土壌の物理性 第 140 号 平成 30 年 11 月 20 日発行（年 3 回発行） 昭和 45 年 7 月 31 日 学術刊行物承認

ISSN 0387-6012

土壌の物理性Journal of the Japanese Society of Soil Physics

第 140 号2018 年 11 月

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土壌物理学会Japanese Society of Soil Physics

土壌の物理性
第 140 号2018 年 11 月

目

次

巻頭言

粕渕辰昭

...

1

寒冷地 · 凍土特集

渡辺晋生

...

3

吉村元博

...

5

中村和正 · 越山直子

...

15

石黒宗秀

...

23

長谷川周一

...

29

釣田竜也

...

35

森下智陽

...

37

濱本昌一郎

...

39

資 料
A-GE31 Subsurface mass transport, material cycle, and environmental
assessment 開催報告
濱本昌一郎，小島悠揮，斎藤広隆，森 也寸志

...

41

...

43

...

47

...

49

会務報告

........................................................................

51

編集後記

........................................................................

56

総 説
北海道における土壌凍結深制御による肥沃度改善の可能性

解 説
北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介

講 座
土壌中における溶質の吸着移動現象の基礎理論

I. いろいろな吸着式

古典を読む
粘土質水田の排水と暗渠に関する先駆的な 2 つの論文

書評
森林と土壌

（森林科学シリーズ 7）

森林と物質循環（森林科学シリーズ 8）

JpGU 報告

A-HW20 Materials transport and nutrient cycles in watersheds; Human andclimate impacts 開催報告

小林政広，吉川省子

H-CG26 What scientists should do for reconstruction after Fukushima
Daiichi Nuclear Power Plant Accident（福島第一原子力発電事故後の地域復興で科学者が今後取り組むこと）開催報告
西村 拓，登尾浩助，溝口 勝

土粒子
傾斜枠を用いた土壌流出の研究を続けながら

坂西研二

表紙写真の説明北海道の水田地帯では，圃場の大区画化や地下水位制御施設の整備を進めるとともに水稲の直播栽培面積を増やしている地域がある．このような地域では，今後，地域の水田用水需要が変化すると予想されるため，各種の水稲栽培方式での圃場水管理の調査が必要である．写真は，国営農地再編整備事業妹背牛地区により整備された大区画圃場である（写真提供：北海道開発局札幌開発建設部深川農業事務所）．圃場水管理の調査事例は，今号掲載の「北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介」をご参照ください．

第 16 回（ 2018 年度）土壌物理学会（論文賞）選考結果
土壌物理学会

学会賞選考委員会
委員長

長

裕幸

学会賞選考委員会として下記の論文を論文賞としてふさわしいと決定しました．

1．中野恵子（農研機構九州沖縄農業研究センター）
深見公一郎（農研機構九州沖縄農業研究センター）

2．対象論文
水稲乾田直播栽培におけるローラによる地表面鎮圧が作土の間隙構造に及ぼす影響，土壌の物理性, 第 136 号, p. 27–35, 2017

3．推薦理由本研究は，水稲作を省力的に実施できる乾田直播栽培において，代掻きにかわる漏水防止工程としてローラ鎮圧を行うときの浸透抑制効果を明らかにすることを目的としており，鎮圧作業を重ねることにより，作土中のどの部分で圧縮が進むのかを，土層中に設置したマーカーの移動，作土厚および全間隙率の計測により明らかにした．また，鎮圧による圧縮が，間隙構造にどのような影響を及ぼすのかを水分特性曲線に基づく間隙径分布の変化から評価した．
本論文では，過去の研究では示されてこなかった，地表面直下や耕盤直上部における圧縮集中層の存在や，鎮圧回数の増加に伴う作土層内間隙径分布の定量的な変化を明らかにしており，その研究的な価値は非常に高いと思われる．
以上の理由により，対象論文は第 16 回土壌物理学会賞（論文賞）に値するものと認め，ここに推薦する次第である．
本結果は 2018 年 10 月 26 日に開催された評議員会ならびに総会（10 月 27 日）にて全会一致で承認され，総会後に授賞式が開催されました．

第 16 回（ 2018 年度）土壌物理学会（ポスター賞）受賞者
土壌物理学会

学会賞選考委員会
委員長

長

開催日：2018 年 10 月 27 日
会

場：2018 年度土壌物理学会大会ポスターセッション会場（札幌市：北海道大学農学部）

以下の発表が会員および選考委員会による投票によりポスター賞に選ばれました．

⃝ 業 績：砂浜にすむ絶滅危惧種イカリモンハンミョウ幼虫の水没回避行動から学んだ
土壌物理学
著 者：水田陽斗 · 百瀬年彦 · 上田哲行

⃝ 業 績：安価なセンサを活用した蒸発散量の推定
著 者：丹野真衣 · 大山正巳 · 平嶋雄太 · 宮本英揮
⃝ 業 績：径の異なる土塊土壌からの蒸発と見かけの拡散係数
著 者：松本宜大 · 吉田修一郎 · 西田和弘 · 塩沢 昌
⃝ 業 績：Rosseta による中国乾燥地圃場の黄土の土壌水分特性の推定と評価
著 者：竹下修司 · 田川堅太 · 徳本家康 · 長 裕幸
⃝ 業 績：凍結実験に基づく数値解析の地表面熱境界条件の検討
著 者：奥田涼太 · 渡辺晋生

裕幸

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.1 (2018)

分析と総合粕渕辰昭 1

退職して 10 年目，もうすぐ 75 才になる．時間の進む速さは年とともに速くなるのを実感している．この 12 年間，
大学の農場の田んぼで農家の青年とコメつくりを続けてきた．
田んぼの面積は 30 a で，その他，道路わきを露地の苗代用地として少し使わせてもらっている．10 年間も続けることができたのは，少し変わったコメつくりをやってきたからである．具体的には「無肥料 · 無農薬 · 無除草剤で多収」をめざしてきた．
結果は，「そこそこ」達成できたのではないかと思っている．収量は 500 kg/10 a 前後，品質は毎年 1 等米，食味値は 85 程度である．そして最近これを続けるエネルギーは，農家の方たちから頂いていると思うようになった．実際，私の小さな田んぼをそれこそ全国各地？の農家のかたが見に来られるようになったからである．昨年だけでたぶん 200 人近い人たちが，全国 10 数か所から来られた． 今年も続いている．
私たちが取り組んでいるのは，江戸時代に開発され，明治期になり忽然と？消えた，「多数回中耕除草法」とでもいえる単純な栽培法である（粕渕ら, 2016）．田植え直後から幼穂形成期までの約 50 日間に 4 ∼ 8 回ほど中耕除草を行う．肥料 · 農薬 · 除草剤は使わない，いわゆる自然栽培による稲作である．
土壌物理と関係するのは，土を多数回，実際には 4 ∼ 8 回ほど（過去には最高で 24 回まで行ったが）物理的に撹拌
（中耕除草）することだけである．ただそれだけで周辺農家とそれほど変わらない収量が同じ田んぼから毎年継続して得られるようになった．用排水分離の圃場で，用水は冷たくきれいで飲めるほどである（EC は 40 µ S cm−1 程度）．
土は灰色低地土に属するが耕土層は浅いところは 10 cm あまりでその下は砂礫層になっていて，いわゆる痩せている
田んぼである．
これまでの結果から私たちの得た結論は，水田には「自己施肥機能」とでもいえるものが本来備わっているが，それを土壌撹拌（多数回中耕除草）でより大きく引き出すことができる，ということである．
コメつくりはイネ，土，水，光を総合的に管理してはじめて可能になる．分析だけではコメつくりはできない．現
実にはますます精緻に分析的にすすむ農学分野の諸科学（土壌物理も含めて）と実際の農業（総合化された技術）との乖離は大きくなるばかりではないかと思う．総合的な研究では論文が書けないことも 1 つの原因ではないだろう
か．私たちの研究？もなかなか論文が認められない．分析重視の立場からは「風が吹けば桶屋が儲かる」のように映るのではないだろうか．
見学に来られた農家の方たちに少しつらいけれど必ず話していること，それは「大学や試験場の先生を当てにしてはいけない．分析による論文作りに忙しく，聞いても無駄．あなた方，農家のかたたちが自分たち自身で明らかにしていくしかない」．そして「昔，横井時敬が言った『農学栄えて，農業滅ぶ』ではなく，『農業栄えて，農学滅ぶ』かも？」と．農家だけでなく消費者にも役に立つ “総合科学” としての農学はこの先，展望できるのだろうか．私は『農業栄えて，農学滅ぶ』にならないようにと心から願っている．自らの反省を込めて．

引用文献
粕渕辰昭, 荒生秀紀, 安田弘法 (2016): 江戸時代の農書における水田の多数回中耕除草とその効果. 土壌の物理性, 132: 55–59．

1 山形大学農学部（客員教員）

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土壌の物理性No. 140, p.3 ∼ 4 (2018)

寒冷地 · 凍土特集をはじめるにあたって
渡辺晋生 1

永久凍土地帯から霜柱や路面の凍結，多少とも土が凍結に晒される地域までを合わせると，その面積は地球全外観測から人工凍土の利用まで広い分野から多くの寄稿をいただいた．

陸域の 70 % にも及ぶ．日本有数の大規模農業が展開さ今号掲載の吉村総説では，近年の気候変動にともなうれる北海道には，厳寒で土が凍り，雪も積もる農地が広北海道での土壌凍結深分布の変化から，雪割りや雪踏みがる．寒冷地の農地には特有の土壌水分や地温の変化がなど凍結深を制御する技術を紹介するとともに，土の凍みられ，営農にも多様な配慮がなされる．土の凍結にと結融解が土壌の物理性や化学性，そして有機物分解や窒もなう凍上は植物根の断抜，土壌構造や農業構造物の破素動態に関わる微生物活性に及ぼす影響を概説し，土壌壊の原因となり得，凍結により地表に集積した水分や難凍結深制御技術活用の今後の高度化を洞察する．中村 ·透水性の凍土層上に滞った融水は泥水の流動や地耐力の越山解説では，北海道の大規模稲作についての営農作業低下の原因となり得る．視野を広げれば，寒冷地は地球の効率化を目指した栽培方式や圃場の水の動きの調査結温暖化の影響が顕著に表れる地域と見られる一方，寒冷

果，調査結果を農家に説明する際に有用な動画の活用例

地の凍土過程は水文 · 気象 · 気候現象と関わり全球規模を紹介する．また次号以降，広田総説では吉村総説でもの水 · 熱 · 物質循環に多大な影響を及ぼす．また，凍土取り上げた土壌凍結深制御技術についての詳細をその開はその硬度や遮水性から軟弱地盤の改良や止水にも利用

発の背景となる観測や研究成果とともに総括する．鈴木

されている．土の凍結は比較的身近な現象といえる．そら研究ノートでは，オホーツク網走地域の農地におけるしてそれゆえ，電磁誘導で名高い Faraday（1859）の不土壌水分とマトリックポテンシャルの季節変化の観測例

凍水の研究や世界初の人工雪で知られる中谷宇吉郎博士を示し，凍土層下の水分フラックスや融雪浸潤の解析結の一連の凍上研究（例えば，中谷 · 孫野, 1940）など，寒果を示す．大西総説では，土中の鉄の形態変化について

冷地 · 凍土研究は古くより国内外様々な分野で進められまとめ，凍土地帯での溶存鉄の挙動についてアムール川てきた．土壌物理の分野においても，Schofield（1935）

流域での観測結果を例に概説し，凍土の融解層の長期変のマトリックポテンシャルと凍土の不凍水圧の議論は動が溶存鉄の生成量や流出量に及ぼす影響を示唆すると「古典を読む」に取り上げられて然るべき論文であろう．

ともに，今後の明らかにすべき知見やモデルのあり方を

八鍬（1961）の「農業物理学」では「土壌凍結」が章立展望する．さらに飯島総説では北極域の永久凍土帯におてされており，凍結深の予測や凍上現象，農作物との関ける熱 · 水 · 炭素循環についての近年の様々な観測やプ係が丁寧に説明されている．八幡（1975）の「土壌の物ロジェクトの成果を総括し，今後の観測 – モデル研究の理」でも熱伝達機能や形態変化機能の章で土の凍結現象

対象について展望する．一方，釘﨑 · 大石解説では，地を多く取り上げており，凍土の透水係数の温度依存性さ

盤凍結工法施工時の凍結膨張量予測の要素試験として行え図示されている．Hillel（1980）の「Applications ofSoil Physics」では Miller が 11 章「Freezing Phenomena
in Soils」の大部分を割いて二次凍上理論を提示している．しかし，近年の土壌物理の教科書（例えば，Jury andHorton, 2004; 宮崎ら, 2005）には寒冷地や凍土の記述がわれる一軸凍上試験と三軸凍上試験についてその試験法

ない．教科書に載せるべき内容が増えたため，あるいは結工法の施用を検討する．

と結果の整理方法を解説し，土木工学的巨視的視点と土壌物理的微視的視点の問題意識の共有を狙う．また，長田ら論文では，近年開発された CO2 気液混合流体を冷却システムに用い，帯鋼補強土壁のような不飽和土への凍時代の流行や趨勢にもよるのであろうが，寒冷地 · 凍土

気候変動や地球温暖化の観点からさまざまな注目の集研究に土壌物理が貢献できる課題は多々残されている．

まる寒冷地 · 極域研究，大深度や大断面での高速道路やそこで，本特集では寒冷地 · 凍土研究の近年の課題や土壌物理との接点を新たな視点で一考すべく，国内外の野1 Department of Bioresources, Mie University, 1577 Kurima-Machiya,

Tsu 514-8507, Japan. 三重大学大学院生物資源学研究科.
2018 年 10 月 18 日受稿 2018 年 10 月 30 日受理

鉄道の建設，あるいは大規模遮水壁などで注目される人
工凍土の活用など，社会的 · 工学的背景からますます寒冷地 · 凍土研究への要望は高まっている．本特集が，こうした研究への土壌物理からの貢献を考えるきっかけや参考になれば幸いである．

土壌の物理性

4

第 140 号(2018)

引用文献

宮 﨑 毅, 長谷川周一, 粕渕辰昭 (2005): 土壌物理学, 朝倉書店,

Faraday M. (1859): On regelation, and on the conservation of

中谷宇吉郎, 孫野長治 (1940): 凍上の物理的研究. 応用物理, 9:

138p.
force. Philosophical Magazine, 17: 162–169.
Hillel, D. (1980): Applications of Soil Physics, Academic Press,
385p.
Jury, W.A. and Horton, R. (2004): Soil Physics 6th ed., John Wiley & Sons, 370p.

549–555.
Schofield, R.K. (1938): The pF of the water in soil. Trans. 3rd
International Congress of Soil Science, 2: 37–48.
八鍬俊助 (1961): 農業物理学, 養賢堂, 256p.
八幡敏雄 (1975): 土壌の物理, 東京大学出版会, 181p.

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140 p.5 ∼ 13 (2018)

北海道における土壌凍結深制御による肥沃度改善の可能性
吉村元博 1

Possibility of improving soil fertility by soil-frost control in Hokkaido
Motohiro YOSHIMURA1

壌管理技術の展望を述べる．

Abstract: As one of agricultural character in Hokkaido,
it is given that short growing period due to low temperature and snowpack during long winter. In order to improve
productivity in cold region, it is necessary that development of soil management technology during snow season.
Now, soil-frost control, which is the technique for controlling soil frost depth by adjusting the timing and duration of
thick snowcover, is noted because it can aﬀect soil property physically and biochemically such as aggregate destruction and nitrous oxide emission. This article reviews
that development and background of soil frost control technology in Hokkaido and previous studies on soil properties
through freeze-thaw. Based on that, it is discussed that current situation and prospective research of soil management
during snow season in Hokkaido.
Key Words : frozen ground, climate change, soil property,
soil management, Hokkaido in Japan

1. はじめに
近年の気候変動に伴い北海道の冬の土壌凍結深に変化が起こり，農業にも影響を与えている．その変化に対応するため土壌凍結深制御技術が開発された．他方で土壌が凍結融解することの土壌理化学性や生物性への影響については様々な研究が行われている．これらのことか
ら，凍結融解に伴い土壌中で起きる現象を理解することは，北海道の積雪期間中に土壌理化学性を「制御する」
技術につながると考えられる．また筆者は 2017 年 4 月
から農業 · 食品産業技術総合研究機構北海道農業研究センターに所属し，「寒地大規模畑輪作の生産基盤強化による ICT スマート農業システムの実現に向けた技術体系の確立」というテーマで研究を始めた．そのために北海
道農業の特徴，現状の課題を調べる中で土壌凍結深制御技術の活用の高度化がそのテーマに貢献しうると思いいたった．本稿では北海道で起きている気候変動，土壌凍結深制御技術，土壌凍結に伴う土壌への影響に関する研究を示し，今後の冬の間の土壌凍結深制御を利用した土
1 Hokkaido Agricultural Research Center, NARO, Hitsujigaoka 1,
Toyohira-ku, Sapporo 062-8555, Japan. Corresponding author: 吉村元博, 農研機構 北海道農業研究センター
2018 年 4 月 2 日受稿 2018 年 9 月 11 日受理

2. 北海道の農業
2.1 産業としての農業の構造
北海道は日本全国と比較して農業経営の様子が大きく異なっている．北海道の耕地面積は 114.5 万 ha であり，全国の耕地面積の約 4 分の 1 を占めている（農水省大臣
官房統計部， 2017a）．また北海道の農業就業人口と農業
経営体数はそれぞれ 93,000 人と 39,000 であり，全国に占める割合はそれぞれ 5.2 %，3.1 % である（農水省大臣
官房統計部, 2017b）．さらに北海道の 1 農業経営体当たりの経営耕地面積は 28.2 ha である一方全国では 2.87 ha
である（農水省大臣官房統計部, 2017b）．これらのことから，北海道の農業は全国と比べて少人数で大規模な経営を行っていることが分かる．

2.2 地理と気候の特徴
日本で最も北に位置する北海道の気候は全国の中でも寒冷で冬に積雪があり作物の生育期間が短いことが容易に想像できるが，北海道の中でも地域によって気温，降水量に違いが見られる．北海道の地理を概説すると，札幌が位置する石狩平野の低地帯を境として，東の胴体部と南西の半島部に大別できる．胴体部の南北方向に山地群が連なり，北部で二列に分岐した山地の間には盆地が並んでいる．東部には知床半島の山々が連なり，その南側には根釧台地が，西側には十勝平野が広がっている．また，南西の半島部にも内浦湾をはさんでいくつもの山々が連なっており，それらの間を縫うように低地帯が分布している（札幌管区気象台, 2017）．北海道内の冬の気温を比較すると，1 月の平均気温は地域差が大きく，沿岸部
で比較的気温が高く，内陸部の平野や盆地と山岳地帯で厳しい寒さが見られる．続いて積雪量を比較すると，日
本海側と山岳地帯で 100 cm を越える一方でオホーツク海側南部，太平洋側東部，太平洋側西部の内陸では積雪が比較的少ない．これらを踏まえると冬の北海道ではオ
ホーツク海側や内陸部の平野では雪が少なく寒さが厳し
く，日本海側沿岸部では多雪で比較的気温が高く，山岳部では多雪かつ寒さが厳しいことが分かる（谷, 2010）．
しかし近年の気候変動によって冬の様子が地域ごとに変わり始めており，農業に大きな影響を与えている例

土壌の物理性

6がある．シミュレーション試験の結果，北海道の日本海側で今後積雪量の減少が予測されており（Hosaka et al.,

第 140 号(2018)

土壌凍結深制御による野良イモ防除が実施できるのは，
北海道では道東太平洋側内陸部，オホーツク海側が挙げ2005），実際に道北日本海側に位置する雨竜郡では近年積雪深の減少が報告されている（Park et al., 2010; Makoto
et al., 2014）．それとは逆に，十勝地方では 1980 年代後られる（矢崎ら, 2012）．さらに積雪深と気温から土壌凍半からシベリア高気圧の勢力が弱まっており海水面温

道の十勝地方とオホーツク地方のバレイショ生産地帯

度の上昇が予測され，このため道東を通過する温帯低気で野良イモを退治するために普及が進んでいる．特に十圧が発達することで初冬の積雪量が増加し，積雪が断熱

勝農業協同組合連合会が運営する営農支援システムであ材として働くため土壌凍結深度が減少している（Hirota

る「てん蔵」では雪割りの実施日を登録することで土壌

et al., 2006）．土壌凍結深度の減少に伴い，収穫後も畑凍結深の進行状況を知ることができる．また，オホーツに残ったバレイショが越冬し翌春に雑草化して現れる

ク地方に位置する網走支庁では排水性の悪い灰色台地土

ようになった．このように雑草化するバレイショのこが 29,000 ha 存在し（橋本, 2008），野良イモ退治の他にとを野良イモ（volunteer potatoes）と呼ぶ（Boydston et

土壌凍結による透水性改善効果（Chamberlain and Gow,al., 2006）．十勝地方では野良イモが発生した農家は 1 ha1979）が期待され土壌凍結が利用されている．

結深度を予測するシステムが開発されており（Nemoto

et al., 2008），土壌凍結深を任意に制御する技術は北海

当たり数十時間かけて人力の除草を行っており，平均

土壌凍結深度を増加させることで野良イモを枯死さ的な規模のバレイショ農家で数 ha 以上の土地を持ってせることができるが，適切な凍結深度に制御できなけいるため非常に過酷な作業となる（Hirota, 2008; 前塚,

れば営農上のマイナス面をもたらす．具体的には凍上

2008）．積雪深の変化とそれに伴う土壌凍結深度への影による越冬作物の根への物理的ダメージ（Tierney et al.,

響は同じ北海道でも地域によって異なっている．

2001; Kreyling et al., 2008）や，融雪期の土壌侵食の促進（Øygarden, 2003），春の土壌融解や排水が遅れることによる農業活動の遅れが挙げられる（Yanai et al., 2017）．

2.3 野良イモ退治のための土壌凍結深制御の開発と普及
北海道では土壌凍結深度の制御法が開発され，野良イ

一方土壌凍結深度が浅いときに融雪水は急速に土壌にモ退治に活用されている．具体的には野良イモを凍結枯

浸透し（Iwata et al., 2008; Iwata et al., 2010; Iwata et al.,

死させるために冬に圃場で除雪プラウを装着させたトラ

2011），表層の残存硝酸態窒素の溶脱による地下水汚染の危険性がある（Iwata et al., 2013）．これらを踏まえ野クターで圃場を走り除雪を行い土壌の凍結深度を増加させる技術である「雪割り」が開発された（Hirota et al.,2011）．万が一雪割りで土壌凍結深が深く入りすぎた場

良イモを枯死させつつ，環境への負荷を抑えた適切な最大土壌凍結深度を検討するため圃場試験が行われた．そ合は，露出した地表に雪を戻すことで凍結の進行を抑えして除雪処理の有無を設け，積雪前後の野良イモの枯死ることができる．この雪割りをする際の懸念として，積率，土壌浸透水量，土壌硝酸態窒素残存率を調べたとこ

雪下に秋まきコムギ等の越冬性作物がある場合，除雪にろ，最大土壌凍結深度は 0.28 ∼ 0.33 m が適切だと提案

よって根や芽を物理的に傷つける恐れがある．そこでトされた（Yanai et al., 2017）．

ラクターで圃場の積雪の上を走り圧雪することにより雪の断熱効果を抑え，土壌の凍結深度を増加させる技術で

3. 土壌凍結に伴う土壌理化学性とある「雪踏み」が開発された．この技術を用いて最大土

肥沃度への影響壌凍結深度を 0.3 m に制御した秋まきコムギ圃場では雪踏みを行わない圃場と同等の収量を得られ，最大土壌凍

ここまでで近年の気候変動により生じた野良イモを退結深度を 0.5 m に制御すると茎数が有意に減り減収した治することをきっかけに始まった土壌凍結深制御技術に（Shimoda et al., 2015）．穂になるコムギの茎数は越冬前

ついて述べた．一方で土壌凍結が土壌理化学性に与える

茎数によってほぼ決定するため（荒木, 2015），最大土壌影響についての研究は古くから行われている．Edwards

凍結深度を 0.5 m に制御したときの茎数の減少は凍上にand Cresser（1992）は 1910 年以降報告された凍土に関する基礎的な研究成果の要点および 1960 ∼ 1990 年代の土壌の物理化学反応 · 生化学反応への凍結融解の影響による根への物理ストレスによるものと考えられる．土壌
凍結深度を適切に管理することで野良イモの退治のみならず，コムギの凍上による減収リスクを抑える可能性が関する室内と屋外での試験の成果を総括した．その上で示唆された．この雪踏みの注意事項として，圧雪しても土壌の凍結融解が①土壌生成，②微生物の代謝反応と微積雪深を 0.3 m 以下にできなければ雪の断熱効果を取り

生物数，③土壌の理化学的性質と土壌肥沃度，④集水域

除けないため（Hirota et al., 2006），多雪地帯には適さなでの水文環境，⑤汚染物質の挙動，に与える影響を調べ

いことと，土壌凍結深が深く入りすぎた場合に雪を被せることが今後重要だろうと指摘した．土壌凍結は土壌理て凍結の進行を抑える手段がないことが挙げられる．

化学性に影響を与えるため，土壌凍結深制御技術は積雪

土壌凍結深制御の技術を現場の生産者に活用してもら

期間中の土壌理化学性を「制御する」技術となりうる．

えるように，適用できる気候条件や作業判断支援のため

ここでは凍結に伴う土壌物理構造および土壌中におけるの知見の集積が進んでいる．冬の気温と降水量に基づき生化学反応への影響の研究を概観する．

総説：北海道における土壌凍結深制御による肥沃度改善の可能性

7

3.1 凍結がもたらす物理構造への影響

mm，2 ∼ 4 mm のものに比べて壊れやすいことが見出

3.1.1 凍上された．これは屋外で除雪を行い土壌凍結深度を深くし凍上は凍土内で形成した氷によって地表面が押し上た試験結果と符合する（Fitzhugh et al., 2001; Ruan and

げられて隆起が起きる現象である．凍上は土壌中の水がその場で凍結して 9 % 体積が膨張するだけでは説明でRobertson, 2017）．
3.1.3 透水性と砕土性の向上 · 融解時の土壌侵食の増加

きず，凍結に伴い凍結面が近傍の水を吸い上げアイスレ

Xu et al.（2018）は室内で異なる水分含量の土壌に異なンズを成長させることで起きる（Black and Hardenberg,

る回数の凍結融解処理をした後に物理的性質を調べた．

1991） ．そのためアイスレンズの成長しやすさを示す土

その結果凍結融解は土壌の内部摩擦角を変えないまま，

壌の凍上性は保水性と透水性に関わる土壌粒子の粒径にせん断強度と凝集力を低下させ，凍結融解サイクルが増大きく依存する．Black and Hardenberg（1991）は粒度えるにつれてこの影響は大きくなった．またこの影響は調整した土を用いて実験を行い，凍上は平均粒径が小さ

5 サイクルでほぼ頭打ちになること，およびサイクル数

くなるにつれて増大し，2 ∼ 5 µm の土粒子を含むものに以上に水分条件の影響が大きく水分が高いほど凍結に最大凍上が起こることを示した．一方均質粒径のガラスよる構造へのダメージが大きいことが示された．これら

ビーズを用いたアイスレンズの形成実験では，粒径が小のことから土壌の凍結融解はせん断強度を下げることにさいほど（数 µm）アイスレンズが大きく成長することが

よって砕土性を改善させ，凝集力が低下することによっ示された（Saruya et al., 2013; Saruya et al., 2014a）．こて土壌侵食のリスクを高めることが示唆された．またれらの研究は小さい粒径の土壌ほど不凍水を保持しやす

Chamberlain and Gow（1979）は室内実験で凍結融解にいという性質（Zent, 2008）と一致している．しかし数伴い土壌の透水性が改善することを指摘した．これは凍µm の粒子ではアイスレンズの成長が抑制されるという理論予測もあるため（Style and Peppin, 2012; Saruya etal., 2014b） さらなる実験が求められる．凍上による農結融解を繰り返した土壌の観察を走査型電子顕微鏡で行業への影響として，凍上性の土壌において越冬性作物のの結果より土壌を凍結融解処理にかけることで土壌の孔根を切断し死滅させる被害が挙げられる（Tierney et al.,

隙が増え，物理性が変わることが示された．屋外では土

2001; Kreyling et al., 2008）．

壌凍結深が深い年の融雪時の表面流去量の増加（Bayard

3.1.2 団粒構造の破壊
団粒構造とは Totsche et al.（2018）の総括によると，岩石堆積物や微生物バイオマスのような鉱物や有機物がい，土壌粒子に対する孔隙面積の割合が大きくなった結果（Xu et al., 2018）を支持している．これらの室内試験

et al., 2005），融雪期に次層が凍結している圃場で表面流去に伴う多量の土壌侵食（Øygarden, 2003）が観測された．

約 20 µm の構造単位を作り，この構造単位同士が集合

3.1.4 土壌中の水フラックスの変化

してできる構造を指す．団粒構造の中で特に 250 µm 未室内試験で凍結融解後の土壌は透水性が向上すること

満の大きさのものをミクロ団粒，それ以上をマクロ団粒は前述したが，屋外圃場での水フラックスを考慮する際と呼ぶ．電子顕微鏡観察によって団粒構造内に非晶質材

は土壌融解が不完全なまま融雪水の浸透が始まること料で充填されうる孔隙が観察され（Tiessen et al., 1988），と，凍結による地下から地表向きの水フラックスが生じ

この中に入った有機物は物理的に分解から保護されるこることに留意する必要がある．土壌は凍結すると透水係とが示唆された．炭素安定同位体を分析し団粒内の炭素数が低下し（Watanabe and Flury, 2008），凍結深度が深が C3 植物由来か C4 植物由来かを比較した試験により，い圃場では厚い凍結層が水の流れを塞ぎ融雪時の溶脱がマクロ団粒は土壌中で生成されたばかりの有機態炭素を抑えられた（Iwata et al., 2010; Iwata et al., 2013; Yanai et

蓄積し保護することが見出された（Puget et al., 1995）．
の無機化量を比較した結果，マクロ団粒は土壌有機態炭al., 2017）．また地温の低下に伴い不凍水量が減り，これが土壌中で大きな水の負圧を生み出し（Hohmann, 1997;
Watanabe et al., 2012），土壌凍結の進行に伴い凍結面近素を生分解から保護することおよび，保護する能力は不傍の水が凍結面に向かって吸い上げられる．そのため凍耕起管理をした場合や粘土含量が高くなるにつれて高ま結層は比較的水分含量が高い（Iwata et al., 2011）．圃場

ると結論した（Balesdent et al., 2000）.

試験では除雪を行い最大土壌凍結深度を 40 cm 程度に

またマクロ団粒をミクロ団粒になるように粉砕した前後室内試験で団粒構造を凍結させると団粒構造が破壊さすることで積雪期間中の地表から 40 cm 深度地点でのれ，この影響は水分含量が高いほど大きいことが報告さ

上向きの水フラックス増大と融雪期の下向きの水フラッれた（Lehrsch et al., 1991; Edwards, 2013）．凍結によるクス減少が認められた（Iwata et al., 2013）．融雪水の挙

構造破壊の入り方は不均一であり，湿った部分では孔隙

動は水に溶けて移動する表層の残存硝酸態窒素の移動と内の氷の拡大が粒子間の結合を破壊し，乾いた部分では密接にかかわり，溶脱による地下水汚染の危険性（Iwata

土壌の収縮と結合剤の硬化が起きて団粒構造の安定性がet al., 2013）や融雪後の土壌硝酸態窒素濃度に影響する（Yanai et al., 2017）．

高まる（Lehrsch et al., 1991; Lehrsch et al., 1993）．Oztasand Fayetorbay（2003）は凍結融解サイクルに対する団3.2 凍結がもたらす生化学反応への影響

粒構造の安定性を団粒構造のサイズで比較した．その3.2.1 植物根の切断

結果，凍結融解によって 1 mm 以下の団粒構造は 1 ∼ 2

凍上の項で先述したが，凍上がもたらす物理的スト

土壌の物理性

8

第 140 号(2018)

レスにより根が切れてしまうことに起因して植物が死でも不凍水を存在させ微生物の生存に貢献することも知滅し，窒素と炭素の供給源になる（Tierney et al., 2001;

られている．Panikov et al.（2006）は −39◦ C の条件下

Kreyling et al., 2008）．森林や草地では土壌凍結に伴う植物根死骸量は 300 kg ha−1 と見積もられ，これはおおよそ 150 kg C ha−1 ，5 kg N ha−1 に相当する（Tierney etal., 2001; Cleavitt et al., 2008）．Tierney et al.（2001）はでも土壌からの CO2 の発生を観測し，微生物が活動していることを見出した．Rivkina et al.（2000）は −10◦ C ま
での温度低下では凍土中で酢酸が菌体に取り込まれることを観測した．これらの研究は凍土中の微生物活性と不凍結融解が起きる気候での植物根へのダメージは凍結融

凍水量の関連を指摘しており，Tilston et al.（2010）は不解そのものではなく，凍上による物理ストレスによるも凍水含量と温度の間に指数関数的な関係があり，不凍水のだと指摘しており，冬期間の越冬性植物への影響は気量が約 13 %（v v−1 ）を超えると急に微生物呼吸量が増候よりも土壌の凍上性の寄与が大きいといえる．

3.2.2 微生物の死滅

加することを指摘した．Rivkina et al.（2000）は土壌粒
子の表面で不凍水の厚さは −1.5◦ C では 15 nm，−10◦ C

微生物バイオマスを 14 C で標識した土壌を室内で凍では 5 nm になると見積もった．またこの薄いフィルム

結融解処理にかけ，処理後の二酸化炭素（CO2 ）排出を状の液体（不凍水）が凍土中において土壌粒子と微生物調べたところ，65 % が微生物バイオマス由来であった細胞を包むように存在し，不凍水が土壌粒子の表面に（Herrmann and Witter, 2002）．また耕地土壌を使った培

連続的に分布していることにより，微生物はその水を利養試験で融解後の無機化の増加は微生物の溶解由来のア用している可能性がある（Rivkina et al., 2000）．Segura

ミノ酸窒素を利用していることが示された（DeLuca etet al.（2017）は普段凍結融解を受けている森林土壌に

al., 1992）．凍結融解に伴う微生物の死滅に由来する炭素

13 C で標識されたセルロースを添加し凍結融解処理をと窒素の放出が観測されているが，さらに詳しく見ると行った培養試験を行った．そこで細菌のリン脂質脂肪酸

凍結融解による微生物への影響は土壌や微生物の種類に（phospholipid fatty acids,（PLFAs））の経時変化を調べる

よって異なっていた．高山やツンドラ地域の土壌は微生ことで −4◦ C の凍結条件下でも細菌が生育可能かつ増殖

物バイオマスに対して凍結融解の影響が見られなかったできることを示した．ただし，4◦ C での培養と比較する（Lipson et al., 2000; Grogan et al., 2004）ことや，高山土と分解速度は非常に小さかった．

壌を −9◦ C 未満にしたときに微生物バイオマスの減少が以上をまとめると土壌微生物は氷点下の環境でも細胞観察された（Freppaz et al., 2007）．また森林生態系では内やその周囲を凍結から守る機能を持っていることと，土壌凍結が普段ほとんど入らない表層土壌の凍結は次層

土壌中の不凍水が発生するところで生存しているといえの鉱質土壌の凍結と比べて微生物や酵素活性への負の影る（柳井ら, 2007）．そして Segura et al.（2017）が示し

響が大きいことが観察された（Sorensen et al., 2016）．こたように土壌中の生体高分子の分解や増殖を起こしていれらの結果は凍結融解が微生物にとって生理学的に大きることもありえる．

な負担であり（Schimel et al., 2007），普段土壌凍結融解

3.2.4 一酸化二窒素（亜酸化窒素，N2 O）の発生

サイクルを受けにくい深い層では微生物コミュニティがN2 O は成層圏のオゾン層の減少や温室効果を持つため凍結に適応しておらず凍結融解に反応して死滅あるいはその生成には非常に高い関心が集まっている．N2 O は活性の低下が生じたためだと考えられた（Freppaz et al.,

微生物による硝化では副生成物として，脱窒では中間2007）．

生成物として生成される．硝化は比較的好気的な条件

3.2.3 土壌微生物の凍結耐性メカニズム

で，脱窒は嫌気的な条件で有利になる（Davidson et al.,

微生物の凍結融解に対する耐性を持つ微生物を調べる

2000）．微生物反応であるため N2 O は土壌の温度が高ために Walker et al.（2006）は土壌の凍結融解が起きる

い時期に生成量が多くなると推察される．しかし，凍地域の土壌から調整した混合培養液に対して凍結融解結した土壌が融解する際に大きな N2 O の排出が数多くの繰り返し処理を行い希釈平板法で観察したところ，コ

報告され（Goodroad and Keeney, 1984; Christensen and

ロニーの多様性や数の減少は見られたが全滅には至らな

Tiedje, 1990; Wagner-Riddle and Thurtell, 1998; Teepe etal., 2001; Wolf et al., 2010; Ruan and Robertson, 2017），
冬期間中の N2 O 排出量は 1 年間の 8 割を占めることもあった（Maljanen et al., 2009）．さらに冬期間に除雪を行い土壌の凍結融解イベントが多くなると N2 O フラッ
クスがより大きくなることが観測されている（Dörsch
et al., 2004; Groﬀman et al., 2006; Maljanen et al., 2007;
Maljanen et al., 2009; Maljanen et al., 2010）．この凍結融解に伴う N2 O 排出の主なメカニズムは①壊れた団粒（Fitzhugh et al., 2001; Ruan and Robertson, 2017）や死滅した微生物（van Bochove et al., 2000; Herrmann and
Witter, 2002）や植物（Tierney et al., 2001; Kreyling et al.,2008）から放出された有機態炭素が利用され，②過湿条

かった．さらにこの凍結融解繰り返し処理で生き残った
株を改めて凍結融解の繰り返し処理にかけたところ，処理を行う前の混合細菌群集と比べてコロニー形成単位が 1,000 倍以上の株が発見された．さらに Walker et al.
（2006）は既往の知見として微生物が不凍タンパク質の分泌，細胞膜の脂肪酸組成の変化，多価アルコールの蓄積，低温ショックタンパク質（cold shock protein）や低温活性酵素（cold-active enzymes）の生成，といった低温順応 · 凍結耐性機構が存在することを指摘した．つまり，微生物細胞の中および周辺の水の凍結を防いでいるといえる．
微生物が凍結を防ぐだけではなく，土壌が低温条件下

総説：北海道における土壌凍結深制御による肥沃度改善の可能性

9

件において土壌中の酸素濃度が低下し部分嫌気部位が発なかった（Wertz et al., 2013）．つまり N2 O 還元酵素は達したこと（Öquist et al., 2004; Yanai et al., 2011）によ−1◦ C で活性が低く，それ以上の温度では高くなり，硝り，③脱窒反応が誘導されたと考えられる．凍結土壌中酸還元酵素活性は温度で大きく変わらない．そのため融での脱窒については化学反応（化学脱窒（Christianson

解過程で N2 O 還元酵素活性だけが抑えられる条件を回and Cho, 1983））の寄与が調べられたが，ガンマ線を放射し滅菌した土壌では凍結融解後の N2 O 排出が見られなくなった（Röver et al., 1998）ことから，この融解時のN2 O 排出は生化学反応に起因すると認識されている．

避することで N2 O 排出量を低減する可能性がある．後者について，秋まきコムギ圃場において除雪処理の有無を設け，最大土壌凍結深に対する積雪前後の野良イモの枯死率，土壌浸透水量，土壌硝酸態窒素残存率を調べた
ところ，最大土壌凍結深度は 0.28 ∼ 0.33 m が適切だと

4. 土壌凍結を活用した土壌管理法の展望

提案されたが，融雪前後の硝酸残存率（融雪後の硝酸態
窒素含量を積雪前の硝酸態窒素含量で除した値）は非圧

4.1 凍結深制御技術を用いた土壌理化学性改善の取り組み
土壌凍結深を制御し野良イモを退治する技術は利用が雪区では 0.02 ∼ 0.34 に対し，圧雪区では 0.14 ∼ 1.32 と幅が広いが残存率は高かった（Yanai et al., 2017）．

4.2 空間変動の考慮進んでいるため，凍結融解に伴う土壌理化学性への影響

凍結融解が土壌理化学性に与える影響を調べた研究はを考慮し適切な土壌凍結深度に制御することで農業生産室内実験や屋外試験でも圃場内の一部分から試料を採取性の向上に寄与することが可能である．既往の凍結深度したものであり，圃場全体に対する効果を評価するため制御による土壌理化学性を改善する取り組みには凍結深に試料の採取方法や統計学的手法による工夫がされてい制御による① N2 O 削減と②硝酸残存率の維持が挙げらるものの，空間変動の影響を免れていない．北海道の 1

れる．前者について，Yanai et al.（2014）は屋外で除雪

農業経営体当たりの経営耕地面積は全国平均の約 10 倍を行った区での年間 N2 O 排出量が年次によって大きくの 28.2 ha（農水省大臣官房統計部, 2017b）であることは異なっており，その要因として地温に注目した．最大土

すでに述べたが，その分一部からの試料採取では空間変壌凍結深度が 40 cm かつ 10 cm 深度の地温が融雪前の動による影響が大きくなりやすいことが推測できる．土

1 か月間で −1 から 0◦ C で安定して推移していた年の排出は，最大土壌凍結深度が 50 cm を越えてかつ融雪期に−2◦ C 前後から急速に地温が上がり正の地温となった年の 8 倍だった．この機構として −1◦ C から −2◦ C へ地温

壌の物理構造上の空間変動としてマクロポアが挙げられが低下する際に水ポテンシャル（マトリックポテンシャえると考えられている（Shirazi et al., 2009; Walvoord andルと浸透ポテンシャルの和）が低下し永久しおれ点を

Kurylyk, 2016）．そこで凍結融解に対するマクロポアの下回る可能性を指摘した．平衡状態にある固体と液体の効果の知見を得るため，室内の土壌カラム試験でマクロ

圧力と体積の関係を表す Clausius-Clapeyron の式に基づポアを作り，凍結融解に伴う水の動きを調べた研究が行き，大気圧下で氷と不凍水が共存する条件では土壌のマ

われ，マクロポア内は周囲に比べて凍結と融解が遅れてトリックポテンシャルは温度に依存する（詳しい計算過おり，融解時はマクロポア内で融けずに残った氷が水の程は Mizoguchi, 1993 を参照）．そして浸透ポテンシャ

流れをせき止めていた（Watanabe and Kugisaki, 2017）．

ルを考慮せずに −1◦ C と −2◦ C のマトリックポテンシャ

つまり，現地の圃場にて不均一に現れるマクロポアは土る．土壌はひび割れ，植物根，動物が空けた穴のようなマ
クロポアを含むため，均一な構造であることはまれであり，マクロポアの存在は凍土中の熱や水特性に影響を与

ルを計算するとそれぞれ約 −1, 200，−2, 400 J kg−1 とな

壌中の水と栄養の移動に偏りをもたらす．現地で圃場スる（Spaans and Baker, 1996）．永久しおれ点は −1, 500 J

ケールの空間変動を把握するために，近年はリモートセkg−1 であり地温が −1◦ C から −2◦ C へ変化する間にこンシング技術の発達が進んでいる．この技術により，土れを下回る．そのためこのときに干ばつ耐性機構を持た

壌の物理的な性質や有機態炭素や鉄含量や塩分濃度を非ない微生物は活性に大きな影響を受けることが考えられ破壊でかつ圃場全体の面的な測定が可能になってきている．ここで考慮しなかった浸透ポテンシャルは土壌の溶る（Mulder et al., 2011）．例えば電磁誘導探査では土壌質濃度に依存するが，土液比 1 : 5 で測定した電気伝導

水分や土性を測定する技術の報告がある（Doolittle and

度が 0.16 dS m−1 以下の条件ではほぼ 0 とみなすことがBrevik, 2014; Huang et al., 2017）．凍結による物理構造可能である（鈴木ら, 2014）．さらに −1◦ C 以上と −2◦ C

への影響は土壌の水分含量や粒径に依存するため，圃場

以下で微生物代謝に大きな違いが出たことは異なる温度の中で水が溜まりやすい場所や粒径が部分的に異なる場

条件で 120 日間の土壌培養試験を行った結果に支持され所を把握することにより，例えば水が溜まりやすい場所ている．その試験では −4◦ C 条件下では窒素代謝微生物や粒径が小さい場所では土壌凍結深度を抑えて表面流去

数がそれ以上の温度条件と比べて最小であるため N2 Oや土壌侵食を低減させるといった管理が可能になる．まが排出されず，−1◦ C では硝酸還元酵素活性はあるもの

た地中レーダー探査によって土壌の凍結深度を面的に測の N2 O 還元酵素活性が抑えられたため N2 O が排出さ定し，サーミスタで測定した土壌凍結深度と比較した研れ, 2◦ C もしくは 5◦ C のときは硝酸還元酵素活性および究がある（Butnor et al., 2014）．その研究では地中レー

N2 O 還元酵素活性の両方があったため N2 O 排出が起き

ダーは積雪が 35 cm 未満であれば 8 ∼ 10 cm 以上の土壌

土壌の物理性

10

第 140 号(2018)

凍結深を検知することができ，その誤差範囲はサーミス

Chamberlain, E.J. and Gow, A.J. (1979): Eﬀect of freezing andタと比較してサイト平均で 1.1 cm 以下で除雪処理があthawing on the permeability and structure of soils. In: H.L.

る場合は 5.5 cm の過大評価と −1.5 cm の過小評価が見Jessberger (Ed.), Developments in Geotechnical Engineering,

られた．また地中レーダー探査は凍土の上に静水や湿った雪がある，表土で融解が起きている，積雪が深い等の場合は測定に適さないことも示された．

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北海道における農業の構造の特徴と気候変動が土壌凍結深度に影響して場合によっては野良イモの問題を引き起こしていること，次いで野良イモを退治するために
土壌凍結深を制御する技術が開発されて利用と普及のための知見が集まっていることを示した．さらに土壌の凍結融解に伴う物理的構造や微生物の代謝および物質の移動への影響について概観し，それらを踏まえて現在行われている土壌凍結深制御技術の活用事例と発達が進むリ

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モートセンシング技術について紹介した．土壌凍結深制

variation of nitric oxide and nitrous oxide emissions from

御技術は雪が積もり屋外でできる農作業が限られた時期

soils. AIBS Bulletin, 50 (8): 667–680.

に人為的かつ機械で大規模に土壌理化学性に影響を与え

DeLuca, T., Keeney, D. and McCarty, G. (1992): Eﬀect of freeze-

る手段になっている．この技術の活用を高度化させるこ

thaw events on mineralization of soil nitrogen. Biology andとで気候変動による悪影響を抑えるだけではなく，土壌

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の理化学性や収量性を改善する可能性がある．またセン

Doolittle, J.A. and Brevik, E.C. (2014): The use of electromag-

シング技術の発達により地理，気象，作付けの種類だけ

netic induction techniques in soils studies. Geoderma, 223:

ではなく，圃場内の土壌の性質のバラツキを考慮した土壌管理技術開発も期待される．

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旨北海道の農業の特徴の 1 つに，長い冬の低温と積雪に由来する作物の生育期間が短いことが挙げられる．寒冷地農業の生産性を向上させるために，積雪期間中の土壌管理方法の開発を目指しており，現在は物理的構造や生化学反応に影響を与える土壌の凍結に注目している．本稿では北海道における土壌凍結深制御技術の発展の背景および土壌の凍結融解に伴う土壌理化学性への影響に関する既往研究を紹介する．それに基づき北海道での積雪期間中の土壌管理の現状を述べ，今後の展望について論じる．
キーワード：土壌凍結，気候変動，土壌理化学性，土壌管理法，北海道

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導電率

温度

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0～100%

0～5.0 dS/m

TDR:-４0℃～+６
0℃
TDT:1℃～+50℃

精度

±2%

TDR：
0.1dS/m(0.1mS/cm)±2.5%
TDT：±0.2 dS/m

TDR:±0.2(-20-50℃)
TDT:±0.5℃(1-40℃)

TDR:±2.5% FS

分解能

0.1%

-

0.1℃

-

温度安定性 1-50℃±1%
TDR:±2%
EC 安定性 0-5ds/m
TDT：±1%
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1 [S/m] = 10 [dS/m] = 10 [mS/cm] = 10,000[uS/cm]

誘電率-

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140 p.15 ∼ 22 (2018)

北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介
中村和正 1 · 越山直子 1

Introducing a water management survey at large paddy fields in Hokkaido
Kazumasa NAKAMURA1 and Naoko KOSHIYAMA1

1. はじめに活用した水管理技術の普及を促進することが必要である．また，直播栽培圃場での用水量を調査して，将来の北海道の大規模稲作地帯には，農家の高齢化や後継者

用水量の変化方向を予測することも必要である．

不足による担い手の減少によって農家の経営規模拡大が

この解説では，著者らが 2011 年からの 5 年間に北海進んでいる地域がある．このような地域の中には，営農

道空知地域で行った，大区画圃場整備地域での調査の内作業の効率化を目指して，国営農地再編整備事業等によ容を紹介する．なお，以下の内容は，古檜山ら（2014），

り水田の大区画化やターン農道の整備を実施している地

越山ら（2017），Nakamura et al.（2015）で報告した内容

域もある．また，夫婦 2 人の家族経営の場合，1 戸当たを編集したものである．

りの経営面積が 20 ha 程度を超えると代かき移植栽培だ
けで稲作を行うことが困難になる（仁平, 1991）ため，経営規模の拡大に伴って，水稲の直播栽培を取り入れている地域もある．例として，北海道内で直播栽培面積が比較的大きい岩見沢市，美唄市，妹背牛町（Fig. 1）について，その面積の変化を Fig. 2 に示す．このような地域の中には，大区画化などに併せて，地下灌漑が可能な地下水位制御システムの設置も行っているところがある．な
お，水稲の直播栽培には多様な方式があり，大きくは湛水直播と乾田直播に区分される．近年の両者による栽培
面積割合は，北海道全体では同程度である（田中, 2017）
が，地域ごとに特徴がある．たとえば，2013 年における両者のおよその面積比は，妹背牛町で 8 : 1，岩見沢市で

1 : 9，美唄市で 4 : 6 である（平石 · 岡田, 2015）．これらの面積比には，その地域の直播栽培に関する研究会の取り組みの方向性や各農家の経営の考え方が反映されていFig. 1 妹背牛町，美唄市，岩見沢市の位置．

ると考えられる．
著者らの所属する寒地土木研究所寒地農業基盤研究グ
ループの役割は，冷涼な気象，府県に比べて大規模な営
農，泥炭等の特殊土壌の分布といった条件を持つ北海道において，国営の農業農村整備事業に関する技術的な課題への対応を提案することである．上記のような整備が進められている大規模稲作地帯において，今後の効率的な圃場水管理や安定した用水供給を実現するためには，
圃場における地下灌漑時の用水の動きを検証するとともに，その結果を農家に発信することで新たな圃場条件を
1 Civil Engineering Research Institute for Cold Region, PWRI, 1-34 Hiragishi 1-jo 3-chome, Toyohira-ku, Sapporo, Hokkaido 062-8602, Japan.
Corresponding author: 中村和正，土木研究所寒地土木研究所
2018 年 4 月 11 日受稿 2018 年 10 月 24 日受理

Fig. 2 水稲直播栽培面積の増加．

土壌の物理性

16

第 140 号(2018)

ばれる取水施設が 4 カ所に設けられている．取水は，管2. 調査地域の概要

理ユニット内の隔壁の設置 · 取り外しによって，地表灌
漑と地下灌漑のどちらかあるいは両方で行える．排水調査地域は北海道雨竜郡妹背牛町である（Fig. 1）．こは，地表排水と暗渠排水の両方で可能である．暗渠排水の地域では，担い手への農地の利用集積や土地利用の整の吸水渠は，Fig. 4 のような断面を持ち，Fig. 5 の破線

序化を進めるために，2008 年度から国営農地再編整備事のように敷設されている．暗渠排水の水閘は，Fig. 3 の業妹背牛地区が実施されている．

右上に示すような構造であり，小排水路への流出孔の高妹背牛地区での整備後の圃場は，Fig. 3 のようなもの

さ調節が可能である．これによって圃場内の地下水位をである．耕区の標準的な面積は 2.2 ha である．小用水制御する．本地区の吸水渠は無勾配である．北海道内の路は管水路形式であり，1 筆の圃場には管理ユニットとよ

国営事業において，地下水位制御を行う場合の吸水渠は，無勾配あるいは 1/1000 程度の緩勾配の場合が多い．

5 年間に調査を行った主な圃場は Fig. 6 に示す 4 圃場である．調査圃場の土壌は，地表から −15 cm 程度まで
が客土または Ap1 層，−15 ∼ −40 cm 程度が基盤調整層（耕盤を含む），−40 cm 以下が泥炭土の累積層である．ここで基盤調整層とは，圃場整備工事において基盤切盛がFig. 3 妹背牛地区での圃場整備の概要．
Fig. 5 暗渠の配置と観測機器の設置位置．

Fig. 4 暗渠排水の断面．

Fig. 6 調査圃場の概要．

解説：北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介

17

なされた土と表土戻し土を合わせた層のことである．透水係数は，客土または Ap1 層で 10−3 ∼ 10−8 m s−1 ，基盤調整層で 10−5 ∼ 10−9 m s−1 ，泥炭土で 10−3 ∼ 10−9 m s−1である（石田ら, 2012）．以下では，Ap1 層と基盤調整層
上部を作土層，基盤調整層下部の難透水層を耕盤層，それ以深を下層土とよぶ．
これらの圃場では，毎年の収穫後にサブソイラを用い た 心 土 破 砕 が 実 施 さ れ た ．心 土 破 砕 の 施 工 間 隔 は
約 1.4 m で，深さは 40 cm である．さらに C 圃場とD 圃場では，2011 ∼ 2013 年に直径 120 mm の弾丸を装着して心土破砕が実施された．
調査圃場には，Fig. 5 のように観測機器を設置した．

3. 灌漑初期の地下灌漑時の水の動き

Fig. 7 2011 年 C 圃場における初期取水時の土層内での水位変化（古檜山ら（2014）を一部改変）．

大区画圃場に対して地表灌漑で用水を供給する場合，
圃場の作土全体に水が行き渡るまでの間は，水口付近は比較的大きな水平方向の流速が生じる．そのため直播栽培の場合には，種子が流されるおそれがある．一方，地下灌漑を用いるならば，圃場内全体の作土層への用水供
給時間が比較的均一になると期待できる．実際にどのような用水の動きになるのかを，調査で検証した．

Fig. 7 は，2011 年の C 圃場（無代かき湛水直播栽培）における初期取水時の 8 地点での地下水位である．なお，ここでいう地下水位は，地下に埋設した水圧ロガーが感知した圧力水頭である．これは厳密には地下水位ではないが，地下水位に近い値を示すことから，地下水位として扱う．また Fig. 8 は，このときの水足スケッチの結果である．この初期取水時の取水は，4 カ所ある給水栓を全て開栓し，地下灌漑だけで行われた．このときに水位調整型水閘のカラーの高さ調整による地下水位設定を行っていたかどうかは，確認していない．

Fig. 7 のように暗渠近傍の地–1，地–3，地–7，地–10の地下水位は，取水開始直後から上昇し始めた．一方，隣接する暗渠の中間点である地–2，地–6，地–8，地–9 では，地下水位の上昇は緩やかであり，取水終了時でも地–6 以外の 3 地点では地下水位が −30 cm よりも深かった（地–6 の水位上昇については，地下水が前年秋に行われた心土破砕による亀裂を迅速に広がって水位計埋め戻
し部に到達し，急激に水位上昇したことが要因の一つとして考えられた）．Fig. 8 では，取水開始から 5 時間 40
分後には圃場表面の大部分で水面が見えていた．この時
点では，Fig. 7 でわかるように地–2，地–8，地–9 の地下水位は地表面には到達していない．これらのことから，
地下灌漑を用いた初期取水では，Fig. 9 のように，まず暗渠埋め戻し部の水位が給水地点からの距離にかかわらず圃場面全体において上昇し，そのあと心土破砕により透水性が高くなっている部分を通して用水が作土層を水平方向に広がっていくものと考えられる．
このように，地下灌漑を活用することで，1 ha を超える大区画水田における初期取水時においても，圃場全体へ時間的にほぼ一様な給水が可能である．

Fig. 8 2011 年 C 圃場の水足スケッチ（古檜山ら（2014）か
ら引用）．

18

土壌の物理性第 140 号(2018)

4. 代かきの有無と圃場の浸透特性
代かき移植栽培と直播栽培の用水量に差が生じるならば，その要因としてまず考えられるのは，代かきの有無による耕盤層の浸透特性の違いである．次章では，栽培方
式ごとの用水量を比較する．本章では，その前段として，代かきの有無と圃場の浸透特性の関係について，2011 年の調査結果による考察を紹介する（古檜山ら, 2014）．

Fig. 10 は，A，C，D 圃場における湛水深と地下水位，
取水方法，降水量である．2011 年には，A 圃場では代かき移植栽培が，また C 圃場と D 圃場では無代かき湛水
直播栽培が行われた．湛水深は 1 圃場当たり 4 地点での平均値であり，地下水位は地–3，地–6，地–9，地–10 の平均値である．なお，A 圃場と C 圃場で記載のある「タンパク質吸収抑制実証試験」は試験的に行った圃場水管理であり，本章の内容とは直接関係しないので，ここでは説明しない．Fig. 10 に示すように A 圃場の代かき取水後から中干し前までと，7 月 11 日の水閘開放以降の数日間では，地下水位が低下しても，地表湛水は維持されている．これは，代かきによって作土層および耕盤層での浸透が抑制されるからである．すなわち，下層土以下
での地下水位低下が湛水に与える影響は小さい．なお，
A 圃場での地下での浸透形態が開放浸透であると見なした根拠については，古檜山ら（2014）を参照していただ
きたい．
これに対し，2011 年の C 圃場と D 圃場では湛水位とFig. 9 地下灌漑時の水の移動のイメージ．

地下水位は明瞭に分かれていない．水閘を開放した 6 月

Fig. 10 試験圃場での水管理と降水量（「地表」，「地下」，「併用」は灌漑方法を示す，古檜山ら（2014）から引用）．

解説：北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介

19

29 日の中干しと 7 月 29 日では，地下水位が速やかに低Table 1 に示すように，代かき移植栽培と比べて，直下し， それとともに湛水位も低下した．しかし，これら播栽培での供給水量の増大は灌漑期全体で 10 ∼ 30 % での圃場で水閘が閉じている期間では，湛水深の大きな低あった．もし耕盤層や作土層の透水性が 2011 年や 2013

下は見られず，また埋設した水位計にはほぼ湛水位相当

年のときよりも大きくなったとしても，調査圃場のようの水圧が作用しており，湛水と地下水は連続しているもに地下水位が高く，圃場の浸透量が比較的小さい場合にのと考えられた．調査圃場の周囲は耕作道路や幅広畦畔

は，用水量をさらに増大させるとは考えられない．よっ

が整備され，圃場に接する末端排水路は管路化されていて，調査圃場近傍では，代かきを行わない栽培方式が増るため，畦畔浸透や土層内の横方向への浸透はある程度えたとしても，地域の用水供給に支障が及ぶほどの用水抑制されるものと考えられる．このため，無代かき栽培
での用水量には，下層土以下への降下浸透が大きく影響すると考えられる．Fig. 10 の湛水変化からみると，これTable 1 供給水量の比較（越山ら（2017）から引用）．

らの圃場での降下浸透は小さいと推察される．

2011 年 2012 年 2013 年（湛直） （移植） （乾直）

5. 栽培方式と用水量D 圃場では，2011 年に無代かきの湛水直播栽培が，2012 年に代かき移植栽培が，2013 年に乾田直播栽培が行われた．この 3 年間に圃場への供給水量を比較した（越山ら, 2017）．

総取水量（mm）

807.1

777.8

1033.4

有効雨量（mm）

207.2

147.6

209.2

供給水量（mm）

1014.3925.4

1,242.6

移植に対する比

1.1

1.0

1.3

圃場への各年の供給水量は，取水開始日から落水までの期間で，有効雨量と各栽培方式の用水量の和として算出した．各年の供給水量を Table 1 に示す． 2012 年（移植）の供給水量に対する比は， 2011 年（湛直）で 1.1 倍，
2013 年（乾直）で 1.3 倍であった．
灌漑期前半と灌漑期後半の供給水量の内訳をそれぞれFig. 11，Fig. 12 に示す．中干し前までを灌漑期前半とし，中干し以降を灌漑期後半とした．灌漑期前半における供給水量は，いずれの年もほぼ同程度であった．その内訳をみると，2011 年（湛直）における初期取水から浅水管理期まで（苗立ちが安定するまで）の用水量は，

2012 年（移植）の代かき期間の用水量に匹敵しており，
2013 年（乾直）ではそれを上回っていた．灌漑期後半の供給水量をみると，2012 年（移植）に対する比は，2011年（湛直）で 1.1 倍，2013 年（乾直）で 1.5 倍となった．
中干し後における再湛水時の用水量は 150 ∼ 195 mm であり，栽培方式による大きな差はみられなかった．

Fig. 11 灌漑期前半における供給水量の内訳（越山ら（2017）から引用）．

中川（1966）は，直播栽培における用水消費機構の特徴の一つとして，心土に透水係数が 1 × 10−7 m s−1 程度
以下の土層が存在する場合および灌漑期初期から地下水
位が田面近くまで高まっている場合などでは，代かき移植栽培と比較した降下浸透量の増加量はほとんど問題とならないと指摘している．妹背牛地区の調査圃場の周辺
は地下水位が高く，浸透量が小さかったことから，灌漑期前半の供給水量の差がほとんどみられなかったと考えられる．
灌漑期後半では，直播栽培の供給水量が代かき移植
栽培よりも大きい．その要因として考えられることは，

2011 年（湛直）については，中干しの後，7 月末に強制排水をしており，そのときの再取水量が含まれていること，また 2013 年（乾直）については，7 月中旬から 8 月上旬までの有効雨量が少なかったために，耕作者による取水が多かったこと等である（越山ら, 2017）．

Fig. 12 灌漑期後半における供給水量の内訳（越山ら（2017）から引用）．

土壌の物理性

20

第 140 号需要の変化は生じないと考えられる．

(2018)

地下水位や湛水深の変化の原因がわかりやすいように，灌漑や降雨があった場合や，暗渠水閘を開いている

6. 農家への成果発信

場合は，雨滴のマークや暗渠吸水渠から上向きの太い矢印を表示するようにした．

妹背牛地区の農家にとって，地下から給水することはまた，今見ている動画が何時間間隔で示されているの初めての経験であった．著者らは，地下灌漑時の土壌中かがわかるように画面右上に時計を表示し針を動かすこの水の動きを農家が想像できれば，圃場水管理への地下とにした．

灌漑の利用が促進されるだろうと考え，農家に理解しやすいプレゼンテーションの方法を検討した．

1 圃場当たりで 10 地点の地下水位データは，Fig. 7 のようなグラフに整理することが多い．このような図で，毎年の水稲栽培の最初の灌漑時に，地表面の用水の広がり方をスケッチした．灌漑時のうちスケッチ結果があるものについては，画面中央の圃場平面図にスケッチ結果を重ね合わせて表示した．

それぞれの地下水位の経時変化や，近傍の地下水位とのこのような動画を，市販されている作図ソフトで作成

上下関係を知ることができる．しかし，この図を見ながした．そのソフトは，作図のほかに，複数ページを連続

ら暗渠の吸水渠に直交する断面の地下水位の経時変化をする動画ファイルとして保存する機能を有している．も想像することは困難である．圃場内の水の動きを理解すとになる観測データは 10 分間隔で得られているから，るためには，灌漑時 · 排水時の地下水位の動きを動画にパーソナルコンピュータとプロジェクタを用いれば，10

して，繰り返し観察すればよい．

分間隔や 1 時間間隔といった任意の時間間隔の動画を表

著者らが作成した動画の 1 コマのレイアウトを Fig. 13に示す．中央に調査圃場の平面図を配置した．その周辺に圃場の長辺方向の断面 1 枚と，暗渠吸水渠に直交する
断面 4 枚を配置し，それぞれの断面が圃場の平面図のどこのものであるのかを曲線で結び明示した．これらの断面に地下水位の実測値をプロットし，これらのプロット
間を直線で結んで，地下水面より下を水色に着色した．
隣り合う暗渠吸水渠の間には，中点からどちらか片側の示できる．

Fig. 14 に，2013 年の D 圃場における初期取水時の水の動きがわかる 4 コマの画像を示す．この年の D 圃場では，乾田直播栽培が行われ，播種後の初期取水は 5 月 25
日の 5 時から 18 時までに行われた．Fig. 14 に示したのは，5 時，9 時，13 時，17 時の画像である．取水開始か
ら 4 時間後の 9 時の画像では，地表面に湿潤な部分が現

暗渠吸水渠に向かって観測点を配置したため，水色の着れている．この湿潤な部分は，灌漑管理ユニットに近い場所から広がるのではなく，長辺方向の中央付近でも現色部は左右対称に描いた．

れている．しかし，隣り合う暗渠管の中央における地下

Fig. 13 動画画面のレイアウト．

解説：北海道内の大区画水田における水管理調査の紹介

21

Fig. 14 動画の事例（一連のものから，取水開始時（左上），4 時間後（左下），8 時間後（右上），12 時間後（右下）の 4
枚を抜粋した．紙面の都合上各画像を縮小しているので，4 枚の画像中にある説明の文字は Fig. 13 を参照していただきたい）．

水位は，9 時の時点ではまだ地表面下 0.5 m より深い位

引用文献

置にあり，Fig. 9 に示したイメージに近い水の移動が生じていることがわかる．なお，9 時以降の画像において，
画像の下部の 4 枚の地下水位断面のうち，2 地点の実測値を直線で補完した 3 枚については，V 字型の地下水位

平石 学, 岡田直樹 (2015): 直播栽培の今後の展望 — 水田作経営の視点から —. 北農, 82(2): 2–8．

になっている．実際には，左から 2 枚目にある，4 地点

石田哲也, 大岸 譲, 岡村裕紀 (2012): 大区画圃場整備が実施されの実測値を用いた図のように，U 字に近い地下水位断面た泥炭地水田土壌の理化学性の実態（事例）. 寒地土木研究になると考えられる．測定地点が少ない場合に，誤解されにくい U 字型の地下水位断面を描く方法については今後の工夫が必要である．
動画ファイルは，調査対象圃場を所有している農家へ

所月報, 707: 23–28．
古檜山雅之, 中村和正, 鵜木啓二, 石田哲也 (2014): 地下灌漑が可能な大区画水田における圃場水管理. 農業農村工学会論文集,

290: 23–32．

の水の動きの説明のほか，地域の農家が組織している直越山直子, 酒井美樹, 伊藤暢男, 中村和正 (2017): 大区画水田にお播栽培研究団体の勉強集会での説明，圃場の大区画化事ける移植栽培と直播栽培の用水量の比較. 農業農村工学会論業を担当している国（北海道開発局）や北海道庁の技術

文集, 304: I 7–I 14．

者などの研修会での説明に用いた．農家と技術者の両方

Nakamura, K., Sakai, M. and Koshiyama, N. (2015): Develop-から，圃場の水の動きがとても理解しやすくなったとい

ment of movies as the teaching tool on the movement of irri-

う感想を得た．

gation water in paddy fields managed under various cultivation
methods. Jurnal Teknologi, 76(15): 45–51.

7. おわりに

中川昭一郎 (1966): 水田用水量調査計画法（その 1）. 農業土木
学会誌, 34(1): 25–29．

妹背牛地区での調査は 2015 年で終了した．2016 年からは美唄市の大区画圃場整備地域にフィールドを移して，①直播栽培に特徴的な栽培管理に必要な圃場用水量

仁平恒夫 (1991): 北海道における稲作作業構造と限界規模. 北海道農業試験場研究資料, 43: 1–18．
田中英彦 (2017): 北海道における水稲直播栽培技術について.

や，②圃場整備が地域の水環境に与える影響などを調査

http://www.aeca.or.jp/01course/pdf/20171117ken01.pdf (確認している．これらの調査結果についても，今後公表していく予定である．

年月日 2018. 8. 14)

22

土壌の物理性要第 140 号(2018)

旨

北海道内の稲作地帯には，地下灌漑と地下水位制御が可能な大区画水田の整備が進められている地域がある．それらの地域の中には，整備後の圃場条件を活かして，水稲の直播栽培の面積を拡大させている
ところある．寒地土木研究所では，平成 2011 ∼ 2015 年に，このような整備を実施した圃場において，地下から給水する場合の圃場内の水の動きや，3 種の栽培方式，すなわち代かき移植栽培，乾田直播栽培，湛水直播栽培での用水量の違いなどを調査した．これらの調査結果は，地下灌漑や地下水位制御が可能になった整備後の圃場において，農家がその圃場条件に適した灌漑排水操作に習熟していくための貴重な情報になる．そのため，調査データを使って，理解しやすい動画を作成し，地域の農家に説明した．この解説では，調査結果や農家への情報提供の概要を紹介する．
キーワード : 大区画水田，地下灌漑，農家へのプレゼンテーション，水稲の直播栽培J. Jpn. Soc. Soil Phys.

ㅮᗙ

土壌の物理性LecturesNo. 140 p.23 ∼ 28 (2018)

土壌中における溶質の吸着移動現象の基礎理論

I．いろいろな吸着式
石黒宗秀 1

Basic theories of solute transport and adsorption in soils,
I. Various adsorption equations
Munehide ISHIGURO1

1. はじめに植物の養分や汚染物質の多くは，土壌中を吸着しながら移動する．作物養分の効率的利用を図ったり，汚染物質の拡がりを予測し汚染対策を検討する際に，それらの吸着移動現象を理解することが重要になる．このシリー
ズでは，吸着移動現象の基礎について，理論的側面から解説する．構成を，I．いろいろな吸着式，II．ラング

イトのある場合を考える（Fig. 1）．溶媒中にある分子のエネルギーを EA ，吸着サイトに吸着した分子のエネル
を EB として，その差を ε とする．

EB − EA = ε(1)

ε < 0 であれば，吸着した方がエネルギーが小さくなる
ため，吸着しやすい．ε が小さければ小さいほど，強い吸着になる．高いところにある川の水が，低いところへ

ミュアの吸着式，III．多層吸着 · 協同吸着 · 選択係数，

自然に流れて位置エネルギーを小さくするのと同じであIV．吸着を伴う溶質移動，の 4 章とする．

る．ε > 0 であれば，吸着するとエネルギーが大きくなる

最初の「I．いろいろな吸着式」では，導入として本シため，吸着は起こりにくい．位置エネルギーの小さい低リーズの構成について記す．そして，吸着現象の熱力学い場所から大きい場所へ川の水が自然にさかのぼること的な見方を解説し，代表的な吸着理論を紹介する．最初がないのと同じである．

に簡単に比較することで，概略のイメージを持っていた

自然の状態変化が進む方向を厳密に考える場合，自由だければと思う．それらの吸着理論のうち，専門家でなエネルギーが用いられる．定温 · 定圧条件下で用いられくても利用できる，複雑で無い吸着式について，「II．ラングミュアの吸着式」「III．多層吸着 · 協同吸着 · 選択係数」で理論の物理的意味を解説する．そして最後に，吸るギブスの自由エネルギー G は，次の式で表される．

G = U + PV − T S = H − T S(2)

着を伴う物質の平均移動距離と移動先端の形状，移流分
散方程式を用いた移動現象の整理を，「IV．吸着を伴う

ここで，U は内部エネルギー，P は圧力，V は体積，T は溶質移動」で記す．

絶対温度，S はエントロピー，H はエンタルピーである．

2. 吸着の熱力学的な見方
吸着現象の基本的な考え方を理解する上で，熱力学的な見方が大変有効であるため，まず，熱力学的な物理量を用いて説明して行くことにする．土粒子表面の吸着サ
イトに，溶質分子が吸着する場合を考えよう．一つの吸着サイトには，1 つの分子のみ吸着できるとする．分子が既に吸着しているサイトには，それ以上吸着できない
ので，空きサイトにのみ吸着できる．1 分子と 1 吸着サ
1 Hokkaido University, Kita 9, Nishi 9, Sapporo, 600-8589, Japan. Corre-

sponding author: 石黒宗秀，北海道大学．
2018 年 6 月 15 日受稿 2018 年 9 月 18 日受理

Fig. 1 吸着前後の分子とそのエネルギー．

土壌の物理性

24

第 140 号

定温 · 定圧下におけるギブス自由エネルギー変化 ∆G は，次式となる．

(2018)

トに分子が吸着する単純な場合なので，吸着後の分子のエネルギー EB と吸着前の分子のエネルギー EA の差を（1）式で表せた．既に吸着している他の分子と入れ替わ∆G = ∆H − T ∆S

(3)

る場合は，Fig. 3 のように，これから吸着しようとする
分子 a と，先に吸着している異なる種類の分子 b の両方

定温 · 定圧下における自然の変化は，∆G < 0 となる方向に進み，∆G = 0 で平衡状態になる．従って，吸着前後でG が減少して ∆G < 0 となる場合に，吸着が進む．先述の ε は，∆H = εのエネルギーの和を EA2 ，その後吸着した分子 a と脱着した分子 b の両方のエネルギーの和を EB2 として，吸着前後のエネルギーの差はEB2 − EA2 = ε2

(7)

(4)
となる．分子 a が吸着する場合に着目しているため，こに対応する．従って，吸着が進むかどうかは，エントロ
ピー差 ∆S も関係する．

の部分だけに着目すると，（4）式と同様に ∆H = ε2 である．定温 · 定圧下における吸着量の変化の方向は，先ほ多数の溶質分子と吸着サイトが存在し，吸着平衡が成立している場合，同種の溶質の吸脱着が常に繰り返されどと同様に，系の ∆G が負の方向に進み，∆G = 0 で平衡となる．

る動的平衡にある．溶質が溶媒中から 1 分子吸着する間

ここに記した吸着の熱力学的な見方と，吸着式の関係に，吸着サイトから 1 分子溶媒中へ脱着して釣り合ってについては，ラングミュアの式を用いて次回で記述する．

いる（Fig. 2）．吸着量と脱着量が同じだから，分子レベ
ルでの動きはあっても，全体の状態は変化していない．

3. いろいろな吸着式

溶質 1 分子が吸着すると，減少したエネルギーは，熱エネルギーの形態で脱着した 1 分子に受け渡される．吸着した分子はエントロピーを減少させるが，脱着した分子がエントロピーを増加させて釣り合う．平衡状態で起こる変化なので，次式が成立する．

∆G = ∆H − T ∆S = 0

ここでは，種々の吸着式を示し，その表現の相違を比較する．主要な吸着式の理論的背景については次回以降に詳述する．

(5)

吸着した分子は，−ε のエネルギーを熱エネルギーとして放出し（ε は吸着前後のエネルギー差なので，放出されるエネルギーは - ε），拡散運動が出来なくなってエントロピーが減少する．つまり，吸着した分子を引き離すには - ε のエネルギーが必要なので，これが吸着エネル
ギーである．平衡状態で同時に脱着する分子は，このエネルギーを受け取り，溶媒中を拡散するため，エントロ
ピーが増大する．平衡状態で起こるため，（5）式の関係が成立し，脱着分子に着目すると，−ε = ∆H = T ∆S

Fig. 2 平衡状態における分子の吸脱着とエネルギーの流れ（大井ら（2000a）を改変）．

(6)となる．エントロピー変化 ∆S に T をかけた物理量 T ∆S
は，熱エネルギー量を表すため，この関係は，先述の変化を示す（Fig. 2）（大井ら, 2000a）．
溶質分子の吸着の場合，吸着サイトには，既に他の分子が吸着している場合が一般的である．先に吸着している分子は，溶媒分子であったり，イオン交換吸着の場合は，異なる種類のイオンであったりする．現実に良く見られるその様な場合は，空きサイトに吸着する Fig.1 と同じようには説明できないのだろうか．全く同じ条件
ではないが，それらの場合も，Fig. 1 で説明したときと同様に，着目する分子が吸着する前と吸着した後のエネ
ルギー差で見ることができる．Fig. 1 の場合，空きサイ

Fig. 3 他分子 b が先に吸着している場合の分子 a の吸着．

講座：土壌中における溶質の吸着移動現象の基礎理論 I. いろいろな吸着式

25

リッヒ式である．

=

q

Kf C n(10)

ここで，Kf はフロインドリッヒの吸着定数，n は通常 1より小さな値が当てはめられる．この式では，最大吸着量が決定できない．フロインドリッヒの式は，実験式だが，多種類の吸着サイトに分布関数を用いてラングミュ
ア式を適用して近似的に導くことができる．

1 つの吸着サイトに n 個の吸着分子が集合して吸着する場合に次のヒルの式が用いられる．

q=

QKC n
1 + KC n(11)

ここで，n は 1 より大きな定数である．このような多数の分子が集合する吸着を協同吸着と言う．ヒルの式は，質量作用の法則から導かれる．これは，ヘモグロビンへの酸素吸着や，界面活性剤の腐植物質への吸着などに用いられる．n を正の広範囲に当てはめる場合，（11）式
は，ラングミュア · フロインドリッヒ · ヒル式とも呼ばれる．
隣接する吸着分子間に相互作用が働く場合，次の式が横相互作用のモデルから導かれる（大井ら, 2000b）．

q=

Fig. 4 単層吸着式の比較．ラングミュア式とヒル式では
濃度 C vs 吸着率 θ，フロインドリッヒ式と線形式では相対濃度 KC vs 吸着量 q の関係を表す．ヒル式の n = 4，フロインドリッヒ式の n = 1/4．

3.1 単層吸着の式
もっとも単純な吸着の理論式は，次のラングミュア式
である．

q
= KC
Q−q

or

QKC
q=
1 + KCQKC exp(bθ)
1 + KC exp(bθ)(12)

ここで b は相互作用の強さを示す定数，θ は吸着率（=q/Q）である．横相互作用が引力の場合 b > 0，反発力の場合 b < 0 で，b = 0 だとラングミュアの式になる．
協同吸着の式として，次のサタケ · ヤンの式（Satakeand Yang, 1976）も用いられることがある．





1

1− √
θ= 

2



1− s
(1 − s)2 + 4s/u













(13)

(8)
s = KuC

ここで，q は吸着量，Q は最大吸着量，K は吸着定数，Cは溶質濃度である．ラングミュア式は，吸着サイトが全て均質で，どのサイトも同じ吸着エネルギーで吸着する場合に適用できる．

ここで θ は吸着率，K は吸着係数，u は隣接して吸着する溶質間の横相互作用係数，C は溶質濃度であり，ポリマーへの界面活性剤吸着に適用されている．

低濃度領域でよく使われるのが，次の線形吸着式である．

熱力学のエネルギー保存則から，次のギブスの吸着式が求められる（堤, 1995; 大井ら, 2000a）．

q

=

Kd C

(9)

ここで，q は吸着量，Kd は分配係数，C は溶質濃度である．気体の液体への溶解度則と類似しているので，ヘンリー型の吸着式と呼ぶ場合もある．この関係式は，低濃度条件でラングミュア式から導くことができる．
実験式として良く用いられるのが，次のフロインド

Γ=−

∂γ
∂µ

(14)

ここで Γ は表面吸着量あるいは表面過剰量，γ は表面張力，µ は溶質の化学ポテンシャルである．固体と溶液の界面にも，液体と気体の界面にも適用される．表面張力の変化から，表面吸着量を推測できる．

土壌の物理性

26

第 140 号(2018)

ラングミュア式（8），線形吸着式（9），フロインドリッここで θ は吸着率（1 層目の最大吸着率を基準 1 とすヒ式（10），ヒル式（11）を比較すると，Fig. 4 の様になる），εS は単層吸着の 1 分子の吸着エネルギー，εL は 2

る．吸着サイトのエネルギーが均一な理論式であるラン層目以降の 1 分子の吸着エネルギー，k はボルツマン定

グミュア式を基準に見てみよう．ヒル式は，急激な吸着数，T は絶対温度，a は溶質の活量，aO は溶質飽和溶液

量の上昇が認められ，多数の溶質が集合して急な吸着が中の溶質の化学ポテンシャルである．固体表面と直接吸起こる現象を表している．これは，III 章で詳述する横相着する 1 層目の吸着エネルギーと，2 層目以降の溶質同互作用のモデル（12）で b > 0 の場合と類似して，急な士の吸着エネルギーが異なり，後者は層が増えても同一

吸着量変化が溶質間の横相互作用に起因することを示しと考えるモデルである．ここでは，溶質の吸着に適用すている．フロインドリッヒ式は，ラングミュア式に比較る場合を考えているが，この式は，気体の吸着に良く適して吸着量の変化が緩慢で，土壌のように多種類の吸着用され，粘土等微粒子の比表面積測定に際して利用されサイトがある場合に当てはめやすい式であることがわかている．

る．線形吸着式は，他の 3 式と異なり，吸着力が同程度のイオン交換や，低濃度における吸着などの特定の場合

3.3 電荷表面への吸着モデル
最後に，電荷の相互作用を明示した吸着モデルについに適用が限られる．

て記述する．電荷が均質に空間分布する吸着相と溶液相

3.2 多層吸着の式が平衡したモデルは，ドナン平衡モデルと呼ばれる．半固体表面に吸着した 1 層目の上に更に吸着して 2 層目

透膜による粘土や高分子電解質の透析，精製などは，ドを形成する 2 層吸着の場合，次のツ · グ式が用いられる

ナン平衡現象が密接に関係する現象で，Fig. 5 の様に，

（Zhu and Gu, 1989; 1991）．

半透膜を隔てて吸着相と溶液相に分けられる．吸着相にQK1C( 1n + K2C n−1 )q=
1 + K1C(1 + K2C n−1 )負電荷がある場合，吸着相のカチオン濃度 C+ は，次式

(15)

この式では，1 層目に吸着した分子 1 個に対して，n − 1個の分子が 2 層目に吸着する．K1 は 1 層目吸着の吸着
定数，K2 は 2 層目吸着の吸着定数，Q は 2 層目まで含で表される．

C+ =

1
2

[√

(X − )2 + (2CO )2 + X −](19)

ここで，X − は吸着相の負電荷密度，CO は溶液相のイオめた最大吸着量である．この式は，界面活性剤が 2 層吸ン濃度．相間の電位差 ∆φ は，次の式で記述される．

着する場合に適用される．これは，質量作用の法則から

( −
)
kT
X γ+i
∆φ = − arcsin he
2CO γ+o

導かれる．

Mehrian et al.（1993）は，横相互作用の影響を界面活性剤の 2 層吸着モデルに取り入れた次式を提案した．
θ1 − θ2= K1C exp(b1 θ1 )1 − θ1(16)(20)

ここで，k はボルツマン定数，e は電気素量，γ+i ，γ+oは，それぞれ吸着相と溶液相のカチオンの活量係数である（花井, 1978）．土壌の場合では，負に帯電した腐植物質に適用されている（Kinniburgh et al., 1999）
．バクテリ

θ2
= K2C exp(b2 θ2 )
θ1 − θ2(17)アや赤血球細胞なども，表面を負電荷を持つ高分子で覆われているため，これと類似したモデルが適用されることが多い（大島, 2013, 2017; 森崎, 2014, 2017）．

ここで，θ1 は 1 層目の吸着率，θ2 は 2 層目の吸着率で，両吸着率とも最大値は 1 で，合計の最大吸着率 θ = θ1 + θ2
は 2 である．K1 と K2 は 1 層目と 2 層目の吸着定数，b1と b2 は 1 層目と 2 層目の横相互作用の係数である．
多層吸着の BET（Brunauer-Emmett-Teller）式は，次式で表される（大井ら, 2000a）．

cx(1 − x)(1 − x + cx)(ε −ε )
SL
c = expkT( ε ) aLx = exp −
=
kT
aO

θ=

(18)

Fig. 5 ドナン平衡現象の模式図．負電荷を持つ高分子溶液などがカチオンの吸着相となり，溶液相と異なる場を形成している．Na+ ，Cl− イオンや水分子は，両相を自由に移動する．

講座：土壌中における溶質の吸着移動現象の基礎理論 I. いろいろな吸着式

27

ら, 2000; 小林, 2014, 2017）．表面の吸着層を，化学吸着
面と物理吸着面に分けたモデルが，トリプルレイヤーモ
デルである（福士圭介, 2008, 2018）．更に，表面電荷分布にポーリング則を用いて表面原子レベルの配置まで考慮したモデルが，CD-MUSIC（Charge Distribution -Multi
Site）モデルである (Hiemstra and van Riemsdijk, 1996）．
これらのモデルの詳細は，関連文献をご覧いただきたい．
ラングミュアの式に，電荷の影響を組み込むこともできる．これは，次回に詳述する．厳密なイオン吸着を評価するためには，複雑なモデルが必要になるが，複雑なモデルは多数のパラメータを持つため，実用面では適用が困難になる傾向にある．

引用文献
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福士圭介 (2018): 土壌鉱物による微量元素吸着挙動の予測. 土壌

Fig. 6 ポアソン-ボルツマン式から求めたデバイ-ヒッケ
ル近似による拡散電気二重層中のイオンと電位の分布．
一価イオン，外液濃度 1 mM．

均質な電荷分布を持つ固体表面の近傍のイオン濃度と電位の関係は，ポアソンの式とボルツマンの式から導かれ，表面電位の絶対値が小さい場合，電位分布 ψ(x)は，次のデバイ-ヒッケル近似の式で表せる（鈴木 · 石黒,

2013; 鈴木, 2017）．

の物理性. 138: 13–20.
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e2 z2i Ci0
i
κ2 =
εkT
)
(
−zi eψ(x）Ci (x) = Ci0 exp
kT

natural organic matter: competition, heterogeneity, stoichiometry and thermodynamic consistency. Colloids Surf. A 151:(21)

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ここで， x は表面からの距離，ψ0 は表面電位，zi はイオ

Mehrian, T., de Keizer, A., Korteweg, A.J. and Lyklema, J.

ン i の価数，Ci0 はイオン i の溶液濃度，Ci はイオン i の(1993): Thermodynamics of adsorption of dodecylpyridinium

拡散二重層中 x における濃度である．この式は，拡散電chloride on Na-kaolinite. Colloids Surfaces A, 73: 133–143,

気二重層理論の基本となる近似式である．この式を用い

doi.org/10.1016/B978-1-85861-038-2.50013-9て NaCl 溶液の様な 1 価イオンの負電荷表面近傍の電位とイオン濃度分布を計算すると，Fig. 6 の様になる．表面電荷と同符号の電荷を持つカチオンは表面に近づくに従い濃度が増し，反対符号の電荷を持つアニオンは濃度が減少する．イオンの大きさを無視しているため，誤差を生じる場合がある．
（21）式で示されるような，理想的な拡散電気二重層理論を適用できない場合が多いため，表面錯体モデルが提案されている．もっとも単純なものが，表面の第 1 層
目にスタン層と呼ばれる吸着相を設けるスタン−ギュイ· チャップマンモデルである．シリカ表面に適用される
1 pK ベーシックスタンモデルは，この 1 例である（平館森崎久雄 (2014): 土壌と界面電気現象, 5. 微生物の付着とその後. 日土肥誌, 85: 539–544.
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土壌の物理性28

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要旨

植物の養分や汚染物質の多くは，土壌中を吸着しながら移動する．作物養分の効率的利用を図ったり，汚染物質の拡がりを予測し汚染対策を検討する際に，それらの吸着移動現象を理解することが重要になる．そこで，吸着移動現象の基礎について，理論的側面からシリーズで解説する．導入として，本シリーズの構成について記した．次に，熱力学的な見方を用いて吸着現象を説明した．次に，概略のイ
メージがわかるように，代表的な吸着理論を紹介した．単層吸着の式として，ラングミュアの式，線形吸着式，フロインドリッヒの式，ヒルの式を比較した．また，横相互作用の式とギブスの式，2 層吸着のツ · グ式，2 層吸着に横相互作用を加えた Mehrian らの式，多層吸着の BET 式，および種々の静電気力による吸着モデルを紹介した．
キーワード：吸着，移動，ラングミュア式，自由エネルギー

古典を読むJ. Jpn. Soc. Soil Phys.

ㅮᗙ

土壌の物理性LecturesNo. 140, p.29 ∼ 34 (2018)

古典を読む

粘土質水田の排水と暗渠に関する先駆的な 2 つの論文
長谷川周一 1
Reviewing classical studies in soil physics

Two pioneer studies on surface and subsurface drainage of clayey paddy fields
Shuichi HASEGAWA1

1. はじめに農業基本法が 1961 年に制定され，農業生産性の向上

しなければいけない．さらには大型機械を入れるために区画を大きくすると，排水路までの地下浸透距離が長くなり排水不良になるので排水改良をしなければならないに水田農業の機械化が必要とされた．水を張り代掻きをといわれている．すなわち水田の排水改良は大型機械のして軟らかくした田んぼの中を収穫機が走行するために水田への導入にとって必要条件とされている．」と述べは，排水を強化し，田面を乾燥させて地耐力を高める技ている．さらに，「水分のコントロールに暗渠が本当に術が必要とされた．暗渠はこの排水強化の一つとして導必要なのか，排水路を効かせるためには区画はやはりあ入されており，畑の暗渠とは目的が全く異なる．そこで，る程度の大きさに留めておいた方が良いのか，とさらに1960 年代に行われた 2 つの先駆的な研究に着目した．1
つは，田淵俊雄著「粘土質水田の排水に関する研究（1）

突っ込まれると，自信を持った返答は出来なくなる．それは，水田における排水の実態を真に把握していないか

粘土質水田の排水に関する問題点と仮説」である．このらである．」と続けている．このことから 1960 年代半ば

論文には 7 つの続報がある．これらの研究は水田の排水までは水田土中の水移動の調査研究は不十分であったこ

であり，暗渠を直接対象としていないが，排水に関してとが分かる．

貴重な成果を出している．一方，2 番目は根岸久雄ら著

続報の（2） ∼（6）までは（1）と同じ号に，（7）と（8）「重粘土地帯水田の土層改良と用排水組織に関する研究

は農土論集 25 号（1968）に掲載されている．また，機（I）総括編」である．本論文では水田の排水機構に加え，

械化と密接に関係する水田の地耐力と排水に関する研究“組み合わせ暗渠” 技術を発表している．この研究にも 3報の続報がある．ここでは，前者の（1）と後者の（I）のも同時期に行われている（多田ら, 1967）．

論文を主体に紹介し，続報で明らかにされたことも取り上げる．

2.2 従来の水田排水とそれに対する疑問
水田の排水には，土性によって排水路や暗渠の深さと間隔を変化させる地下排水が耕地内排水の奥の手として

現在では水田に広く普及し，水田のみならず転換畑の考えられているが，著者はこの考えに間違えはないので農地の土壌水分を制御する手段として用いられている暗あろうかと疑問を投げかけ，以下の 5 項目に注目してい渠が，半世紀前に導入されるにあたり科学的に明らかにる．第 1 は，粘土の透水係数は 10−5 cm s−1 以下であり，された点に注目しながら 2 つの論文を紹介していく．な

排水路や暗渠への動水勾配が小さいことから，土中の水

お，水田農業の機械化が始められた頃と現在とでは水田，移動は期待できないこと．一方では透水性の改良 ∼ 亀

コメを取り巻く状況は大きく異なるので Table 1 に簡単

裂の重視 ∼ が指摘されていること．この点に関しては，にまとめた．

山崎ら（1963, 1964）の「粘土質水田や重粘土地の暗渠

2. 粘土質水田の排水に関する研究（1）

Table 1 水田の機械化が始まった頃と現在の稲作状況の違い．
Rice production and consumption in 1970 and 2012.（農水省）

2.1 研究の端緒
著者は，「ごく一般的には，大型機械を導入するためには水田の地耐力が必要で，そのために水田の排水を良く
1 Professor Emeritus Hokkaido University, Kita 9 Nishi 9, Sapporo, 0608589 Japan. Corresponding author: 長谷川周一，北海道大学名誉教授.
2018 年 7 月 3 日受稿 2018 年 8 月 24 日受理

水稲作付面積（万 ha）

10 a 当たり労働時間 （hr）
玄米平年収量（t ha−1 ）1 人当たりの消費量 （kg）

1970 年

2012 年

284

158

110

25

4.3

5.3

95

56

土壌の物理性

30

第 140 号(2018)いると考えられる．第 2 は，排水路や暗渠内の水位を低区画は，30 m × 110 m注 1）と大きい．この調査研究からは，浸透能の試験から地下浸透はない，亀裂の発達は下させようとも粘土は水で飽和されたままであり，土の微地形の影響を受ける，地表残水の消失日数は長いこと

乾燥は蒸発散を考えなくてはならないこと．第 3 は，地などを明らかにしており，地表排水の重要性を指摘して

表残留水（地表残水）を残さないように地表排水を重視いる．第 3 報の大浜町の収穫期の調査からは，中干し期すること．第 4 は，気候，特に無降雨期間の頻度と排水にできた地表面の亀裂は再湛水により消失したが，地中の関係を考えておくこと．そして第 5 は，機械化のためには残存していること．そのため，湛水の落水は亀裂土の，田面を乾かし地耐力を確保するという排水は，従来（表層の亀裂）を通して行われるという仮説は成り立たの豪雨時の排水，適正浸透量の維持，裏作期の排水とはなかった．しかし，表層 5 cm より深い地中に残存して異なるということである．

いる亀裂は，落水期に作土に発生する亀裂と連続し，再排水における心土亀裂の役割」の研究成果が元になって

2.3 粘土質水田の排水仮説とその検証び機能することを図示している．地表面の凹凸は排水に以上の疑問点を踏まえて著者は粘土質水田の排水仮説

大きな影響を与えた．さらに，代掻きをした土が中干しを提案している．その要旨は，粘土質の水田では亀裂以期に乾燥収縮した影響（圧密による沈下圧縮）は再湛水

外の地肌（現在よく使われているマトリックスを意味す

しても戻らないことを指摘している．

る）の部分は水を通さないと仮定する．その結果，地下第 4 報の大浜町大区画無暗渠田の収穫期以降の排水に浸透に関しては，中干し期の排水は亀裂がないので地下

おいては，亀裂が入るほどに乾燥した水田の降雨排水で浸透はゼロ．収穫期の落水は，中干し期に出来た田面のは，表層の土は透水性を有しているが，地下浸透はゼロ．

亀裂の有無により大きく変わる．そして裏作期間では，田面に亀裂があるので，水位差があれば横流れが生じる

暗渠や下層亀裂があれば，表層亀裂から地下への浸透がことを確認している．

行われるという仮説である．以上でこの論文は終わって

第 5 報は日本海側の長岡市の 10 m × 40 m の暗渠のいるが，続く（2）から（7）報で調査結果に基づき仮説

ある水田の中干し期および収穫期の落水状態を調査してを検証している．

いる．中干し期は毎日のように雨があり，亀裂は発達しそこで，仮説の検証結果を簡単に紹介しておく．調査なかった．そして暗渠が地表残留水の排除に果たす役割を行ったのは，太平洋側（大浜）と日本海側（長岡，柏は大きくなかった．一方，収穫期には亀裂が認められ，崎）の粘土質水田である．

幅 15 mm 程度の亀裂に水性塗料を注入すると，5 ∼ 15

第 2 報では大浜町の大区画無暗渠水田において，中干cm の有機物層を横流れして暗渠溝に流れた．亀裂が入し期の田面状態を湛水域，水たまり域，水なし域およびるほどに乾かなくとも，田面の沈下圧縮を生じさせる中亀裂域に分けてほぼ毎日スケッチしている．Fig. 1 は移干しの効果は収穫期にも有効で，田面の沈下が 10 ∼ 20
mm あるということは乾燥日数にして 2 ∼ 4 日短縮され植栽培水田における中干し期の田面状態の変化を示す．

Fig. 1 中干し期の田面状態変化．田淵（1966）の Fig. 5 を一部改変．
Changes of paddy surface conditions of paddy fields at mid-summer drainage.

講座：粘土質水田の排水と暗渠に関する先駆的な 2 つの論文

31

るという結果となった．第 6 報では収穫期以降の非灌漑期の長岡市の水田を対象とした調査である．乾燥によってもたらされる表層の透水化が暗渠に至る水みちを形成

3. 重粘土地帯水田の土層改良と用排水組織に関する研究（I）

した．Fig. 2 は白色ビニール塗料の浸入結果である．また，暗渠管埋め戻し部の透水性を大きくしておくことや

3.1 研究の背景

地表流出を増大させること（均平精度）の必要性も指摘

農林省は水田農業の機械化に向けて複数の特別研究している．第 7 報では長岡市と柏崎市における暗渠の排（プロジェクト研究）を実施しており，「重粘土地帯水田

水効果を調査した．暗渠が効果を発揮するには，代掻きの土層改良と用排水組織に関する研究」もその一つであ作土層が一度乾燥して亀裂が生じる必要がある．そのたり, 1968 年から 1970 年にかけて実施された．田淵の研めには，収穫期には 1 ヶ月以上の落水期間が必要であり，究が水田の排水に影響を与える要因の解明であり，暗渠

かつ降雨日数が多くないこと，均平が良いことを挙げて機能は研究の直接の対象となっていないのに対し，このいる．また，暗渠は湛水を排除するのに効果があるので特別研究は，重粘土では浸透水は亀裂等の連続した粗孔あって，土壌水分の除去を直接行うものではないと指摘

隙を流れることの解明に加えて，水田の土層改良の目標している．そして最後に，水田地耐力に影響を及ぼす要まで考察した技術的な研究でもある．暗渠の第一の目的

因には暗渠，落水，均平，降雨の 4 つがあり，それらのは田淵と同様に，地耐力の確保であるが，本研究では多組み合わせで地耐力が決まること．0 ∼ 15 cm 層の最大

毛作や水田転換畑まで対象を広げて暗渠の役割を論じて

地耐力 1.0 ∼ 1.2 kg cm−2 （0.1 ∼ 0.12 MPa）以下の場合を耕起不能状態と判定すると結論づけている．最後の第8 報では水田の乾燥と気象の年次変動について考察している．

いる．田淵の研究と本研究に直接的な関連はないが，前者で得られた知見は活用されているはずである．
本研究の緒言は以下の文章で始まっている．「我が国の沖積平野や干拓地，一部の洪積台地などに分布する重以上が第 1 の論文の概要である．調査対象の水田は暗粘土地帯の水田は，土層の透水性が悪いため排水不良と渠が必ずしも入っていないので，暗渠のみに着目した調なり，また，湿潤状態での地耐力も弱いため，大型機械

査ではなく，いかに地耐力を確保するかが研究の主体での走行や適正な水管理が難しく，田畑輪換などは一層困あった．なかでも，中干しによる田面沈下の効果が収穫難な場合が多く，土地利用を制約し，生産性の向上の障期にも認められるという発見は特筆すべきことだろう．

害となっている．
」さらに，研究成果を次のように端的に

また，暗渠がある場合には，亀裂が発達し，それが暗渠まとめている．「この研究によって，攪乱均質化された溝に連続したときにはじめて機能すること，暗渠は土壌

土壌の透水係数は，一般に小さく，浸透は主として土壌水を脱水させる効果がないという重要な指摘も行って中の大きな連続した間隙によること．したがって水田でいる．

の降下浸透の大小は，土壌粒度の細粗，密度の粗密だけでなく，この水みち的間隙の多寡によること．乾燥による土壌の変化，植物の蒸散による土層の乾燥効果等水み
ち的間隙の生成と保存，いわゆる土壌構造の発達など粘質土壌の透水性改良に関連する多くの事実と，その相互関係を明らかにした．」ここで，攪乱均質化されたとは，耕起 · 代掻き作業を受けた水田を示すと考えてよい．
本研究は重粘土水田土壌の物理的な特性から暗渠排水による土層改良法，排水組織の維持管理と基礎的研究か
ら応用技術までを対象としているが，ここでは，土壌物理研究を主として取り上げた．続報の（II） ∼（IV）も同じく農業土木試験場（農土試）報告 10 号に掲載されている．

3.2 重粘土水田の物理性の特徴
ここでは重粘土水田を透水係数が 3 ×10−5 ∼ 5 × 10−5

cm s−1 以下と定義づけており，土性は HC とは限らない．また，重粘土として低平な沖積地に分布する密度の小さい重粘土（蒲原平野の潟東，頚城平野の高田）と地形
的に高位にあり生成が古くて密度の大きな重粘土（福島Fig. 2 塗料浸入（非灌漑期 12 月）．田淵ら（1966）の Fig.
8 に一部加筆．
Entry of paint into soil at December.

県の安積地区）の 2 種の水田を調査研究の対象としている．対象とした水田は 10 ∼ 20 a が主で，より小さな水田もある．本研究で示す水田の透水係数とは，ダルシー
式から得られる透水係数ではなく，田んぼの水甲を開放

土壌の物理性

32

第 140 号(2018)

したときの暗渠流出量を田んぼの面積で除した流束を示も約 1 t ha−1 少なく，食味よりも量が重視されたことをす．したがって，亀裂に加え心土破砕や弾丸暗渠により考えれば，重粘土水田に必要とされる降下（適正）浸透

人為的に作られた粗孔隙，暗渠疎水材の水移動も含むこ量についての検討は残されていると判断される．湛水期とになる．オーガーホール法や変水位法で得られたダルシー式に基づく透水係数は 10−6 cm s−1 以下が半数を超の減水深と降下浸透量の差は蒸発散量である．収穫期に必要とされる排水目標値は 25 ∼ 50 mm d−1 の値であり，えている．

この値が現在の暗渠排水量の目標値の元になったと考え

重粘土水田で重視されるのは蒸発散の利用と田面排水られる．また，本表で不思議なのは，降雨後 2 日目およ（地表残水の排除を示すと思われる）の強化であり，下層

び 7 日目の地下水位（pF 値）が出ていることである．こ土の亀裂の発達とその安定性は pF1.5 ∼ 2.0 の乾燥状態の点に関しては論文中に詳細に触れられていない．本研が続くことを必要とする．また，代掻きにより作土の亀究の共同執筆者である多田敦氏（筑波大学名誉教授）の裂が失われても，安積や潟東では下層土の亀裂は残って

私信によれば，浸透水が亀裂等の粗孔隙を流れるとしていることを指摘している．しかし，さらに排水を強化す

も，圃場全体として正確に捉えられないことから，水位るには弾丸暗渠や心土破砕のような人工的な水みちを造計に現れた値から地下水位を表現するなどの方法で測定成する必要がある．

したということである．一方，（IV）報には，地表残水が消失して暗渠排水量がほとんどゼロになり，蒸発散量が3.3 重粘土水田の改良目標から検討している．支持力については走行する機械の種

6 mm d−1 のとき地下水位が 15cm 低下すると，土壌の間隙の 4% が水分を失ったことになり，pF 試験からは亀類や作業によっても異なるが，収穫をコンバインで行う裂の発生を促すという記述がある．したがって，本研究ときにはコーン支持力は作土では 0.15 MPa 以上，耕盤でいう地下水位は亀裂や粗孔隙内の水位に相当している

機械走行性（支持力）と圃場排水（土壌乾燥）の両面

では 0.25 MPa 以上必要としている．そして，収穫期のと考えられる．

排水条件として，湛水排除を 2 日，湛水消失後 2 日目のTable 2 の右の欄には参考として転換畑の目標値が示

地下水位を 40 cm としている．さらに，水稲移植栽培条されている．畑作物の根は酸素を吸収して二酸化炭素を件下の重粘土水田の排水に関する目標値を Table 2 のよ放出するため，根が窒息しないためには，土中空気と大うにまとめている．ここで，重粘土水田における浸透は

気とのガス交換が保障されなければならない．そのため

暗渠施工部分や亀裂等の粗孔隙を通して行われることかの気相率は作物によっても異なるが 15 ∼ 20 % は必要と

ら，土壌の透水係数は暗渠排水量等から算定される値でされる．しかし，重粘土水田の下層土のマトリックス部

ある．10−5 cm s−1 は日単位に直せば，おおよそ 10 mm

分は地下水位と無関係にほぼ飽和しているため，畑作物

d−1 である．著者らは，降下浸透速度は中干し期までは稲の生理からは 0 であってもよいといわれるが，重粘の伸長は認められない．一方，亀裂や粗孔隙には根が集土水田では降下浸透がある方が有利であるとして適正浸発達を促進するための地下水位と亀裂内水位は別物であ

透量を与えている．この点については，稲収量と浸透量ると考えるべきである．

中的に発達していることがある．しかし，畑作物の根のの議論が当時行われていたことが反映されている．しか3.4 圃場の排水性の改良

し，適正浸透があるといわれた当時の稲収量は現在より本研究においても，排水を迅速に行って土壌表面を乾Table 2 重粘土水田の排水に関する目標値（水稲移植栽培）．根岸ら（1972）の Table 11 を複製．
Target figures for drainage in clayey paddy fields (in the case of transplanting culture).

HH
H
HH
時期別
H
項目
HH
HH
減水深

(

タン水期
移植栽培

非タン水期

)

中干し期まで(湿潤期
表日本刈取り期まで
裏日本秋冬期

10 ∼ 20 mm d−1

25 ∼ 50 mm d−1) (乾期
表日本秋–春期

参考

)

（転換畑）

裏日本春期

—

—

タン水 (降雨) 消失速度—

50 mm/2 日

60 mm/1 日

50 mm ∼ 100 mm/1 日

降下浸透速度

10 ∼ 15 mm d−1

25 ∼ 50 mm d−1

50 ∼ 60 mm d−1

50 ∼ 100 mm d−1

土壌透水係数10−5 cm s−1

5 × 10−5 cm s−1

10−4 cm s−1

10−4 cm s−1 <20 cm 土壌水分—pF 0.7pF 1.2

—

地下水位

—

30 cm

40 cm

40 cm

20 cm 土壌水分—pF 1.5pF 1.7

—

地下水位

—

50 cm

60 cm

60 cm

降雨後

2 日目の
降雨後

7 日目の

{

{

講座：粘土質水田の排水と暗渠に関する先駆的な 2 つの論文

33

保され，本暗渠への迅速な排水が行われる．補助暗渠には弾丸暗渠，心土破砕等がある．さらに，弾丸暗渠などの補助暗渠は農家自身が任意の間隔で繰り返し施工できることから，“組み合わせ暗渠” は水田の排水改良工法の決定打となったといえよう．現在では西欧の排水関係の本にも弾丸暗渠と本暗渠の組み合わせは紹介されている（Smart and Herbertson, 1992）．しかし，半世紀も前に水田の地耐力を確保する目的で速やかな残水排除を “組み合わせ暗渠” で実施したことは，非常に高く評価される．

4. 終わりに
暗渠は畑地において地下水位を下げて根群域を拡大す
Fig. 3 本暗渠（吸水渠）の標準断面形状．根岸ら（1972）のFig. 7 を転載．
Standard section of a pipe drain.

る手段としてヨーロッパで開発された．140 年近く前の

1877–1880 年に札幌農学校で農学の教鞭を執ったアメリ
カ人教師のブルックスの講義ノートが「ブルックス札幌
農学校講義」（高井, 2004）として出版されており，畑の燥させ地耐力を上げるには，田面の均平精度を高め，排水量の大半を占める地表排水を迅速に行うことにより地表残水を少なくすることを指摘している．また，圃場の地下排水性を促進させるためには地表に乾燥亀裂を発達させ，下層の粗孔隙等と連続させる必要があると指摘している．比較的均平管理がなされた水田では地表残水は20 ∼ 30 mm 程度となる場合が多く，落水後の亀裂発生までの日数は各試験地の結果から 3 ∼ 4 日程度であり，
田面残水消失後比較的短時間で亀裂が発生する．この成果は圃場試験の積み重ねから出てきた知見に基づいており，水田機械化農業に大きく前進させたと考えられる．

暗渠は 20 ページにわたって詳細に説明している．その考え方は現在でも通用する．一方，水田の暗渠の研究は1960 年代に開始されたが，その発想は土壌表面を早期に乾燥させて農業機械が導入できるように地表面を硬くするという点であり，畑の暗渠とは発想が全く異なる．田淵は田面の乾燥に着目し，地下浸透に期待できない点を強調している．一方，根岸らは田面の乾燥化のための土層改良，すなわち地下排水の迅速化をめざし，“組み合わせ暗渠” という新しい技術を開発した．2 つの論文とも
粘土質土壌の保水の特徴から，排水と地下水位は無関係であり，排水は気相率の増加に結びつかないことを指摘している．しかし，土壌物理学を学んできた人でさえ，

3.5 籾殻の使用

水田暗渠に対する理解は不十分であり，水田転換畑の暗多田氏によれば，暗渠への籾殻の使用はこの特別研究

渠は，畑暗渠と同じく地下水位を低下させる手段だと理を契機に普及していった．しかし当初は，籾殻の作物へ解しているのは，何とも残念なことである．

の影響や耐久性に懸念があったという．そして，Fig. 3に見るように，籾殻が暗渠埋め戻し部に厚く充填される謝辞ことになった．これが現在でも使われている本暗渠（吸水渠）の原型である．そして籾殻は従来の，管内への泥の侵入を防ぐ被覆材（filter や envelope）という概念から
水みちの確保，保全という疎水材（permeable fill）の役
割に変わった．見方を変えると，疎水材が充填された幅の狭い明渠と見ることも出来る．コメ生産農家が廃棄物として出す籾殻を疎水材として利用するという発想は，
畑暗渠には見られない水田暗渠の特徴である．

3.6 組み合わせ暗渠
重粘土水田のマトリックス透水性の低さ，単独暗渠排水による土層改良の困難性を打破するため，耐久性の長
い暗渠排水組織（本暗渠）と乾燥亀裂や機械的に造成さ

原稿の執筆に当たり，特に農土試報告については，実際に研究を担当されていた多田敦氏から，半世紀前の研究を振り返り，本文に記述したように大変貴重な助言をいただいた．深く感謝いたします．私的なことではあるが，筆者が農土試に採用されたときの室長は多田敦氏，2代目の室長は故根岸久雄氏であり，お二人からは多くの現場技術を教えていただいた．
注 1）：当時の水田は 10 a が多く，30 a の水田を大区画水田と称していた．

れた水みちによって，地表残水および表層粗孔隙の排水の迅速化を図る目的で，浅く密に設ける耐久性を要しな

引用文献

い補助暗渠から構成されるのが “組み合わせ暗渠”（技術普及の観点から，誰でも無料で使用できるように農土試

根岸久雄, 多田 敦, 古木敏也, 守谷 貢, 渋谷勤治郎, 菅原和夫, 上が特許を取得）である．補助暗渠は本暗渠埋め戻し部に村春美 (1972): 重粘土地帯水田の土層改良と用排水組織に関充填された疎水材と直交することで粗孔隙の連続性が確する研究 (I) 総括編. 農業土木試験場報告, 10: 43–94.

土壌の物理性

34

Smart, P. and Herbertson, J.G. (Eds.) (1992): Drainage design, pp.

第 140 号(2018)

市). 農業土木学会論文集, 18: 39–47.
高井宗宏編 (2004): ブルックス札幌農学校講義，pp. 71–91. 北

73–82. Blackie and Son Ltd., Glasgow.
多田 敦, 安富六郎, 堤 聡, 田淵俊雄 (1967): 粘土質水田の地耐力に関する研究 (II) — 地耐力と地表排水の関係 —. 農業土木学会論文集, 21: 29–35.

海道大学図書出版会.
山崎不二夫, 八幡敏雄, 竹中 肇, 田淵俊雄 (1963): 北海道小向の重粘土地の暗キョ排水における心土キ裂の役割. 農業土木研

田淵俊雄 (1966): 粘土質水田の排水に関する研究 (1) 粘土質水
田の排水に関する問題点と仮説. 農業土木学会論文集, 18:

究, 30(8): 1–8.
山崎不二夫, 竹中 肇, 田淵俊雄, 多田 敦 (1964): 粘土質の水田の暗キョ排水における心土キ裂の役割. 農業土木研究 32(3):

7–11.
田淵俊雄, 中野政詩, 住田 章, 丸田 勇 (1966): 粘土質水田の排水151–159.

に関する研究 (6) 小区画暗渠田の非カンガイ期の排水 (長岡要旨

粘土質水田の排水の研究は機械化農業の推進のために 1960 年代後半に行われた．田淵の論文は中干し期と刈り取り期の田面状況の詳細な観察に基づいて行われた．地耐力の増加に結びつく田面の乾燥は蒸発散によって行われること，浸透は粗孔隙を通して行われること，地表残水を少なくし乾燥を早めるには田面の均平が重要であること，代掻きを行った土の排水によって生じる沈下は刈り取り期の亀裂の発生を促進することなどを明らかにした．根岸らの研究でも田面の乾燥は蒸発散により生じることや浸透に寄与する粗孔隙の重要性を指摘している．そして，粗孔隙を人為的に作出し，保全することが排水改良に不可欠であるという考えを追求した結果が組み合わせ暗渠という排水技術に結びついた．
キーワード：水田，地表残水，均平，乾燥亀裂，組み合わせ暗渠

᭩ࠉホJ. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性Book review

No. 140, p.35 (2018)

森林と土壌（森林科学シリーズ 7）
柴田英昭編

共立出版 2018 年 3 月 15 日発行

A5 版 262 頁 ISBN978-4-320-05823-1 定価本体 3,300 円 + 税

本書は，高校生や学部学生にも分かりやすく森林科学

山噴出物を母材とする火山灰土壌が，堆積後の時間経過研究の現在の到達点を示し，森林に関する理解を深めてとともに土壌構成成分をどう変化させ，それが土壌特性

もらうことを目的に刊行された森林科学シリーズの，土にどう影響し，火山灰土壌の分類とどう対応するのかに壌を扱った巻である．本巻を読んでみて，この目的は十ついて詳しく学ぶことが出来る．

分に達成されていると私は思う．土壌学に関心のある学

第 4 章では，森林土壌に生息する土壌動物について，

部学生は，本書を読むことで，日本の森林土壌を多面的

続く第 5 章では森林土壌微生物について論じられていに捉える視座を持つことだろう（ただし高校生にとってる．本書の特徴は，各章で論じられる対象が，森林の生は，ややハードルが高いかもしれない）．

態系機能や物質動態にどのように関わっているかという第 1 章では，日本の森林土壌を取り巻く環境変化と共通の視点から論じられている点である．例えば土壌動

学術的課題が提示されている．併せて本書の構成とねら物に関しては，その分類や量，食う食われるの関係だけ

いが述べられており，以降の章を読み進む上での良い導ではなく，土壌動物が土壌の生態系機能に及ぼす影響に入部となっている．日本や世界の土壌分類や土壌図に関ついて詳しく論じられている．土壌微生物に関しても，する有用な書籍やウェブサイトの情報が章末に整理して土壌微生物の分類や生理生態機能だけではなく，土壌微あって非常に便利である．

生物が森林生態系の物質動態，特に窒素動態に及ぼす影

第 2 章では，以降の章を読み進める上で不可欠な土壌

響について詳しく論じられている．土壌動物と土壌微生の基礎知識として，土壌の構成成分や土壌生成因子，土物は相互作用しており，2 つの章をあわせて読むことで壌生成プロセスについて概説されている．さらにそれら総合的な理解が深まる．さらに，土壌微生物の進化系統を踏まえて，土壌の分類と分布，主要な土壌の物質循環に関する近年の発展について，分かりやすく学ぶことがの特徴が論じられている．非常に良いと思ったのは，日出来る．

本の主要な土壌分類と世界の主要な土壌分類の類似点や

6 章では，土壌有機物に焦点を当て，土壌有機物の分相違点が整理され，その上で世界の土壌分類の中での日画や特性についての概説に続き，土壌有機物が養分動態

本の森林土壌の位置付けが解説されている点である．ペや土壌中の炭素動態に及ぼす影響について論じられてドロジストなら知っていて当然のことなのかもしれないいる．本章では，有機物の分解への土壌微生物の関与にが，私はこれを読んで初めて世界の土壌の中での日本のついても詳しく論じられており，本章を読むことで，有森林土壌の特徴が理解できたように思う．

機物の分解過程が単に有機物が細分化していくだけでな

第 3 章では，風成堆積物として広域風成塵と火山噴出

く，実際は有機物の分解に匹敵する早さで土壌微生物の物を取り上げ，これらが日本の土壌生成に及ぼす影響に働きによる新たな有機物の合成も進んでいる複雑な現象ついて論じられている．中国大陸内陸部の砂漠地帯を起であることが理解出来る．森林と河川 · 海洋をつなげる源とする広域風成塵の存在は，冬から春に日本各地で観土壌有機物の役割についても学ぶことができる．

測される黄砂を通じて知っていたが，些細なことの様に

本書は，私のような四十半ばの研究員にとっても，細思っていた．しかし，その堆積速度は千年あたり 4 ∼ 7

分化する森林土壌研究の各分野の現状や課題を再認識さミリであり，一般的に言われている岩石が風化して土壌せてくれる好書であると思った．おそらく，農耕地土壌が出来る速度（千年あたり 10 ミリ）と大差ない．数千∼ 数万年続く土壌生成の時間スケールでは，広域風成塵を対象とする研究者にとっても，改めて農耕地土壌につで土壌層が出来るのである．また本章を読むことで，土思う．

いて考える機会を与えてくれる本になるのではないかと壌中の風成塵の起源を推定する方法や広域風成塵と越境

釣田竜也

大気汚染の関連について学ぶことが出来る．さらに，火（森林総合研究所立地環境研究領域）

2018 年 10 月 1 日受稿

2018 年 10 月 1 日受理

データロガー ＦＴＪｒ（エフティージュニア）『ワンタイム測定機能』搭載で、フィールドを移動しながら多点測定
低価格ながら、各種のセンサと直接接続でき、様々な計測に利用できるとご好評をいただいているＦＴＪｒには、設定したインターバ
ルによる一般的なデータロガーとしての機能のほか、ボタン操作時の測定値を記録する『ワンタイム測定機能』が搭載されています。
電源・測定スイッチを【ＳＥＴ】にして、【ＥＮＴＥＲ】キーを長押しするだけの簡単記録。
ワンタイム測定機能を利用することで、従来のインターバルによる計測はもちろんのこと、フィールドを移動しながらの多点測定にご活用いただけます。
記録機能を持たない表示器を利用している場合など、表示された値を野帳に手書きするなどの作業が不要になり、手間の低減と転記時の誤記入の防止を実現します。

圃場を移動しながら、土壌水分の多点計測を行う場合の例▲
ACCESSSAMPLECANCEL

COPY

ENTER

▼

MEAS
SET
OFF

ENTERボタンを押すだけで簡単記録【ワンタイム測定機能】● 本体のボタン操作で測定実行、測定値をメモリに記録● 測定値以外に日付、時刻、測定番号も記録● 直前の測定値をキャンセルできるので、不要データの取り消しが簡単● 記録データはＵＳＢメモリで簡単回収(データファイルはＣＳＶ形式)● ワンタイム測定データと通常の測定データは回収後に識別可能

設置中の土壌水分計

例えば土壌水分計測では、標準のアルカリ乾電池４本利用時において、IMKO社TRIME-PICOの場合で約1,100回、Delta-T社SM150Tで約1,400回、A･R･P社WD-3シリーズで約800回の測定が可能です。
※ 内蔵電池での測定回数は、１回の測定及び表示時間を１分間としたときの計算上の回数です。
動作間隔、周囲温度などにより測定回数は大きく変動しますので目安としてください。
ワンタイム測定機能は、土壌水分計測に限った機能ではなく、他のセンサとの組み合わせにおいても利用できます。
また、SDI-12出力タイプのMETER社5TE（旧Decagon Devices社）やA･R･P社WD5など、RS232C、RS485、SDI-12のシリ
アル出力タイプのデジタルセンサに対応する FTJr-Digital （エフティージュニア デジタル）にもワンタイム測定機能が搭載されています。
お手持ちのセンサとの接続の可否など、お気軽にお問い合わせください。

詳しくはFTJr ワンタイム

で 検索〒060-0063 札幌市中央区南３条西８丁目７番地４ 遠藤ビル５Ｆ
TEL011-596-0201
FAX 011-596-0234
E-mail info@mcs-fs.com URL http://www.mcs-fs.com

᭩ࠉホ

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性Book review

No. 140, p.37 ∼ 38 (2018)

森林と物質循環（森林科学シリーズ 8）
柴田英昭編

共立出版 2018 年 3 月 25 日発行

A5 版 198 頁 ISBN978-4-320-05824-8 定価本体 3,300 円 + 税

本書は，全 13 巻刊行予定の「森林科学シリーズ」を構

安定同位体をトレーサーとして用いた研究，窒素安定同成する一巻である．本シリーズについて，「内容は高校

位体自然存在比を利用した窒素循環解析，さらに酸素同生，学部学生にもわかりやすく書くことを心掛けたが，位体自然同位体を利用した研究について，到達と問題点

同時に各巻は現在の森林科学各分野の到達点を示し，専を解説している．これまでの関連研究や筆者らの発表だ

門教育への導入ともなっている（「刊行にあたって」よ

けでなく，未発表の知見も加えて解説しており，まさにり）」，また，「森林の物質循環をこれから勉強する初学

最新の研究成果も交えながら，当該分野の到達点を示し者，すでに研究を始めている生物地球化学や生態系生態ている．実際に安定同位体を用いた窒素循環研究を行っ学の研究者，関連分野の技術者等を含む幅広い読者を想ている研究者にとっては，自分の進める研究の整理にな定した内容（「まえがき」より）」と述べられているが，本るし，安定同位体を用いた研究をこれから始めてみたい

書に関して，これらの言葉を借りれば，「すでに研究を始と考えている研究者にとっては，引用文献を含めて，とめている研究者」向けの「現在の森林科学（物質循環研ても勉強になるだろう．さらに分析に至る過程で重要な究）の到達点を示し」た内容だろう．物質循環研究に携「土壌抽出」時における諸問題とその克服について，Box

わる者にとっては，現在進めている研究をさらに発展さの中で語られており，真理により近づこうとする筆者らせるためのヒントが多数ちりばめられている “宝箱” だ．

の創意工夫の様子をうかがい知ることができる上，後進

ただし，逆の言い方をすれば，本シリーズで想定されたの研究者にも非常に参考になる．

読者像のカテゴリーでもある「森林の物質循環をこれか

第 3 章では，窒素からリンへと話題が移り，森林流域

ら勉強する高校生，学部学生」には少々敷居が高いようにおけるリンの循環と河川への流出機構が丁寧に解説さに感じた．

れている．森林生態系におけるリンの循環について日本

本書の構成は，第 1 章は物質循環について概論的な説

語できちんと概要を学べる解説は，炭素や窒素に比べる

明，第 2 章は森林生態系の窒素循環について窒素およびと，はるかに少ない．この章については，実際にリンを酸素安定同位体を用いた研究手法に関して最新の研究事手掛ける研究者のみならず，森林生態系におけるリン動

例も踏まえた解説，第 3 章は河川を含めた流域レベルで態に関心を持つ初学者にとって，研究への貴重ないざなのリンの循環や流出の紹介，第 4 章は我が国の森林土

いとなるだろう．

壌における窒素動態の空間変動と環境要因についての議第 4 章では，話題は再び窒素へ戻り，土壌中における論，第 5 章はシミュレーションモデルを用いた物質循環

窒素の形態，循環（主に無機化と硝化）について概説さ研究についての解説，となっている．

れ，測定方法とその結果の解釈の仕方について，詳細に第 1 章では，コンパートメントモデルを用いて物質循解説されている．測定の結果得られた無機化あるいは硝環の基本概念である物質のプール（現存量あるいは存在化速度が，「純（net）」なのか「総（gross）」なのか，そ量）と流れ（フローあるいはフラックス）を概説して，気して，両者の関係について，詳しく説明されており，研候，地質，植生，土壌，人為といった駆動要因について究に携わろうとする「初学者」にとって，非常に参考に説明している．物質循環研究のフレームワークをとてもなるだろう．また，本章後半では，筆者らの最近の研究

スマートにまとめており，本書で取り上げる物質循環のから，我が国における樹種別，土壌別の窒素無機化・硝要約図ともいえる図 1. 1 を眺めながら読むことで，第 2化速度，その元データとなる我が国の森林土壌における章以降を読み進めるための準備運動（頭の整理）とでも空間分布が図表に整理され，これらデータの解析から導言えるような内容だ．

かれるメカニズムとともに紹介されている．これは，国第 2 章では，最初に森林生態系における窒素問題の一内の森林で関連した観測をおこなう研究者読者の多くにつである「窒素飽和現象」について概説し，続いて，窒素とって，得られた結果が，我が国の森林の中で，どのような特徴を持つのか確認することができ，土壌中の窒素2018 年 10 月 1 日受稿

2018 年 10 月 1 日受理38

土壌の物理性第 140 号(2018)

循環に関する研究を深化させる上で，きわめて重要な内研究課題をどう組み立てるかを考える上で重要な示唆が容となっている．

なされている．

第 5 章では，これまでのモニタリングを主とした内全体を通じて，取り上げられるテーマが絞られている容から一転し，物質循環モデルの話題となる．前半は，

こと，そして，未発表データまでも含めて，執筆陣の直

自然科学的な話題が中心で，既往の主要なモデルの紹介

近の成果が紹介されていることから，既往の知見を学ぶと解説，特に筆者らが精力的に取り組む BGC-ES（Bio-「基礎」的な教科書としての意味合いよりも，それぞれのgeochemical model for evaluation of ecosystem services）

分野の最前線で，どんな研究が進められ，携わる研究者の話題が中心となるが，後半は，社会科学的要素も組みは何を考えているかをうかがい知ることができ，これか込んだ，生態系サービス，コストや労働力を考慮してのらの研究の進め方を熟考する際の「羅針盤」的な内容に社会経済的な評価を試みたシミュレーションの事例研究なっていると感じた．

を紹介している．研究成果の社会還元は，近年，より大森下智陽

きな研究者の使命となっており，今後の出口まで含めた（森林総合研究所東北支所）

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.39 (2018)

地球惑星科学連合（JpGU）2018 年大会

開催報告

濱本昌一郎

今年の連合大会は，5 月 20 日 ∼ 24 日（5 日間）に，幕張メッセ国際会議場を中心として開催された．今年度大会
も，アメリカ地球物理学連合（AGU）などとの多数のジョイントセッションが設けられた．発表件数は 5,000 件程度（セッション数は 230 件）あり，AGU との合同大会であった昨年度に引き続き，非常に規模の大きい大会であった．
今年度大会では，現場見学会など開催地である「千葉」にちなんだ複数の企画が新たに開催された．また吉事として，
宮﨑 毅 先生（東京大学名誉教授，平成 13–14 年度 土壌物理学会会長）が 2018 年度日本地球惑星科学連合フェローを受賞された．
昨年度に引き続き，連合大会のセッションは宇宙惑星科学，大気水圏科学，地球人間圏科学，固体地球科学，地球生命科学，教育 · アウトリーチ，領域外 · 複数領域，の 7 つのカテゴリーと，二つの特別セッション（パブリック，ユニオン）に分類された． 2018 年度大会は，土壌物理学会の共催セッションとして，次の 3 つのセッションが開催された．セッションタイトル：Subsurface mass transport, material cycle, and environmental assessment（地質媒体における物質移動，物質循環と環境評価）（大気水圏科学 A-GE31，代表コンビーナ：小島（岐阜大），5 月 21 日），セッ
ションタイトル：Materials transport and nutrient cycles in watersheds; Human and climate impacts（流域の物質輸送と栄養塩循環 — 人間活動および気候変動の影響 —）（大気水圏科学 A-HW20，代表コンビーナ：斎藤（岡山大），5 月

20–21 日），セッションタイトル：What scientists should do for reconstruction after Fukushima Daiichi Nuclear Power
Plant Accident（福島第一原子力発電事故後の地域復興で科学者が今後取り組むこと）（地球人間圏科学 H-CG26，代
表コンビーナ：西村（東大），5 月 22 日）． A-GE31 と A-HW20 セッションの発表言語は英語，H-CG26 セッションの発表言語は英語と日本語両方である．土壌物理学会会員による発表が各セッションで見られ，他分野の研究者を交えた活発な議論と交流が深められた．
本資料では，上記 3 セッションの概要および本大会での様子を報告する．

型式︓WDR-1-3WET 型

主な特徴● 現場で瞬時に⼟壌⽔分/EC/温度を測定可能● ハウス栽培、露地栽培・植物⼯場等、あらゆる環境に適します● 従来では難しかった体積⽔分率 40%以上の測定も可能● ⼤型カラー液晶搭載による⾼い視認性と、タッチパネルによる直感的な操作性● 計測データはメモリーカードに記録され、1 測定当たり最⼤ 65,000 件の記録が可能

体積含⽔率(VWC)、電気伝導度(EC)、温度(℃)の同時計測を⼿軽に⾏うことが出来る携帯型データロガーです。乾電池で動作させる事が出来、電源の確保が困難なフィールドでの計測に最適です。
■仕様
測定項目 ︓体積⽔分率、電気伝導度(EC)、温度
測定範囲 ︓⽔分 0〜100%、EC 0〜7mS/cm、温度-10〜50℃
測定精度 ︓⽔分±3%、EC±5%、温度±1℃
測定間隔 ︓1/10/30 秒、1/10/30 分、1/3/12 時間
ディスプレイ︓3.5 インチ タッチパネル⽅式
記憶容量 ︓1 測定あたり 65,000 件
サイズ重量︓100×130×35mm、290g(本体)

開発・製造元 株式会社Ａ・Ｒ・Ｐ
販売元

本社 〒114-0024 東京都北区⻄ケ原 1-46-16

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千葉 営業所 TEL 0438-64-0800 FAX 0438-64-0820
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TEL 0298-39-4500 FAX 0298-39-4512

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.41 ∼ 42 (2018)

A-GE31 Subsurface mass transport, material cycle, andenvironmental assessment 開催報告
濱本昌一郎 1 · 小島悠揮 2 · 斎藤広隆 3 · 森 也寸志 4
Shoichiro HAMAMOTO1 , Yuki KOJIMA2 , Hirotaka SAITO3 and Yasushi MORI4

1. はじめに

リカ塩類土壌研究所 研究員，No. 4），Lenggoro Wuled
博士 （東京農工大学 准教授，No. 5），杉本卓也 博士（東京大学 JSPS 特別研究員，No. 6）を招いた（Table 1）．西森（岡山大），斎藤（農工大），張（産総研），川本（埼玉大），脇博士には，耕作後の現場透水係数の時間変化について

濱本（東大：2010 年から参画），小島（岐阜大：2017 年から報告して頂いた．Bradford 博士には，アメリカ国内で導参画）をコンビーナとして，2007 年から Subsurface mass

入している地下水浄化 · 涵養システムの紹介と関連して

transport, material cycle, and environmental assessment と地下水中汚染物質（コロイド性物質）の輸送について報いう国際セッションを開催している．本セッションで告して頂いた．Wuled 博士には，ナノ粒子の多孔質媒体

は，土壌や岩石からなる地質媒体における物質移動 · 物（固体表面）への沈着機構について報告して頂いた．杉

質循環について，室内実験，現位置試験，フィールド調

本博士には，流れ場でのヘテロ凝集メカニズムについて

査，解析 · 評価モデル及び関連応用分野への適用など，広報告して頂いた．土壌中のコロイド動態や関連する室内

い視点から議論し，国内外における最新成果の交流を図

実験や数値解析について，招待講演を含めて全部で 7 件ることを目的として土壌，地盤，環境工学を中心とするの発表があり，「コロイド」をキーワードにまとまりのあ研究発表が行われている．2018 年は 12 年目に当たる．

るセッションになった．なお，学生の発表についてはコ
ンペティションがあり，学生優秀発表賞（ポスター発表

2. 本年度の Subsurface mass transport,material cycle, and environmental
assessment セッションについて含む）が各セクションで授与される．本セッションの大気水圏科学セクションでは，計 11 名の受賞があり，そのうち当セッションからは 1 名が受賞した（山口（東大，No. 8），Table 1）．
2018 年度の発表内容は Table 1 に示すとおり，口頭発
表 9 件，ポスター発表 13 件の合計 22 件であった．海外からの発表者は 4 件と昨年度の AGU との共同開催大会に比べて少なかったものの，理学 · 工学 · 農学分野から昨年度に引き続き，本セッションの姉妹セッションとして「Energy – Environment – Water Nexus and Sustain-

able Development (A-GE30)」が開催された．土壌汚染問題，廃棄物問題，水処理問題など環境工学分野に関す幅広く発表が集まった．内容的には，水移動，コロイド，る研究内容を中心に計 23 件の発表（口頭：10 件，ポス

放射性物質，土壌汚染，土壌構造，測定法という内訳とター：13 件）があった．中国，韓国を中心に，特にアジア

なり，セッションの狙いである土壌 · 地盤中の物質移動諸国の研究者が多く参加し盛会に終わった．両セッショを中心に，室内実験から数値解析，現場実験に渡って議ンで密に連携を取りながら来年度もセッション全体を盛論されていた．本年度は招待講演者として，西脇淳子 博

り上げていきたい．

士（茨城大学 助教，No. 1），土壌中のコロイド移動の研究に携わっている方々として，Scott Bradford 博士（アメ1 Graduate school of Agricultural and Life Sciences, The University ofTokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, Japan. Corresponding
author: 濱本昌一郎, 東京大学大学院農学生命科学研究科．
2 Faculty of Engineering, Gifu University, 1-1 Yanagido, Gifu city, Gifu
501-1193, Japan.
3 Institute of Agriculture, Graduate School of Tokyo University of Agriculture and Technology, 3-5-8 Saiwai-cho, Fuchu-shi, Tokyo 183-8509,
Japan.
4 Graduate school of Environmental and life science, Okayama University, 3-1-1 Tsushimanaka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan.

3. おわりに
JpGU における A-GE31 のセッションは国際セッションとして 2019 年 5 月の学会でも継続する予定である．
2017 年度は「熱」，2018 年度は「コロイド」をテーマに，積極的に発表者を募った．来年度のトピックテーマはまだ決まっていないものの，何かしら色のあるセッションづくりを心掛けたい．同時に，理 · 工 · 農の関連分野で積極的に声がけを進め，本セッションが土壌物理学を介し

土壌の物理性

42

第 140 号(2018)

た研究者交流の場になることを願う．本セッションは，場として土壌物理学会会員の皆様には是非ご活用して頂

国内で開催される土壌物理学分野の数少ない国際セッ

きたいと思う．

ションの一つであり，留学生や日本人学生の国際発表のTable 1 2018 年度連合大会物質循環セッション発表課題一覧．
発表

タイトル

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

所属

分野

内容
キーワード

国内

大学

農

水移動

国内

大学 ∗∗

農

水移動

国内

大学

農

測定法

海外

研究所

農

コロイド

国内

大学

工

コロイド

国内

大学

農

コロイド

国内

大学 ∗∗

農

コロイド

国内

大学 ∗∗

理

放射性物質

海外

大学

工

土壌汚染

海外

大学

工

土壌汚染

国内

大学 ∗∗

農

土壌侵食

国内

大学 ∗∗

工

土壌汚染

国内

大学

農

モデル

ポスター

海外

研究所

理

放射性物質

ポスター

国内

大学 ∗∗

工

測定法

ポスター

国内

大学 ∗∗

工

土壌構造

ポスター

国内

大学 ∗∗

農

土壌構造

ポスター

国内

大学 ∗∗

工

土壌汚染
· 測定法

ポスター

国内

大学 ∗∗

農

コロイド

ポスター

国内

大学 ∗∗

工

土壌構造

ポスター

国内

大学 ∗∗

農

コロイド

ポスター

国内

大学 ∗∗

農

コロイド

発表形式 国内 · 海外

Time dependent changes in soil hydraulic conductivity at till and口頭 ∗no-till sites
Soil water distribution and water consumption during bell
pepper (Capsicum annum L) cultivation under subsurface ring口頭
shaped emitter irrigation
Centrifuge method for measuring water retention properties of soils
口頭with small volume samples
Managed aquifer recharge for water reclamation, recycling, and
口頭 ∗
reuse
Transport and immobilization of colloids into sub-100 nm porous口頭 ∗structures by electrophoretic methods in aqueous media
Kinetics on hetero-aggregation of unequal-sized particles in flow
口頭 ∗fields
Effects of dissolved organic matter on transport of Cesium in口頭
weathered granite soil
Fixation of radium by weathered granite from the view point of口頭
dependence of ionic size on adsorption reaction
Transport of LNAPL and biofilm growth in subsurface under口頭
dynamic groundwater conditions
Morphological variations in unsaturated porous media due toポスター
LNAPL contamination
Linear-macropore installation for reducing red-soil erosion atポスター
sugarcane field — column experiment toward field application —Leaching behavior of heavy metal from subsurface sediment ofポスター
variable depositional environment in Central Kanto Plain, Japan
Comparison of ten machine learning algorithms for classification
ポスターof the tangential model parameters for various soil texture classes
Evaluation of 137 Cs bioavailability decay in French pastures fromlong-term field monitoring
Simultaneous measurement of soil matric potential and watercontent with dual probe heat pulse
Application of microfocus X-ray computed tomography to obtainpore structural parameters for differently compacted soils
Effects of amendments on improvement of aggregate stability andsoil pH in salt affected and acid sulfate soils in the South ofViet Nam
Estimation of LNAPL concentration in unsaturated soil using
thermo-TDR
Effects of bubble concentration and ionic strength on nano bubbles
transport in saturated porous media
A relationship between density and CT brightness for consolidated
bentonite materials
Charge reversal and aggregation of humic substances: effect ofhydrophobic interactions
Simultaneous transport of fine bubbles and colloidal particles inporous media∗ ：招待講演，∗∗ ：発表時大学院生

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.43 ∼ 45 (2018)

A-HW20 Materials transport and nutrient cycles in watersheds;
Human and climate impacts 開催報告
小林政広 1 · 吉川省子 2Masahiro KOBAYASHI1 and Seiko YOSHIKAWA2

1. はじめにた（Table 1）．口頭発表は 5 月 20 日午後と 21 日の午前に 2 コマずつ配分された．

A-HW20「Materials transport and nutrient cycles in watersheds; Human and climate impacts（流域の物質輸送と栄養塩循環 – 人間活動および気候変動の影響）」は，2017
年大会で開催された「Biodiversity, nutrients and other materials in ecosystems from headwaters to coasts（流域生態系における生物多様性と栄養 · 物質循環 — 源流から沿岸まで —）」の後継企画であり，今回も JpGU と AGUとのジョイントセッションとして開催された．流域の水· 物質輸送および栄養塩循環のプロセスとメカニズムを理解することを主眼に置きながら幅広い分野の研究交流を促すことを目的とし，前身のセッションから数えると15 年に渡って継続している（小林ら, 2015）．2018 年大会では「人間活動および気候変動の影響」をサブテーマとした．

20 日の PM1 は Paytan 氏による気候変動が草地におけるリン供給能に及ぼす影響に関する招待講演に始まり，リンや窒素の動態に土地利用変化など人為影響が及ぼす影響に関する発表が続き，招待講演者の Chen 氏からは，珠江デルタの堆積物に記録された環境汚染の履歴に関する発表があった．続く PM2 では，湖および河川における水と物質の動態，湖における食物連鎖への人為影響，河川のバクテリアと微細藻類に土地利用が及ぼす影響に関する発表があった．

21 日の AM1 は Ridwansyah 氏による SWAT（Soil
Water Assessment Tools）を用いた地下水モデリングに関する招待講演に始まり，森林流域への SWAT の適用に関する発表が続き，シンガポールの森林における土壌中の元素分布，砂岩中の毛管現象，地質由来ヒ素の水稲へ

コンビーナ：齋藤光代（代表）（岡山大），小野寺真一（広島大），細野高啓（熊本大），Adina Paytan（カリフォルの輸送に関する発表があった．続く AM2 は Onishi 氏による SWAT を用いた気候変動による伊勢湾流域の水量 ·
水質変化の評価に関する招待講演に始まり，北海道およニア大）び東北における土地利用と窒素，リン，SS 付加係数の関準コンビーナ：奥田昇（地球研），吉川省子（農研機構），係，Issyk-Kul 湖への塩類流入，サンパウロ州の地下水お小林政広（森林研究 · 整備機構），知北和久（北大），入野智久（北大）（大会ではコンビーナ数 4 名までの制限がよび地表水中の窒素に関する発表が続いた．
ポスターセッションは 21 日の夕方に開催された．

あるが，準コンビーナもセッションの企画 · 運営に参画

フィールドは森林から農地，湖沼，河川，沿岸域におよしている）

び，対象も地表水，地下水および海水，窒素やリンなどの栄養塩，放射性物質，堆積物，水生生物など様々で，き共催学会：日本地下水学会，日本水文科学会，日本堆積

わめて幅広い研究発表が並んだ．土地利用変化などの人

学会，日本第四紀学会，日本海洋学会，陸水物理研究会，

為影響だけでなく火山の噴火や台風など自然のかく乱の日本土壌肥料学会，土壌物理学会

影響に関する発表もあった．

2. プログラムと講演内容
今回は 22 件の口頭発表と 29 件のポスター発表があっ1 Forest Research and Management Organization, 1 Matsunosato,
Tsukuba, Ibaraki 305-8687, Japan. Corresponding author：小林政広,

森林総合研究所
2 National

Agriculture and Food Research Organization, 3-1-3 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305- 8604, Japan.

3. おわりに
発表タイトルからも分かるように，本セッションでは，源流域から沿岸域までの水と物質の輸送 · 循環における物理，化学，生物プロセスを一体的に理解することを目指している．本セッションは 2019 年 5 月の次回大会でも継続開催し，代表コンビーナを筆者（小林政広：

土壌の物理性

44

第 140 号(2018)

引用文献

森林研究 · 整備機構）が務める．セッションタイトル
は「Materials transport and nutrient cycles in watersheds;

from headwaters to coastal seas（流域の物質輸送と栄養塩循環 — 源流域から沿岸海域まで —）」である．土壌物理学会会員諸氏のエントリーを歓迎する．

小林政広 · 中屋眞司 · 齋藤光代 · 小野寺真一 · 知北和久 · 入野智
久 · 吉川省子 · 奥田 昇 (2015): JpGU2015 年大会セッション「流域の水及び物質の輸送と循環 — 源流域から沿岸域まで—」開催報告. 土壌の物理性, 131: 63–66．

Table 1 発表タイトル一覧．
List of the presentation titles.
日付 コマ
座長

発表者

Saito
Paytan (invite)
5/20 PM1
齋藤光代

Okuda
De Jesus
KikuchiChen(invite)

5/20 PM2
Adina Paytan

Chikita
OnoderaWang
Rusydi
Peralta
Ikeya
Ridwansyah(invite)Shimizu

5/21 AM1
細野高啓

Cao
Nguyen
Yokoyama
NakayaOnishi(invite)
Yoshikawa

5/21 AM2
小野寺真一

SaitohTase
Saito
Saito, Onodera,
Hosono, Paytan

タイトル

Introduction
Assessing cummlative effects of climate change manipulations on phosphorus limitation
in a Californian grassland
Biodiversity and phosphorus cycling in the river ecosystem
Spatial variation in phosphorus and nitrogen spiral metrics in a tropical watershed in relation
to land uses
Land-use and topographic characteristics control nitrate concentration in river water of Lake
Kitaura Basin, Japan
Reconstruction of environmental changes and anthropogenic activities based on sedimentary
records in the Pearl River Delta, China
Historical changes of water quality and circulation type in Lake Tazawa, Japan
Estimation of Lacustrine Groundwater Discharge (LGD) via two paths in Lake Biwa, Japan
Estimation of lacustrine groundwater discharge into Biwa Lake
Groundwater hydrochemical condition in Delta Cimanuk River, West Java, Indonesia
Stable isotopes reveal anthropogenic impacts on the littoral food webs of Laguna de Bay,
Philippines
The examination of environmental factors on the community composition of riverine bacteria
and microalgae in an epilithon during irrigation season in the Yasu River, Japan
Modelling surface and shallow groundwater interactions in Cimanuk catchment area using
the SWAT model
A comparative study on evapotranspiration methods using SWAT model in a forest-dominatedwatershed, western Japan
Estimation of flow path in headwater area, using hourly resolution SWAT Model analysis
Elemental distributions in a high biodiversity forested catchment in Singapore
The rate of capillary rise in sandstone: experiment and modelingTransportation and accumulation of geogenic arsenic (As) from soil water to paddy rice via
irrigation water at Japanese paddy rice fields in river system
Evaluation of climate change impacts on discharge and water quality of the Ise Bay
watersheds
Calculation of N, P, and SS load factors by a simple basin land-use model — Analysis of
Hokkaido and Tohoku regions —Estimation of dissolved chemical loading flowing into Lake Issyk-Kul
Nitrate concentrations of groundwater and surface water in Sao Paulo State, Brazil; The
reasons why they are low
Nitrogen in groundwater of agricultural areas in Sao Paulo State, Brazil
General discussion

A-HW20 Materials transport and nutrient cycles in watersheds; Human and climate impacts 開催報告

日付

コマ

座長

発表者

Wang
Wu
Shimizu
Sato
Fujii
Itoh
Kobayashi
Admajaya
5/21
ポスター

Wang
Cao
Tomozawa
Ohira
Asami
Horiuchi
Yamaki
Ioka
Privaldos
IshidaKubotaIwata
Yi
GuintoUeharaNakayaSaito
MoritaOnoderaHo
Miyaoka

タイトル

Application of model for prediction across scales in drought index and reservoir inflow
estimation
Daily rainfall forecasting through an ensemble numerical weather prediction system withan AI-based integration strategy
An assessment of Water and Nutrient dynamics in a large agricultural watershed in Brazil
using SWAT model
Attempt to quantify the water resource storage function of company-owned forests — A casestudy of “Asahi no Mori”—
Estimating water budget in forested watershed flowing to Ariake-sea using SWAT model
A comparison of initial deposition and current inventory of radiocesium in forest
ecosystems surrounding Tokyo metropolitan area
Dynamics of radioactive and stable cesium in a forest in Fukushima, Japan
Annual variation in sediment yield and nutrient load in Chugoku region, western JapanLong term variation of water balance controlled by land use change in an urbanization
catchment, Yamato River
Estimation of water budget including deep groundwater discharge in small islands, using
hourly resolution SWAT Model analysis
Hydrogen and oxygen stable isotopic ratio altitude effect and water quality features on theeast coast of Lake Biwa
Spatial variations of stable isotopic and biogeochemical properties at headwater catchments
Changes in the surrounding water environment due to Ontake volcano (140927)
Influence of Hakone volcanic eruption (150629) on the surrounding water environment
A comparative study on water environment of isolated islands — Focusing on islands in
Nagasaki prefecture — (2)A preliminary study of redox conditions of groundwater in the coastal area of Indramayu,
Indonesia
Nitrate dual-stable isotope analysis identifies sources of groundwater nitrogen pollution in
the Silang-Sta. Rosa subwatershed of Laguna de Bay
Effect of over-levee irrigation on nutrient concentration in paddy field
Influence of new introduction of circulation irrigation on water quality in Inbanuma, Chiba,
Japan
Effects of agricultural practices in rice crop systems on the diversity of periphyton andphosphorus dynamics in streams of the Yasu River watershed
What is difference between orthophosphate and SRP in lake waters ?
Zooplankton community structure in the littoral zones of Laguna de Bay reflects land coverand nutrient loading in near-shore areas
Migration history of pelagic crucian carp “Carassius auratus grandoculis” endemic to Lake
Biwa: Reconstructed from otolith strontium stable isotope
Feasibility study for toxicity evaluation of river sediments by bioassay using Chironomus
yoshimatsui
Observation for the groundwater inflow to the lagoons connected to Lake Biwa
Typhoon impact submarine groundwater discharge and its nutrient load in a tidal flat
Estimation of erosion rate and deposition process of a small pond in an agricultural
catchment, subtropical small island
Effects of dam construction on suspended sediment and dissolved solids transport in the Ca
river, north-central Vietnam
Possibility of nitrogen emissions evaluation from the viewpoint of state-scale agricultural
product production and transport in Brazil45

● デカゴン社(Decagon Devices Inc.)とUMS社(UMS AG)は2017年1⽉に合併
し、デカゴン社とUMS社の社名を[METER Group, Inc.]に変更いたしました。

ATOMOS-41

複合型気象計測ユニット

EM60
ソーラーデータロガー

1つチャンネルで14の気象観測項⽬を同時測定しますEM60ソラーデータロガーは、すべてのMETER社製センサーとの接続が可能です[技術仕様］◎ 測定項目・雷の回数
・日射量
・雷からの距離・降雨量
・傾き
・最大降雨量・コンパス方向
・気温
・気圧
◎ 寸法
・水蒸気圧
直径: 10 cm 高さ: 34 cm
・相対湿度
・風速
◎対応データロガー
・風向EM60, EM60G
・瞬間最大風速[特徴］
・最大6種類のセンサーを接続可能
・ソーラー充電機能を装置、長期間の計測が可能
・すべてのMETER社製センサーの接続が可能
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・8MBメモリ(40,000〜80,000データを保存)
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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.47 ∼ 48 (2018)

H-CG26 What scientists should do for reconstruction after
Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident（福島第一原子力発電事故後の地域復興で科学者が今後取り組むこと）開催報告
西村 拓 1 · 登尾浩助 2 · 溝口 勝 1
Taku NISHIMURA1 , Kousuke NOBORIO2 and Masaru MIZOGUCHI 1

2018 年（平成 30 年）も昨年に引き続き，日本地球惑

口頭発表は 5 件あり，1 件目の黒川氏（京都府立大学）

星連合（JpGU）大会において，セッションを企画した．

は本人所用で不在のため，共同研究者の中尾淳准教授がJpGU の中には，宇宙惑星科学，大気水圏科学，地球人
間圏科学，固体地球科学，地球生命科学の 5 つの区分が可給態カリウムと交換態セシウムに着目して，土壌からある．土壌物理学会は，今まで大気水圏科学でセッショこなった． 2 件目の溝口氏（東京大学）は，農地に埋設ンの共催をしてきたが，農業等の実社会とのつながりでした放射性 Cs 汚染土壌について，3 年間継続して放射は地球人間科学も土壌物理学の応用面に関わる分野とい能モニタリングを行い，水田利用下でも土壌中の放射性える．

Cs の移動がほとんどないことを報告した．3 件目の西村

JpGU 連合大会では，日本語セッション（J），英語セッション（E），日本語もしくは英語セッション（EJ）と使用
言語の異なるセッションがある．AGU や EGU との連携

は，仮置場の返還や除染工事を念頭に重機などで圧縮さもあり，これらの学会と本格的に連携した国際セッショ

生業を念頭にハウスによる栽培とそれを管理する遠隔モンも推奨されている．参加費は，教員 · 研究者にとってニタリングと自動灌漑システムの開発について話題提供

は少々重いと感じられるかもしれないが，学生の参加費を行った．5 件目の服部氏（明治大学）は，避難住民帰は抑えられているので，学部生，大学院生には気軽に国還後の営農再開過程の違いについて農村計画的切り口で際会議を体験し，さらには，関連分野の研究動向を見聞解説した．

作物への放射性セシウムの移行について話題提供をおれた農地の現状についての調査事例を報告した．4 件目の発表である伊東氏（明治大学）は，避難住民帰還後のする良い機会と思われる．今年の大会全体の内容についポスター発表は 9 件あり，放射性セシウムの流出に関ては，http://www.jpgu.org/meeting 2018/ の中のセッショ

わるものが 4 件，土壌から植物への放射性セシウム移行

ンとプログラムのリンクで見ることができる．

に関わるものが 3 件，その他 2 件という構成であった．

今年は，本稿執筆者の西村，登尾浩助（明治大学），溝

口頭発表が朝一番（9:00 ∼）で，その後続いて一回目の口勝（東京大学）の土壌物理学会員 3 名がコンビーナ

ポスターセッション，夕方に二回目のポスターセッショとなり，本稿表題にあるタイトルでセッションを企画開

ンと少々間延びしたスケジュールになってしまったが，催した．大学院生の経験の場になることを考慮して，本

ポスターセッションでも活発な議論が交わされた．

セッションは EJ とした．以下にセッションについて報告する．

避難解除後の生業，生活を念頭にしたセッションで，森林からの放射性セシウムの流出の可能性や農作物への

登尾，溝口が 2013 年に米国土壌科学会国際大会（米移行について，わかっていること，未だ解明されていな

国タンパ於開催）でセッション “Battles of Soil Scientists

い事が整理されたと思われる．2019 年度は，「原子力災in Fukushima, Japan” を実施した後，JpGU において，関連するセッションを 2016 年，2017 年と開催し，今回が4 回目となる．

害被災地における農業再生と風評被害払拭のための教育
研究 — 農業再生と風評被害払拭 —」という企画を提案中である．採択の際は，是非会員諸氏の参加をお願いしたい．

1 Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University ofTokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, Japan. Corresponding
author: 西村 拓，東京大学大学院農学生命科学研究科
2 School of Agriculture, Meiji University, 1-1-1 Higashimita, Tama-ku,
Kawasaki city, 214-8571, Kanagawa, Japan.

2018 年度の当日のプログラムの詳細については，下記を参照いただきたい．

http://www.jpgu.org/meeting 2018/SessionList jp/detail/HCG26.html

土壌の物理性

48

第 140 号(2018)

Table 1 H-CG26 「福島第一原子力発電事故後の地域復興で科学者が今後取り組むこと」の発表タイトル．
口頭発表
発表

タイトル

No.

国内 · 海外所属

分野

1

土壌の化学特性に基づく除染済み農耕地における放射性セシウムの移行リスク評価— 福島県富岡町の事例 —

国内

大学

農

2

水田に埋設された汚染土壌から放射性セシウムは漏出するのか？

国内

大学

農

3

福島の農地における除染で生じた土壌圧縮

国内

大学

農

4

Evaluation of Water Balance in Bell Pepper Grown Soil Regulated by a Cloud-Based
Automatic Drip Fertigation in Fukushima

国内

大学

農

5

被災 · 避難状況による営農再開過程の相違

国内

大学

農

国内 · 海外

所属

分野

ポスター発表
発表

No.

タイトル

P-01

粘土鉱物の添加が土壌中における放射性セシウムの存在形態に与える影響

国内

大学

農

P-02

Effects of Clay Mineral Composition on Soil Water and Ion Movements in the Vicinityof Soybean Roots

国内

大学

農

P-03

Cs transfer to rice plants from soil and situation at Iitate Village

国内

大学

農

P-04

Variation of 137 Cs dynamics from 2013 to 2017 and its analysis with GeoWEPP
in Fukushima, Japan

国内

大学

農

P-05

Radiocesium transport processes and their temporal variation in Fukushima, Japan

国内

大学

農

P-06

森林小流域からの放射性セシウム流出評価に向けた水 · 土砂流出予測

国内

大学

農

P-07

福島県南相馬市周辺の湧水，地下水，自噴井の滞留時間の推定

国内

研究所

理

P-08

Radioactive cesium distribution around paddy field in Iitate village, Fukushima

国内

大学

農

P-09

Radiocesium transport on the hillslope of a backyard mountain

国内

大学

農

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 140, p.49 ∼ 50 (2018)

傾斜枠を用いた土壌流出の研究を続けながら
坂西研二 1

り，自分の思うような完全な形での観測データは得られはじめに土粒子への依頼を受け，なにを書くか悩んだが，定年ない．小生の経験は悪しき見本になってしまうが，傾斜前後を挟んで進めてきた最近の研究を振り返るにはいい

枠試験は不具合なことを多々含んでいることを自覚しつ機会だと思いつつ書いてみた．小生の場合は定年前から

つ，よりましになるように工夫しながら新たな結果を示

応募による外部資金プロジェクトが継続していたため，していくことになる．しかし，どうしても考察する過程

そのまま研究領域で研究支援を続けていくことになっでうそではないが仮定や推定に頼らざるを得なくなる．

た．業務内容は現地観測所から集水した水質の分析が主そのためデータ取得については極力仮定や推定を排除しではあるが，同プロジェクトを進めている現役研究員もて次の実験に備えたが，ままならないことも多かった．

日々雑用に忙しく，腰を落ち着けて実務をこなすことが傾斜枠への映像観測の導入できないでいる．そんな実状から代わりに学会発表や論小生が次に選んだのは，映像である。一般に流量は，

文投稿を行う必要に迫られた．お陰様で瞬く間に過ぎて

流量堰，貯留升と水位計，転倒升とパルスカウンターないく専門員の 5 年間であった．

どがあれば測れる．しかし，土砂が混入した流出水は，農村地域での研究

様々に障害を起こすことになる．堰の底部や貯留升を埋研究は人と人とのつながりが重要で，ときに自分からめてしまう土砂はそれだけで測器自体が測定不能に陥る

助けを求めたり，求められたりだが，小生のような能力

し，転倒升も土砂混入でバランスを失ったりする．そこの乏しい者にとっては求めていくことのほうが当然多くで，映像があればその流出状況がどのようになっているなる．そのときが研究発展のチャンスとなった．旧農業かが把握できる．以下の映像に関する装置の開発は，芝環境技術研究所（現農研機構農業環境変動研究センター）

山氏（鹿児島大）の手によるもので，これらなくして以土壌部門に所属できたことは幸運であった．所内をはじ

後の研究はなかったといってよい，感謝に堪えない．

め県農試の方々と日頃の付き合いができ，これが研究応募の際に役立ち，共同で応募するまでになった．

商用電源もない畑地斜面で映像を使って観測するというのは，意外に難しい．このような観測システムには

はじめは農村地域の小河川で水文と河川水質を調査研

監視カメラを使えばよいとは思ったが，これらのシステ究することを目的に始まったが，次第に土壌表面のこと

ムほとんどが商用電源仕様であり，ソーラーパネル付き

をもっと知るべきだということになり，傾斜枠を作り，バッテリー電源で映像をとることは消費電力が大きく，周辺で作付けされている作物を植え，流出量とその水質

すぐにバッテリーは空になる．そこで雨が降り，流出がを調査することになった．無論農村地域の河川水文量とあった直後にビデオカメラを動作させるために雨量計の水質（主に SS，TN，TP 濃度とその総量）に関する論文

パルスをカメラシステムの起動信号にした。また，ビデを共著（糟谷ら, 2010; 糟谷ら, 2013）および拙著（坂西オ映像ではやはり，消費電力が大きく長時間の観測はでら, 2007）で報告できたこともありがたかった．

きない．そこでデジタルカメラよるインターバル撮影に傾斜枠の流出測定を続けながら変更した結果，バッテリーの持ちは格段に延びることに実際の斜面の一部を切り取る傾斜枠とは，降雨があっなった．

た際に雨水の流れの量と質を観測するものであり，そ夜間に流出が起こっている場合も，記録されている数

れは見て分かるとおりの単純な実験系である．これを長値データから流量値を計算すれば把握できるが，流れの年、ほぼ 40 年にわたって続けてきた．それでもマンネ

状況は想像するしかない．その夜間に照明装置をつけらリにはならず，その都度進展することになる．

れれば，全てではないがその一部は見られるし，映像に降雨，土壌と作物というように自然や作物が相手であ残すことができれば実態の解明につながる．言うはやす
いが照明もまた電力消費が大きいのでバッテリーの負

1 鹿児島大学農学部（元農業環境技術研究所）

2018 年 10 月 8 日受稿

2018 年 10 月 11 日受理

荷も大きい．インターバル撮影であればカメラのシャッ50

土壌の物理性第 140 号(2018)

ター作動時のみ LED ライトを点灯することで電力消費

パーシャル内を自動撮影した映像を分析したところ，こは抑えられる．

の差の原因は，水位計測槽内に堆積した土砂の影響で，映像観測システムを用いた現地実証

槽内水の排出が阻害されたためであるらしいこともわ

さて，この映像観測システムを用いて，人工傾斜枠実

かってきた（坂西ら, 2017；横山ら, 2017）．さらには，水験と現地実証試験とを行った．まずは，つくばの農村工位増加時にあっても水位計の水位がパーシャル内の水位学研究所にある斜面流出実験施設で屋外実験を行い，そよりも常にわずかに高めに表示される．これは流れのエの流出状況のインターバル撮影を行った．このシステム

ネルギーが位置エネルギーに変わるためで，このようなが順調に稼働するまでにはやはり時間を要したが，なん

簡易な装置でありながら，ベルヌーイの定理の現象に気とか流出を 1 分間隔のコマ撮り映像にすることができづかされることになった．

た。さらに，これを実際に作物が栽培されている斜面圃

おわりに場に設置して流出状況を把握してみることにした．最初

土粒子へ寄稿するにあたり何を書けばと考えたのでしの実施場所は種苗管理センターの嬬恋農場で，農場が栽たが，長年続けた自分の研究で反省含め振り返っておく

培管理するキャベツ畑内に設置し稼働させてみた．快くことが一番かなと思い，恥を忍んで書き留めたところでキャベツ畑を貸していただき，さらに観測装置の維持管

す．読者の皆さんには少しでも興味を持ってもらえれば理も引き受けてくださった嬬恋農場の職員諸氏の寄与が幸いです．ありがとうございました．

大きく，これらなくしては本試験の成功はなかったであ

引用文献

ろうと感謝している．上記の撮影システムと流出現象は
拙著（坂西ら, 2015），芝山ら（2012）の報告で詳しく述べているので参考にされたい．
傾斜枠の映像から流量推定
次に，傾斜枠での流出現象の 1 分間隔の映像からその実際の流出量の推定はできないものかと考えた．前述したように流量測定には，堰，パーシャルフルーム（以降パーシャル），転倒升とデータロガーを設置して測ればよいのだが，これらの装置は価格も高く，またどこにでも簡単に設置できるものではない．もっと簡単に測れれ糟谷真宏, 坂西研二, 板橋 直, 荻野和明, 廣戸誠一郎 (2010): 畜産
業を伴う赤黄色土野菜畑地帯の河川における窒素, リンの流出. 日本土壌肥料科学雑誌, 81: 481–488.
糟谷真宏, 坂西研二, 板橋 直, 阿部 薫, 鈴木良地 (2013): 傾斜畑
からの亜鉛の流出に及ぼす家畜ふん堆肥施用の影響. 日本土壌肥料科学雑誌, 84: 71–79.
坂西研二, 中村 乾 (2007): 石垣島宮良川流域における懸濁性
土壌, 窒素およびリンの推定流出量. 農業農村工学会誌, 75:

821–824.

ば，それも非接触な映像が使えればということへの思い

坂西研二, 芝山道郎, 中村 乾, 棹宏二郎, 板橋 直, 阿部 薫, 木村昭は募る．そこで，最初に考えたのが流出時斜面下流端で彦 (2015): 農地流出水のイベントベース画像キャプチャリン

広がる水溜まりの増減を数値化すれば，流出の増減とかグの試み. 農業農村工学会誌, 83: 101–104.

なり相関がとれるのではないかと考えた．水溜まりの面

芝山道郎, 坂西研二, 中村 乾, 木村昭彦 (2012): 傾斜畑の土壌お積や体積は映像からイメージソフトを用いて推定した。

よび栄養塩流出過程観測支援のための自動撮影装置 — 装

この結果は，後に下流端の水溜まり面積とその湛水深と置の概要と野菜畑における観測事例 —. システム農学, 28:から求めた水塊体積の経時的増減を既存の流量計データに加味した瞬時流出率の推定法として棹ら（2017）により報告された．
最近は，鹿児島大学農学部圃場に傾斜枠を造成し，自97–106.
棹宏二郎, 芝山道郎, 神田英司, 板橋 直, 坂西研二, 阿部 薫, 木村
昭彦 (2016): 傾斜畑における降雨に伴う表面流出の画像計測法 — 流出動画自動撮影装置を用いた表面流出の観測 —. シ
ステム農学, 32: 81–89.

動動画撮影を主とする観測装置を設けて実験を進めてい棹宏二郎, 芝山道郎, 坂西研二, 神田英司, 板橋 直, 阿部 薫, 木村る．ここでは傾斜枠で撮影された流出動画から流水とと昭彦 (2017): 画像情報に基づく傾斜農地からの降雨流出計測

もに移動する浮遊物を捉えてその移動方向と速度を PIVの試み — インターバル撮影画像による滞留水定量化 —. シ

（粒子画像流速測定法）で解析することを試みつつある（棹ら, 2016）。装置の製作と観測および解析は主として院生の横山さんが進めている．ここまでくるともはやサポート側であり，今後に期待するところである．
土壌堆積による水位変化と映像

ステム農学, 33: 11–21.
坂西研二, 荒木祐和, 横山明良, 芝山道郎, 神田英司, 阿部 薫, 木
村昭彦 (2017): 傾斜枠末端パーシャルフルーム内の土壌堆積による水位増分と流出量の関係. 2017 年度土壌物理学会大会講演要旨集, 76–77.
横山明良, 荒木祐和, 坂西研二, 芝山道郎, 神田英司, 阿部 薫, 木村

この鹿大圃場の実験においては，パーシャルの水位を昭彦 (2017): 傾斜畑における降雨に伴う表面流出の画像計測

測定して流量に換算している．この測定では水位増加

法 — 土壌堆積に起因する水位計観測値増分のカメラ画像に時には正確な値を示すが，水位の降下時は記録計に示さよる評価 —. システム農学会 2017 年度講演要旨集, 25–26.

れた水位とパーシャル内の水位との間に差が見られる．

会 務 報 告I. 2018（H30）年度 第 2 回事務局会議
月日：2018 年 9 月 12 日

III. 2018（H30）年度 総会
日時：2018 年 10 月 27 日

場

場

所：北海道大学農学部

出席委員：石黒（会長），竹内（副会長），澤本（編集委員長），柏木（事務局長），倉持（会計幹事），塚本（編集幹事）
議

題：1. 2018 年度土壌物理学会大会について
2. その他

所：北海道大学農学部 大講堂

1. 議長選任
2. 2018 年度事業計画（案）3. 2017 年度会計決算（案）· 監査報告
4. 2018 年度会計予算（案）5. 2018 年度学会賞（論文賞）
著者：中野恵子氏

ほか

業績：水稲乾田直播栽培におけるローラによる地表面鎮圧が作土の間隙構造に及ぼす影響「土壌の物理性」第 136 号，p. 27–35，2017

II. 2018（H30）年度 第 1 回評議員会
月日：2018 年 10 月 26 日
場

所：北海道大学農学部 地域環境学多目的室

出席：中辻敏朗，塚本康貴，小林政広，吉田修一郎，渡辺晋生，中村公人，中野恵子，足立泰久（委員 18 名中 8 名参加，10 名委任状提出：成立）議題：

1. 審議事項（1）2018 年度事業計画（案）（2）2017 年度会計決算（案）· 監査報告
（3）2018 年度会計予算（案）（4）2018 年度学会賞（論文賞）の選考結果報告と決定（5）総会の進行および総会議長について

6. 議長解任
すべての審議事項について承認された．
※ 2018 年度事業計画
期間：2018 年 4 月 1 日 ∼ 2019 年 3 月 31 日

1. 学会誌「土壌の物理性」の発行
139 号，140 号，141 号
2. 評議員会の開催
第 1 回 評議員会（2018 年 10 月 26 日：北海
道大学）
以降は、必要に応じて随時開催予定

3. 総会の開催（2018 年 10 月 27 日：北海道大学）
4. 2018 年度土壌物理学会大会の開催（2018 年 10 月 27 日：北海道大学）· ポスターセッション，51 課題（N31·N21·N11（6）「土壌の物理性」の編集作業と編集方針（1）∼ （6）まで，審議の上，承認された．

講義室）

·

える；土壌中の物質循環 · 微生物 · 共生からの（7）地球惑星科学連合（JpGU）2019 年大会へのセッション共催について，次の 3 件が承認された．

1）「地質媒体における物質移動，物質循環と環
境評価」
コンビーナー：小島悠揮，濱本昌一郎，森 也
寸志，斎藤広隆

2）「流域圏の物質輸送と栄養塩循環 — 源流域
から沿岸海域まで —」コンビーナー：小林政広，吉川省子

3）「原子力災害被災地おける農業再生と風評被害払拭のための教育研究 — 農業再生と風評被害払拭 —」
コンビーナー：溝口 勝

2. 報告事項：（1）会員動向（2）その他

シンポジウム 「これからの持続的農業を考視点」 （大講堂）·

情報交換会（北海道大学 エンレイソウ · 1F
レストラン）

5. 2018 年度 土壌物理学会賞（論文賞）の表彰（2018 年 10 月 27 日：北海道大学）
6. その他（1）後援 · 共催事業等
1）地球科学惑星連合 2018 年大会へのセッション共催
開催日：2018 年 5 月 20 日（日）∼ 24 日
（木）

· 地質媒体における物質移動，物質循環と環境評価· 流域圏の物質輸送と栄養塩循環— 人間活動および気候変動の影響 —· 福島第一原子力発電事故後の地域復興
で科学者が今後取り組むこと土壌の物理性

522）Interfaces Against Pollution 2018

協賛

主催：同実行委員会

第 139 号(2018)

2. 報告（1）編集幹事より，原稿の閲読進捗状況について

開催日：2018 年 6 月 10 日 ∼ 13 日（フ報告がなされた．

ランス）3）第 69 回コロイドおよび界面科学討論会
協賛
主催：日本化学会コロイドおよび界面化
学部会

開催形式：メール会議

開催日：2018 年 9 月 18 日（火）4）HYDRUS ワークショップ＆講習会

V. 2018（H30）年度 第 3 回編集委員会
月日：2018 年 10 月 15 日 ∼ 10 月 22 日

協出席委員：澤本卓治，飯山一平，岩田幸良，北川 巌，
小林幹佳，三枝俊哉，清水真理子，鈴木伸賛治，中川進平，中野恵子，中村和正，丹羽主催：同実行委員会

勝久，笛木伸彦，渡辺晋生

開催日：2018 年 9 月 18 日（火）∼ 20 日

（委員 14 名中 14 名参加：成立）（木）5）農業農村工学会 土壌物理研究部会
2018 年度 第 57 回研究集会 共催
主催：農業農村工学会

土壌物理研究部

議事内容

1. 議題
（1）編集委員長より「土壌の物理性 140 号」の発行計画が提案され，全会一致で承認された．

会（2）編集委員長より特集の題名について提案がな

開催日：2018 年 10 月 26 日（金）され，全会一致で承認された．

6）NARO-MARCO 国際シンポジウム
東アジアにおける窒素循環とその環境影
響

協賛

2. 報告
（1）編集幹事より，原稿の閲読進捗状況について報告がなされた．

主催：国立研究開発法人農業 · 食品産業
技術総合研究機構
開催日：2018 年 11 月 19 日（月）∼ 22日（木）7）2018 年度界面動電現象研究会 協賛2018 年度 第 57 回研究集会 共催
主催：高分子学会，高分子と水 · 分離に

VI. 2017 年度会計収入 · 支出決算報告
次ページのとおり

関する研究会
開催日：2019 年 3 月 11 日（月）VII. 2017 年度会計監査報告
土壌物理学会
会長

石黒

宗秀

殿

IV. 2018（H30）年度 第 2 回編集委員会
月日：2018 年 7 月 30 日 ∼ 8 月 6 日

土壌物理学会
会計監査

開催形式：メール会議
出席委員：澤本卓治，飯山一平，岩田幸良，北川 巌，
小林幹佳，三枝俊哉，清水真理子，鈴木伸治，中川進平，中野恵子，中村和正，丹羽勝久，笛木伸彦，渡辺晋生
議事内容（委員 14 名中 14 名参加：成立）

1. 議題（1）編集委員長より特集原稿の収集状況についての説明と，当初想定していた 2 部構成を一つの特集にまとめる案が示され，全会一致で承認された．
（2）編集委員長より講座開設に関する提案が示され，全会一致で承認された．

会計監査報告2017 年度，土壌物理学会会計の収支決算書ならびに関係帳簿類について，2018 年 10 月 24 日に厳正に監査を行った結果，それらの執行は適正であり，提出のとおり
相違ないことを確認した．

53
VI. 2017 年度会計収入 · 支出決算報告
自 2017. 4. 1
至 2018. 3.31

収入の部
項

予算額

決算額

繰越金

7,857,095

7,857,095

0

正会員会費

1,078,000

247,500▲ 830,500

5,500 円 × 45 人，会費未請求のため収入減

シニア会員会費

40,8009,000▲ 31,800

3,000 円 × 3 人，会費未請求のため収入減

学生会員会費108,000

0▲ 108,000

会費未請求のため収入減

賛助会費

144,0000▲ 144,000

会費未請求のため収入減

出版物売上262,500

247,500▲ 15,000

購読会費延べ 33 口

大会参加費

280,000

201,850▲ 78,150

要旨集 3,000 円 × 57 人 ＝ 171,000 円，
情報交換会残金 30,850 円

雑収入

429,605

642,514

212,909

10,200,000

9,205,459▲ 994,541

合

目

計

増

備

考

超過ページ等 358,640 円，同窓会補助 200,000 円，
著作権料 52,146 円， 農業農村工学会土壌物理研究部会施設使用料 27,400 円，その他 4,328 円

▲：収入減

支出の部
項

減

目

予算額

決算額

1,800,000

843,105

956,895

総会，シンポジウム費

500,000

818,498▲ 318,498

通信費50,00022,441

27,559

請求書送付料等

文具費

50,00024,00026,000

ファイル，ペン等

賃金30,00010,00020,000

業務アルバイト（請求書等発送，質疑音声起こし）

交通費

150,000

59,68090,320

交通費等

会議費50,0005,548

44,452

評議員会会場費，事務局会議費

学会賞選考委員会費

50,0006,780

43,220

賞状 · 記念品代等

0

0

0

200,000

10,324

189,676

予備費7,320,000

07,320,000

合 計

10,200,000

1,800,376

8,399,624−

7,405,083−

10,200,000

9,205,459

会誌製作費

選管委員会費
学会管理費

次年度繰越金合計

増

減994,541
▲：支出増

備

考

会誌 135，136 号発行料等（論文 HP 管理費含む）
総会，シンポジウム，要旨集代，アルバイト代，施設使用料等

名簿作成，送料，印刷費等
地球惑星連合会費

土壌の物理性

54

第 139 号(2018)

VIII. 2018 年度会計予算
自 2018. 4. 1
至 2019. 3.31

収入の部
項

目

当年度予算

前年度予算

増

7,405,083
2,112,000

7,857,095
1,078,000▲ 452,012

シニア会員会費

76,80040,80036,00016 人 × 3,000 × 0.8 × 2 = 76,800

学生会員会費192,000

108,000

84,00064 人 × 3,000 × 0.5 × 2 = 192,000

賛助会費

288,000

144,000

144,000

8 社 × 22,500 円 × 0.8 × 2 = 288,000

出版物売上

262,500

262,5000

大会参加費

270,000

280,000▲ 10,000

参加費 (90 人 × 3,000 円 = 270,000)

雑収入

93,617

429,605▲ 335,988

著作権料，その他

10,700,000

10,200,000

500,000

繰越金
正会員会費

合計

備

考

240 人 × 5,500 円 × 0.8 × 2 = 2,112,000

1,034,000

35 口 × 7,500 = 262,500

▲：収入減

支出の部
項

減

目

当年度予算

前年度予算

1,800,000

1,800,000

0

総会，シンポジウム費

800,000

500,000

300,000

通信費

50,00050,0000

文具費

20,00050,000▲ 30,000

賃金

30,00030,0000

交通費

300,000

150,000

150,000

会議費

50,00050,0000

評議員会会場費，事務局会議費 (事務局引継ぎ経費)

学会賞選考委員会費

50,00050,0000

賞状 · 記念品代等

選管委員会費100,0000

100,000

学会管理費

200,000

200,0000

予備費7,300,000

7,320,000▲ 20,000

合 計

10,700,000

10,200,000

500,000

会誌製作費

増

減

備

考

会誌 137，138，139,140 号発行料等（1 号約 45 万円）▲：当年度減総会，シンポジウム，要旨集代，アルバイト代，施設使用料等請求書送付料等
ファイル，ペン等
業務アルバイト（請求書等発送，質疑音声起こし）

交通費等，事務局引継経費含む

名簿作成，送料，印刷費等
ホームページ更新費用，地球惑星連合会費等

55
IX. 会員消息（2018 年 11 月 22 日まで，敬称略）
退会 正 会 員

石渡

輝夫

正 会 員

饗庭

直樹

正 会 員

窪田

順平

正 会 員

橋本

昌司

正 会 員

吉田

莉惠

正 会 員

伊藤

祐二

学生会員

万代

俊之

入会 正 会 員

長田

友里恵

正会員

鮎沢

純子

ケミカルグラ長野県野菜花き
試験場

学生会員

高橋

由奈

三重大学

学生会員

鈴木

萌香

三重大学

学生会員

原

百花

京都大学

学生会員

牧

貴広

佐賀大学

学生会員

中島

綾

佐賀大学

学生会員

久保

拓哉

佐賀大学

学生会員

久留

佑太

佐賀大学

学生会員

筬島

千波

佐賀大学

学生会員

清広

真輝

岡山大学

学生会員

岩崎

正義

岡山大学

学生会員

辻

卓弥

山口大学

学生会員

藤井

理樹

山口大学

学生会員

石井

佑磨

明治大学

学生会員

青木

伸輔

明治大学

学生会員

畑野

憲人

島根大学

学生会員

水田

陽斗

石川県立大学会員種別変更
正 会 員 → シニア会員
学生会員 → 正 会 員：

240

シニア会員 ：

19

学生会員

72

：

賛助会員
：
8
—————————————
小 計
：
339

ウト株式会社
正 会 員

現在会員数（2018 年 11 月 22 日現在）

中野

政詩

宮﨑

毅

山崎

琢平

購読会員
：
37
—————————————
合 計
：
376

56

— 編 集 後 記—
土壌の物理性 140 号をお届けします．いかがでした

全域に及ぶ停電などの大きな災害となりました．道内はもとより，被災された全国の皆様に心よりお見舞い申しか？
今回の編集後記は編集委員 2 度目の三枝が担当しま上げます．

す．私は現在，北海道江別市の酪農学園に所属していま

近年増えてきた甚大な自然災害が起きるたびに，自然

すが，2013 年までは北方領土が見える道総研根釧農業の強大さを強く感じます．根釧農試にいたときも 2 年続試験場（現 酪農試験場）にいました．はじめての編集委

けて大きな地震に見舞われました．田舎道の方は地面が員は 2005 ∼ 2006 年度で根釧農試にいたときのことで歪んで傾いた建物や，橋の落ちた道路がなかなか復旧さした．

れませんでした．それからは，1 m 以上続く軽石層をも

根室 · 釧路管内の耕地の約 80 % は摩周系の火山灰をつ土壌断面や，高さ 10 m におよぶ火砕流堆積物をみる

母材とする黒ボク土で，物理性は良好です．対照的に，と，仕事や学術的な興味より先に，「わぁ，こんなのがき

酪農学園の本部があるキャンパスの土壌は，物理性の劣

たんだ · · · 」と，それらが降り積もり，押し寄せるときの悪な台地の土壌です．黒ボク土でしか圃場試験をしたこ

災害の大きさをより強く想像するようになりました．豊とがなかった私は，雨のたびにぬかり，日照りのたびにかで美しい自然の恩恵を受ける一方で，地震，噴火，津固まる重粘土の扱いにくさを日々痛感しております．

波，洪水などの自然災害で何度も家や町を壊され，そのご存知のように，今年の 9 月は台風と地震の「天変地たびに復興していくことが，この国土に住む私たちの宿異」で始まりました．4 日四国に上陸した台風 21 号の最命だとすれば，せめて若い学生達に黒ボク土の土壌断面

大瞬間風速は，全国 100 箇所で観測史上最大の値を観測

や火砕流堆積物の露頭を見せるときには，それが形成さし，特に西日本での被害が甚大でした．その後，北海道れたときの情景を想像しろと言い，災害列島日本で生きでも 5 日には記録的な暴風となり，本学では倒木が相次る者の覚悟を少しでも実感させたいと思っています．

ぎ道路が塞がれました．さらに，翌日 6 日未明に北海道
胆振東部地震が発生し，土砂崩れ，断水，液状化，道内

三枝俊哉（編集委員）

土壌物理学会
事務局構成

会
長
副 会 長
事務局長
編集幹事
会計幹事
会計監査

編集委員会

委 員 長
委
員

石黒
宗秀
竹内
晴信
柏木
淳一
塚本
康貴
倉持
寛太
志賀
弘行
横濱
充宏
澤本
卓治
飯山
一平
岩田
幸良
北川
巌
小林
幹佳
三枝
俊哉
清水 真理子
鈴木
伸治
中川
進平
中野
恵子
中村
和正
丹羽
勝久
笛木
伸彦
渡辺
晋生

（北海道大学）（北海道立総合研究機構）（北海道大学）（北海道立総合研究機構）（北海道大学）（ホクレン農業協同組合連合会）（土木研究所寒地土木研究所）（酪農学園大学）（宇都宮大学）（農業 · 食品産業技術総合研究機構）（農業 · 食品産業技術総合研究機構）（筑波大学）（酪農学園大学）（土木研究所寒地土木研究所）（東京農業大学）（秋田県農業試験場）（農業 · 食品産業技術総合研究機構）（土木研究所寒地土木研究所）（（株）ズコーシャ）（北海道立総合研究機構）（三重大学）

土壌物理学会会則

2）シニア会員への変更は，資格を有する会員からの申告を受け，事務局が承認する．原則として申告された年度か
第 1 条 本学会は土壌物理学会（Japanese Society of Soil Physics）
ら適応するが，当該年度中に有資格となった場合は，次年度から適応する．
と称する．
第 2 条 本学会は土壌物理に関する研究の進歩と普及を図り，農業 3）シニア会員の権利は正会員に準ずる．ただし，会則第 6条で定める役員および第 9 条で定める委員会委員に就く
技術および環境科学の発展に貢献することを目的とする．
ことはできない．
第 3 条 本学会はその目的を達成するために次の事業を行う.
（2011.10.28 制定 2017.10.14 改正）（1）研究発表会，討論会および見学会などの開催（2）学会誌「土壌の物理性（Journal of the Japanese Society「土壌の物理性」投稿規定
of Soil Physics）」並びにその他の印刷物の発行
1. 筆頭著者は本学会会員であること．
（3）内外の研究，技術の交流および他の学会，諸団体との協力
2. 投稿原稿の区分と規定ページは下記による．
（4）優れた論文に対する表彰
1）「論文」（Original papers）：独創性があり，土壌（5）その他，本学会の目的を達成するために必要な事業
第 4 条 本学会の会員は，正会員，シニア会員（これまで正会員の物理性に関する研究および技術の進歩に寄与するであって 60 歳以上の常勤職に就いていない者），学生会と見なされるもの．一編ごとに論文としての構成を
員および賛助会員，購読会員の 5 種とする．学会への入整えていて，他誌に未発表のものに限る．規定ペー会または退会の際は，本学会に届け出なければならない．
ジを刷り上がり 8 ページ以内とする．
第 5 条 会員は次の会費を所定の期日までに納めるものとする．
（Notes）：土壌の物理性に関する新2）「研究ノート」
しい事実や研究方法の改良などの短い報告で，独創
正会員
年額
5,500 円性があり他誌に未発表のもの．規定ページを刷り上
シニア会員
年額
3,000 円がり 6 ページ以内とする．
学生会員
年額
3,000 円3）「総説」（Reviews）：土壌の物理性に関する主題に（大学院生を含む）
ついて，それまでの研究を総括し，今後の発展方向
賛助会員
一口年額
22,500 円を展望するもの．規定ページを刷り上がり 10 ペー
購読会員
会誌年額
7,500 円ジ以内とする．
（Lectures）：土壌の物理性に関する諸事項
4）「解説」
広告料
賛助会員
15,000 円の理解を計るための平易な解説，ならびに研究技術賛助会員以外22,500 円の普及交換を進めるための紹介など．規定ページを
第 6 条 本学会に次の役員をおく．任期は 2 年とする．ただし，刷り上がり 8 ページ以内とする．
3 期連続の重任は認めない．選出方法は次による．
（My research）：現在行っている研究，
5）「研究紹介」（1）会長 1 名，副会長 1 名，編集委員長 1 名
他の学会誌等に掲載された論文，研究上の工夫など
正会員の中から評議員会によって選出される．
についての平易な紹介．規定ページを刷り上がり 6（2）評議員
ページ以内とする．
イ 15 名 正会員の中から選挙によって選出される．
（Miscellaneous）：広く会員の参考となる
6）「資料」
ロ 3 名以内を会長が正会員の中から委嘱する．
報告や情報．規定ページを刷り上がり 6 ページ以内（3）会計監査 2 名とする．
正会員の中から評議員会によって選出される．
7）「土粒子」（Readers’ column）：「土壌の物理性」（4）事務局長および幹事若干名
周辺のことについての随想や意見など．規定ページ
事務局長および若干名の庶務，会計，編集の幹事を会長を刷り上がり 2 ページ以内とする．
が委嘱する．
（Lecture series）：「解説」と本質的な違い
8）「講座」
第 7 条 会長は毎年 1 回以上総会並びに評議員会を招集する．
はないが，特に編集委員会が企画して複数回にわ（1）総会は本学会の最高議決機関であって，事業計画，予算 ·たって行うものを指す．規定ページを刷り上がり 8
決算，会則の変更等を決定する．総会は正会員，シニア
ページ以内とする．
会員および学生会員で構成される．
（Topics）
：
「解説」
，
「総説」
，
「論文」
，
「研究
9）「特集」（2）評議員会は，会員の選挙によらない役員の選出，総会議
ノート」が混在したもので，特に編集委員会が企画案，その他の重要事項を検討する．評議員会の議長は会して複数回にわたって行うものを指す．規定ページ
長がこれにあたる．
は上記 1) ∼ 4) に同じ．
（3）総会および評議員会の議決は委任状を含む多数決とする．
10）「書評」（Book reviews）：規定ページを刷り上がただし，会則の変更は，総会出席者の 3 分の 2 以上の賛
り 2 ページ以内とする．
成を要する．
11）「巻頭言」（Foreword）：規定ページを刷り上がり
第 8 条 本学会の会務は，評議員会および総会の議を経て，会長，
2 ページ以内とする．
副会長，編集委員長および幹事がこれを執行する．会務
なお，上記区分において，編集委員会が会員または執行に必要な規程は別に定める．
会員以外に投稿依頼することがある．
第 9 条 本学会に次の委員会をおく．
「論
3. 原稿の採否は編集委員会が決定する．編集委員会は，（1）選挙管理委員会
文」および「研究ノート」については 2 名，その他の投稿
正会員の中から評議員会によって選出され，本学会の評原稿には 1 名の閲読者を選んで閲読を依頼する．ただし，議員選挙を管理する．
「土粒子」
，
「書評」
，
「巻頭言」については，この限りでない．
（2）編集委員会
4. 投稿原稿が 2．に記す規定ページを越える場合には，1
正会員の中から評議員会によって選出される委員によっページあたり 10,000 円を著者負担とする．ただし，編て構成され，学会誌その他の印刷物の編集に当たる．
集委員会が会員または会員以外に投稿依頼した原稿の場（3）学会賞選考委員会
合はこの限りでない．また，カラー印刷の場合は実費を
正会員の中から評議員会によって選出される委員によっ著者負担とする．
て構成され，学会賞を選考する．
5. 投稿する場合は、投稿原稿（本文，図表含む）および原
第 10 条 本学会の経費は会費その他の収入を持ってあてる．本学稿送り状（別紙書式）の PDF ファイルを編集委員長宛会の会計年度は毎年 4 月 1 日に始まり翌年 3 月 31 日に提出する．ただし、編集委員会が別途指示した場合はに終わる．
この限りではない．
附則
6. 投稿原稿を受け付けた場合，編集委員会は速やかに受付番（1）本学会の連絡先は，これを当分の間次に置く．
号と受付日付を明示した電子メールまたは書状を投稿者に〒060-8589 北海道札幌市北区北 9 条西 9 丁目
送る．また，投稿原稿の掲載を決定した場合，最終原稿を北海道大学大学院農学研究院 生物環境工学分野受領したのちに受理日付を明示した書状を著者に送付する．
土壌保全学研究室内（2017.10.14 改正） 7. 著者に対して修正を求めた原稿が，特別な事情なく 6 ヶ月以内に再提出されないときは取り下げと見なす．
細則
著者校正は初校のみとする．また，特に申し出がない限
8.
（1）シニア会員
り印刷ずみの原稿は返さない．
1）シニア会員は，これまで正会員であって 60 歳以上の常9.
掲載された論文等の PDF ファイルを著者に贈呈する．ま勤職に就いていない者
た，著者は別刷りを印刷業者から購入することができる．

10. 掲載された論文等は土壌物理学会ホームページ上にも掲

引用文献載する．論文，研究ノート，総説，解説，資料，講座に 24. 本文中で文献を引用する場合は，著者名（西暦），まついては，掲載誌発行後一年間は土壌物理学会員のみがたは（著者名，西暦）とする（例：Tanaka（1994），
閲覧できる．ただし，著者はオープンアクセス（50,000（Nakamura and Suzuki, 1981））．著者が 3 名以上の場
円：ページ制限なし）を選択することで，ホームページ
合は第 1 著者名のあとに—ら，または et al. をつける
掲載直後から誰もが閲覧可能な状態とすることができる．
（例：山田ら（1978），（Tayler et al., 1945））．
11. 本誌に掲載された論文等の著作権は土壌物理学会に帰属する． 25. 引用文献は，本文のあとに著者名の ABC 順に書く．未発表，私信は引用文献として記載しない．
（2017.10.14 改正）
26. 引用文献の書き方は以下のようにする．
「土壌の物理性」原稿執筆要領< 雑誌 >
森本 聡, 永田 修, 川本 健, 長谷川周一 (2009): 泥炭
全般的事項
林土壌の温室効果ガスの生成と消失．土壌の物理性，
1. 原稿は，日本語または英語で執筆する．
113: 3-12.
2. 日本語の原稿は，A4 判，25 字，26 行とし，上下左右Fujimaki, H., Ando, Y., Cui, Y. and Inoue, M. (2008):に 30 mm 以上の余白をとる（4 枚で 1 ページになる）．
Parameter estimation of root water uptake model
3. 日本語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，はじめに
under salinity stress. Vadose Zone Journal, 7: 31日本語で表題，著者名を書き，そのあとに英語で表題と38.
著者名（フルネーム）を書いてから本文を書き始める．
Millington, R.J. and Quirk, J.P. (1959): Permeabil英語の表題は，冒頭の単語の頭文字のみを大文字とし，
ity of porous media. Nature, 183: 387-388, doi:
それ以降は固有名詞等，特に大文字が必要な場合を除き，10.1038/183387a0.
全て小文字とする．英語の著者名は名の 1 文字目およびBitteli, M., Flury, M. and Campbell, G.S. (2003): A
姓の全てを大文字で記す．また，第 1 ページ下の脚注
thermo dielectric analyzer to measure the freezに，著者の所属機関と所在地を英語で，Corresponding
ing and moisture characteristic of porous meAuthor とする著者の氏名と所属を日本語で記す．
dia. Water Resour. Res., 39(2): W1041, doi:
4. 日本語の論文および研究ノートは，英語による表題 · 著
10.1029/2001WR000930.
者名と本文との間に英語で 300 words 程度の Abstract< 単行本 >と 5 個以内の Key words を入れる．
Tinker, P.B. and Nye, P.H. (2000): Solute movement
5. 日本語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評を除く）
in the rhizosphere, p.308. Oxford University Press,
は，引用文献の後に日本語で 350 字程度の要旨，およびNew York.
5 個以内のキーワードを書く．
土壌環境分析法編集委員会編 (1997): 土壌環境分析法,
6. 英語の原稿は，A4 判，ダブルスペースで作成する（約pp.129-138. 博友社, 東京.
600 words で 1 ページになる）．
松森堅治 (2005): 地理情報システムを用いた窒素負荷予7. 英語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，Manuscript
測モデル. 波夛野隆介 · 犬伏和之編 続 · 環境負荷を
title，Full name of authors を書いてから本文を書き始予測する, pp. 60-79. 博友社, 東京.
める．著者名は First name の 1 文字目および Family
Jury, W.A. (1996): Stochastic solute transport modname の全てを大文字で記す．また，第 1 ページ下
eling trends and their potential compatibility withの脚注に，Address of institutions of authors およびGIS. In Corwin, D.L. and Loague, K. (ed.) AppliCorresponding author を記す．
cation of GIS to the modeling of non-point source
8. 英語の論文および研究ノートは，Full name of authors
pollutants in the vadose zone, pp.57-67. SSSA Speと本文の間に 300 words 以内の英文 Abstract と 5 個
cial Publication No. 48, Madison.
以内の英語の Key words を入れる．
<Web ページ >9. 英語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評は除く）
FAO-AGL (2000): Global extent and location of sodic
は，引用文献の後に，日本語で表題と著者名，所属機関，
soils. Available at http://www.fao.org/ag/AGL
所在地，350 字程度の要旨，5 個以内のキーワードをつ/agll/prosoil/sodic.html.（確認年月日）
ける．なお，著者が外国人のみのために日本語部分の作
野菜茶業研究所 (2006): 野菜の硝酸イオン低減化マ
成が困難な場合，英語部分からの和訳により，編集委員
ニュアル. http://vegetea.naro.affrc.go.jp/joho/manual会の責任でこれらを作成する．
/shousan/index.html.（確認年月日）
10. 英語の適正化はすべて著者の責任において行うこと．自（雑誌のページには
p. や pp. をつけない．本の単数
然科学論文の執筆や校正に経験のある英語のネイティブ
ページを示す場合には
p.，複数ページを示す場合にはスピーカーによってチェックされている事が望ましい．
pp. をつける）
11. 閲読終了後に最終原稿を提出するときには，編集委員会
その他が指示する形式の電子ファイルを送付する．
27. 本要項のほか，科学技術情報流通技術基準（SIST）に準
本文
拠する．
12. 原稿には，閲読作業の効率化を図るため，本文に行番号（2012.12.20 改正）
を 5 行毎に書き入れる．
13. 章の見出しは 1.，2.，3.，節の見出しは 1.1，1.2，1.3，[土壌物理分野の SI 使用例]
項の見出しは 1.1.1，1.1.2，1.1.3 のようにし，字体は国際単位系（SI）については多くの出版物で解説されてゴシック体とする．
いるので，ここには，土壌物理に特に関連の深い単位の使
14. 略語，略号を使うときには，はじめにそれが出たときに正用例を示す．
式名称とともに示す（例：陽イオン交換容量（CEC））．
推奨される単位認められる単位15. 単位の使い方は，国際単位系（SI）による．
含水比
kg kg−1*
図表
体積含水率
m3 m−3
16. 日本語および英語の原稿ともに，図または写真の番号は
体積
m3
L, cm3 , mL
Fig. 1，表は Table 2 のように書く．
密度kg m−3 , Mg m−3
17. 日本語の論文，研究ノートの場合，図，表，写真の題名
濃度kg m−3 , Mg m−3
g L−1 , mg L−1には英語を併記する．
モル濃度
mol m−3
mol L−1
18. 図，表，写真は必要最小限度とし，同一事項を表と図に
力N重複して表示する事は避ける．
水分ポテンシャル J kg−1
kPa, m, cm, **19. 図，表，写真は 1 ページに 1 つずつ貼り付け，余白に図
透水係数
m s−1
cm s−1−1−1
イオン交換容量 molc kg , cmolc kg
表等の番号を記す．
s−1
min−1
20. 図と写真はそのまま製版されるので，鮮明なものを提出する． 回転数
収量kg m−2kg ha−1, Mg ha−1, t ha−1
21. 図は 1/2 倍などとおよその縮小率を指定し，2 倍くらい
* % 表示は，原則として分母と分子の内容が同じものの場に大きく書く．図の線の太さや文字の大きさは，刷り上合にだけ用いる．
がりの大きさを考慮して決める．
22. 地図や顕微鏡写真には定尺をつけ，縮尺や倍率はつけない． ** cm H2 O は使わない．
23. 図，表，写真の番号と題名は，別紙にまとめて一覧表とする．

その他，疑問のあるものについては意見を聞いて編集委
員会で検討する．

（2000. 3.10 改正）「土壌の物理性」投稿案内

1. 投稿原稿に対する基本方針

編集委員会は常に会員からの自主投稿を歓迎すると共に，投稿された原稿をなるべく早く，できるだけ掲載する方向で処理したいと考えています．ただし，「土壌の物理性」に掲載する原稿は読者にとって有益かつ完成したものであることが必要です．編集委員会は，投稿原稿が「土壌の物理性」に掲載するのにふさわしい内容を持つ原稿であるかどうかを基準として，掲載の可否を判断します．なお，他誌との二重投稿は認められません．
2. 投稿原稿に求められるもの
投稿に当たっては，「投稿案内」と共に「投稿規定」「原稿執筆要領」をよく読んでそれに従うと共に，閲読者が多忙な中で時間を割くことをよく理解して最大限に努力して完成した原稿としてから投稿して下さい．投稿原稿に求められるものは下の通りです．
（1） 内容について
1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノートの場合）．
2）本誌の読者にとって有益であること．
3）導入，研究手法から結論に至る過程に論理性がある
こと．
（2） 表現について
1）原稿全体の構成が整っていること．
2）表題が適切であること．
3）文章表現が適切であること．
4）英文アブストラクトや和文要旨が適切であること．
5）SI 単位や記号の使い方が適切であること．
6）キーワードが適切であること．
7）英語の表現が適切であること．
3. 投稿原稿の受付
編集委員会は投稿原稿が体裁上最小限必要とする条件を満たしていることを確認した後，原稿を受け付けます．
条件を満たしていない場合には，著者への問い合わせ，もしくは原稿を受け付けずそのまま返稿する場合があります．
4. 閲読の目的と姿勢
編集委員会は受け付けた投稿原稿が「土壌の物理性」
へ掲載するのにふさわしいかどうかを判定する資料を得るために閲読を行います．編集委員会は適任の閲読者を選定し，閲読を依頼します． 編集委員会は閲読者に対して特に次の点について注意をお願いしています．
1）原稿の内容に対する責任は著者にあること．また，原稿の価値は読者が判断するものであること．
2）閲読は内容の批判や討議を行うものではないこと．
従って，見解の相違は掲載不適の理由にならないこと．
3）閲読者は投稿者に対して研究指導する立場にないこと．従って，新たな実験や計算の追加要求などは極力避けること．
4）閲読依頼期限を厳守すること．
閲読者から出された問題点について，編集委員会
は原稿が投稿原稿に求められるものを満たすために
必要に応じて著者に修正を求めます．ただし，これは著者に対する指導や助言ではありません．原稿の内容に対する責任はあくまで著者にあります．
5. 閲読の手順と投稿原稿の採否（1） 編集委員会は論文，研究ノートについては 2 人，その他の区分の投稿原稿については 1 人の適任者へ閲読を依頼します．
（2） 閲読者は「2」の投稿原稿に求められる各項目について投稿原稿を評価し，閲読結果を全体意見および個別指摘事項と共に編集委員会へ報告します．
（3） 編集委員会は閲読結果を審議し，投稿原稿の採否を決定します．この際，論文・研究ノートについては原則として下のように取り扱います．
1）閲読者 2 名とも総合判定が A（このまま掲載可）の場合には，閲読結果を受け取った日付で原稿を受理（掲載決定）します．
2）1 名の総合判定は A ，もう 1 名は B（指摘の点が修正されれば掲載可）の場合，または 2 名とも Bの場合には，指摘事項について著者に比較的小さな修正を求めます．修正原稿が提出され，編集委員会
が修正内容を確認した時点で受理します．

3）1 名の総合判定は B ，もう 1 名は C（指摘の点が修正された後，再閲読する必要あり）の場合，または 2 名とも C の場合には，指摘事項について著者にやや大きな修正を求めます．提出された修正原稿
は再び閲読を行います．
4）1 名の総合判定が D（掲載不適）の場合には，第 3の閲読者に判定を依頼することを含め，編集委員会
が対応を判断します．
5）2 名の総合判定とも D の場合には，その理由を付けて著者へ返稿します．
6）閲読は 2 回までとし，再閲読においても C または
D の判定がある場合には，編集委員会が対応を判断します．
（4）閲読結果の総合判定を D とする理由は次のようなものです．
1）既発表とみなされるもの．
2）重要な部分に根本的な誤りがあるもの．
3）事実に基づいた内容ではなく，単なる主観が述べられているに過ぎないもの（論文，研究ノートの場合）．
4）通説が述べられているだけで，新しい知見が全くな
いもの（論文，研究ノートの場合）．
5）修正を要する根本的な指摘事項を多く含んでいるもの．
6）連載形式で構成されており，1 編ごとに独立したものと認めがたいもの．
7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができないもの．
8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくない
もの．
6. その他
1）共著者は全員が原稿に責任を負って下さい．共著者がいるにもかかわらず，その共著者が原稿を読んでないと判断されるような基本的なミスがある場合には，閲読を中止して返稿することがあります．
2）修正原稿を返送する場合には，修正結果がすぐに分かるような回答書（指摘事項に対応した修正箇所・内容一覧）を作成し，添付して下さい．
3）原稿は一度印刷公表されると末永く評価と批判の対象になります．閲読意見に対しては極力冷静かつ慎重に対処して下さい．誤解があった場合には，その誤解を解くだけでなく，誤解を受けないような書き方に改める努力が求められます．
4）「掲載不適」で返稿された原稿を再投稿する場合は新規投稿扱いとなります．「掲載不適」とした理由を十分に確認・検討の上，再投稿して下さい．
（2004. 6.29 改正）「土壌の物理性」閲読の手引き

1. 閲読依頼期限の厳守をお願い致します．万一，期限内に閲読が困難な場合には，速やかに編集委員会事務局へ連絡して下さい．
2. 「投稿案内」において，下のものを投稿原稿に求めています．閲読においても，これらをその基準とします．
（1）内容について
1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノートの場合）．
2）本誌の読者にとって有益であること．
3）導入，研究手法から結論に至る過程に論理性がある
こと．
（2）表現について
1）原稿全体の構成が整っていること．
2）文章表現が適切であること．
3）表題が適切であること．
4）英文アブストラクトや和文要旨が適切であること．
5）SI 単位や記号の使い方が適切であること．
6）キーワードが適切であること．
7）英語の表現が適切であること．
3. 「掲載不適」とする理由としては，下のようなものが挙げられます．
1）既発表とみなされるもの．
2）重要な部分に根本的な誤りがあるもの．
3）事実に基づいた内容ではなく，単なる主観が述べられているに過ぎないもの（論文，研究ノートの場合）．
4）通説が述べられているだけで，新しい知見が全くな
いもの（論文，研究ノートの場合）．
5）修正を要する根本的な指摘事項を多く含んでいるもの．

6）連載形式で構成されており，1 編ごとに独立したものと認めがたいもの．
7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができないもの．
8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくない
もの．
4. 原稿の内容に対する責任はあくまで著者にあります．また，原稿の価値は読者が判断するものです．
5. 閲読は内容の批判や討議を行うものではありません．
従って，見解の相違は掲載不適の理由にはなりません．
6. 閲読者は投稿者に対して研究指導する立場にありません．
よって，新たな実験や計算の追加要求などは極力避けて下さい．
7. 閲読者は著者と直接折衝をしないで下さい．著者との交渉はすべて編集委員会の責任で行います．
8. 閲読者として知り得た印刷前の原稿の内容はいかなる形でも利用・引用等出来ません．厳にご注意下さい．
9. 著者に修正を求めた後に再閲読で総合判定を D（掲載不適）とすることは，閲読者にとっても著者にとっても非生産的です．完成度の低い原稿などにおいては，修正を求め再閲読を行うよりも「掲載不適」として練り直してから新たに投稿するよう促した方がよい場合があります．
その場合には，「掲載不適」の理由（「3」参照）を明示して下さい．個別指摘事項への意見は不要です．
10. 閲読者から編集委員会へ意見等がある場合は，必ず「編集委員会への意見」として別紙への記入をお願いします．
（2003. 5.28 改正）
土壌物理学会学会賞規定

1. 種類

学会賞に論文賞と優秀ポスター賞をおく．

2. 論文賞の選考

論文賞は，年 1 回、以下の手順により論文賞選考委員会「以下，選考委員会」で審査し，評議員会で決定する．
（1）賞の対象とする論文は，「土壌の物理性」に，原則として前年度（前年 4 月 1 日から翌年の 3 月 31 日まで）に掲載された原著「論文」とする．
（2）正会員（1 名以上）は, 学会賞受賞候補として（1）に該当する論文を自薦もしくは他薦することができる.
（3）（2）に記す論文の推薦は，学会誌「土壌の物理性」に公示された募集を受け，所定の書類を必要部数揃え，

期日までに学会事務局に提出しなければならない．
（4）選考委員会では，（1）に該当する論文の中から，（2）の推薦も考慮して受賞候補論文（以下，候補論文）を審査 · 選考し，評議員会へ付議する．
（5）評議員会では，候補論文が受賞に適格かどうかを判定する．
3. 優秀ポスター賞の選考
優秀ポスター賞（以下，ポスター賞）は年 1 回，以下の手順により決定する．
（1）選考の対象は，当該年度の土壌物理学会大会において発表されたポスターであって，筆頭者は会員とする．
ただし，ポスターの筆頭者が学生の場合に限り，会員外であっても選考の対象に含める．
（2）ポスター賞は（1）に該当するポスターの中から，選考委員会および会員の投票により選考する．（5 件以下）
4. 表彰
（1）論文賞は，通常総会において表彰を行う．また会誌上に公表する．
（2）ポスター賞は，土壌物理学会大会において表彰を行う．また，会誌上に公表する．
（2002.11.23 制定 2013.10.26 改正）
土壌物理学会学会賞選考委員会規定

1. 目的

学会賞選考委員会（以下委員会という）は，論文賞および優秀ポスター賞の選考を行うことを目的とする．
2. 業務
委員会はつぎの業務を行う．
（1）学会賞規定に基づく論文賞および優秀ポスター賞の選考．
（2）土壌物理学会学会賞選考に関するその他の事項．
3. 構成
委員会は委員長 1 名および委員 5 程度を持って構成する．
（1）委員会は正会員より構成される．
（2）委員は評議員会の推薦に基づき総会で決定する．
（3）任期は 2 年とする．ただし，再任はさまたげない．
（4）委員長は委員の互選により選出する．
（5） 若干名の専門委員をおくことを認める．
4. 開催
委員会は年 3 回程度開催する．
（2002.11.23 制定 2003.11.22 改正）

原 稿 送 り 状
受付番号（本会で記入）：
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年

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論文

月

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研究ノート

受付年月日（本会で記入）
総説

解説

資料

年

研究紹介

土粒子

月

日

書評

表題（和文）

表題（英文）

キーワード（日本語：５語以内）

キーワード（英語：５語以内）

著者名 1
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 2
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 3
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 4
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 5
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

Corresponding
author の〒住 所・氏 名
電話 ·FAX 番号

TEL. ：

E-mailE-mail ：本文原稿枚数
表
別刷

FAX.：

A4：（
枚

図
（カラー図番号．

枚）
枚

希望しない · 希望する（）

写真（カラー写真番号．
部）

付記：投稿の宛先は土壌物理学会ホームページを参照のこと（http://js-soilphysics.com/）
著者には pdf ファイルを贈呈します．別刷を希望する方は印刷業者から購入することになります．
*著者名は漢字とローマ字の両方を記入してください．

枚）土壌物理学会会員登録用紙 [入会 · 退会 · 登録事項変更]
必要事項をご記入の上，このまま下記宛先に（郵便，FAX，E-mail の添付ファイルなどで）お送
りください。
届出内容

入会

申込年月日

西暦
正 ·

会員種別

· 退会 · 登録事項変更
年

シニア

月

日

· 学生 ·

購読 ·

賛助

氏名
同上ローマ字読み性別

男

生年月（西暦年 · 月）

· 女

西暦

年

勤務先

· 自宅

月

勤務先
勤務先所在地〒

勤務先電話番号 / FAX 番号
勤務先 e-mail自宅住所〒

自宅電話番号 / FAX 番号
自宅 e-mail
会誌の送付先本学会以外の主な所属学会
学生会員のみ記載（本人に連絡が取れないときの連絡先として）指導教官名指導教官 e-mail

本会記入
受付年月日：
承認年月日：
送付先 · 問い合わせ先
土壌物理学会事務局（庶務幹事）〒 060-8589 北海道札幌市北区北 9 条西 9 丁目
北海道大学大学院農学研究院 生物環境工学分野

Tel. 011-706-3641 Fax 011-706-2494
E-mail spsyomu@ml.affrc.go.jp

土壌保全学研究室内

柏木淳一

宛

複写される方に本誌に掲載された著作物を複写したい方は，（社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の従業員以外は，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．著作物の転載 · 翻訳のような複写以外の許諾は，直接本会へご連絡下さい．

〒 107-0052

東京都港区赤坂 9-6-41

TEL：03-3475-5618

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学術著作権協会

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土壌の物理性 第 140 号（会員配布）
発行 土 壌 物 理 学 会

2018 年 11 月 20 日発行〒 060-8589

北海道札幌市北区北 9 条西 9 丁目 北海道大学大学院農学研究院
生物環境工学分野 土壌保全学研究室内 柏木淳一 宛

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ISSN 0387-6012

Journal of the Japanese Society of Soil Physics
No. 140

November, 2018

Contents........................................................................

T. KASUBUCHI...

1Special section for Cold Regions Research and Engineering
Preface........................................................................
Reviews

K. WATANABE...

3

Possibility of improving soil fertility by soil-frost control in Hokkaido......................................................................
LecturesM. YOSHIMURA...

5Introducing a water management survey at large paddy fields in Hokkaido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K. NAKAMURA and N. KOSHIYAMA
Lectures

...

15

...

23

...

29

...

35

Foreword

Basic theories of solute transport and adsorption in soils, I. Various adsorption equations..........................................................................
Reviewing classical studies in soil physics

M. ISHIGURO

Two pioneer studies on surface and subsurface drainage of clayey paddy fields. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S. HASEGAWA
Book review. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. TSURITA........................................................................

T. MORISHITA

...

37

.......................................................................

S. HAMAMOTO

...

39

Report of a scientific session “A-GE31 Subsurface mass transport, material cycle, and environmental
assessment” on JpGU 2018
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S. HAMAMOTO, Y. KOJIMA, H. SAITO and Y. MORI

...

41

Report of a scientific session “A-HW20 Materials transport and nutrient cycles in watersheds; Human andclimate impacts” on JpGU 2018
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M. KOBAYASHI and S. YOSHIKAWA

...

43

Report of a scientific session “H-CG26 What scientists should do for reconstruction after Fukushima Daiichi
Nuclear Power Plant Accident” on JpGU 2018
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. NISHIMURA, K. NOBORIO and M. MIZOGUCHI

...

47

JpGU reports
Preface

Readers’ Column........................................................................

...

49

Announcements................................................................................................

51

Editor’s Postscript................................................................................................

56

K. SAKANISHI

Published by

Japanese Society of Soil Physics
Research Faculty of Agriculture, Hokkaido University
Kita 9, Nishi 9, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060-8589 Japan

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