを確認した。よって、数ヶ月におよぶ土壌水分の変化による土の収縮膨潤挙動を表すためには、弾塑性を直列した構成モデルに加え、粘性（ダッシュポット）を弾性（ばね）に並列に配置したレオロジーモデルの導入が有効であると結論づけた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(2 results)
