154cover (2023-07-10 14:32)

土壌の物理性

第 154 号

令和 5 年7 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

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

土壌物理学会Japanese Society of Soil Physics

ISSN 0387‑6012

第 154 号
2023年 7月

土壌の物理性
第 154 号

2023 年 7 月

目

次

巻頭言

登尾浩助

...

1

...

5

...

11

関 勝寿 · 取出伸夫

...

19

宮本輝仁 · 久保寺秀夫

...

29

取出伸夫

...

33

青木伸輔 · 佐藤直人 · 杉本卓也 · 伊東雄樹 · 加藤千尋 · 小島悠揮

...

37

土壌の物理性編集委員会

...

41

岡香菜子

...

45

会務報告

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

47

編集後記

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

49

150 号記念特集
メッセージ

論

Pray, listen, and share ideas with others to enhance your soil physics
research
Robert HORTON
文
壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした保水性の測定による間隙径分布の評価
浅井俊光 · 藤川智紀 · 藤田 茂 · 牧 隆 · 森井浩之 · 白井寛之 · 金子貴徳

解説
一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解資料
再訪：土壌の微細形態のフラクタル次元

van Genuchten 博士のウルフ賞受賞を祝して
土壌物理学若手研究者勉強会の活動紹介

2022 年度における土壌物理学会関連の博士論文 · 修士論文の題目

土粒子
石垣島サトウキビ畑における研究を振り返って

②
①

③
④

表紙写真の説明
詳しくは「壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした保水性の測定による間隙径分布の評価」をご参照
ください (写真① ∼ ④)．
①「建築物緑化用培土を用いた壁面緑化の例」
壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象に間隙径分布の評価を行った．写真は東京農業大学世田谷キャンパス内の壁面緑化の例．
②「100 cm3 コアサンプラーに充填された建築物緑化用培土」
建築物緑化用培土の保水性の測定を行うにあたり，100 cm3 コアサンプラーに試料を充填した．一部の試料についてはサンプラー形状にあわせることが難しかったため，近い形に整形した試料を使用した．
③「排水時に収縮した建築物緑化用培土」
一部の建築物緑化用培土は保水性の測定時に収縮した．原料や製法によって水分特性に影響する間隙の形状や大きさが異なるだけでなく，排水，乾燥時の変形にも違いがある．
④「建築物緑化用培土の間隙」
発泡によって間隙を作り出している建築物緑化用培土の断面．さまざまな大きさの間隙が確認できる．

第 21 回（ 2023 年度）
土壌物理学会賞（論文賞）候補の推薦（公募）について
土壌物理学会では，下記の要領で学会賞候補（推薦）を公募いたします．
学会賞種類：論文賞
対 象 論 文：2022（令和 4）年度に「土壌の物理性」（第 151，152，153 号）に掲載された論文（original paper）
推 薦 期 限：2023（令和 5）年 8 月 25 日（金）必着
推薦書に必要事項をご記入いただき，学会事務局（spsyomu@ml.affrc.go.jp）までお送り下さい．
推薦書様式は，学会ホームページ「学会賞」タブ http://js-soilphysics.com/prz 下部の “論文賞推薦書” をダウンロードしてご記入願います．
表

彰：2023（令和 5）年 10 月 21 日（土）2023 年度大会にて

2023 年度土壌物理学会大会のご案内

日時：10 月 21 日（土） 9:30 ∼ 16:40（8:50 受付開始）

場

所：明治大学生田キャンパス（対面および zoom によるライブ配信）

参加費：無料

シンポジウムのプログラムや発表登録，参加申込の詳細は，土壌物理学会ホームページ（https://js-soilphysics.com/conf）を参照してください．ライブ配信への接続方法は申込者に後日配信予
定です．要旨集は電子版（無料）とします．印刷版（1000 円）をご希望の方は，参加申込時にお申し込み下さい．

1. 開会 · 事務連絡9:30 ∼

2. 第 65 回シンポジウム
テーマ「農業が直面する環境汚染」
総合司会（第 1 部）

西脇淳子 副会長 東京農工大学大学院農学研究院

12:40 ∼ 15:20（1）水銀による環境汚染（仮題）
丸本幸治

環境省

国立水俣病総合研究センター（2）農業環境における PFAS について「Living with forever chemicals」
殷 熙洙

国立研究開発法人農業 · 食品産業技術総合研究機構（3）ペルフルオロアルキル化合物（PFAS）による環境汚染と除去技術について
山下信義

15:40 ∼ 16:40（第 2 部）（5）総合討論（6）総括

国立研究開発法人産業技術総合研究所

司会

加藤 雅彦

明治大学農学部

登尾浩助会長（ポスター賞授賞式を含む）

3. 土壌物理学会総会

11:25 ∼ 11:55

総会では，土壌物理学会賞（論文賞）の授与を行います．

9:40 ∼ 11:10（対面のみ）
土壌物理学会発表要領に基づいて作成した発表要旨（A4，2 ページ（200 字程度の研究紹介を含む），pdf 形式）を，学会ホームページ（https://js-soilphysics.com/conf）へアップロード

4. ポスターセッション／企業展示

してください．開催方法については追って学会ホームページと学会メールニュースにて連絡いたします．なお，発表者は学会員のみとします．非会員の方は発表登録時にあわせてご入:::::::::::
会手続きの上，発表当日までに年会費の支払い手続きを完了してください．

5. 申込期間
ポスター発表登録：2023 年 8 月 14 日（月） ∼ 9 月 18 日（月）企業展示申込：2022 年 8 月 14 日（月） ∼ 9 月 18 日（月）参加申込

：2022 年 8 月 14 日（月） ∼ 10 月 9 日（月）問い合わせ先:土壌物理学会事務局〒214-8571

西脇淳子

神奈川県川崎市多摩区東三田 1-1-1 明治大学農学部気付

土壌物理学会事務局
電話 042-367-5717 E-mail: spmt2023@ml.affrc.go.jp

会費納入のお願い
土壌物理学会事務局
時下ますますご健勝のこととお慶び申し上げます．
当学会の会費は学会会則第 5 条に定められていますように，所定の期日までに納めていただくこととなっております．各位におかれましては，今年度（令和５年度）の会費を納入していただき
たく，お願い申し上げます．ご多忙の折りとは存じますが，9 月末日までに入金していただきます
よう，宜しくお願い申し上げます．
記

1. 会費の区分は，正会員 5,500 円，シニア会員 3,000 円（学会誌送付なしは無料），学生会員
3,000 円（学会誌送付なしは 1,000 円），賛助会員 22,500 円，講読会員 7,500 円となっております（学会会則第 5 条）．
2. 同封の振替用紙をご利用のうえ，会費をご入金ください．なお，誠に恐れ入りますが，手数料は各自でご負担ください．

3. 前年度未納の方につきましては，今年度分と併せてご入金ください．また，通信欄にはその旨ご記入ください．

4. 本状と入れ違いに入金済みの場合はご容赦ください．
5. 何かご不明の点等ございましたら，会計幹事の佐藤までご連絡ください．

会費の支払い状況の確認，会員情報の変更は，土壌物理学会公式ウェブサイトの「マイページ」
から可能です．ウェブサイトをご利用になれない方，マイページのご使用方法が分からない方は，以下の学会事務局にお問い合わせください．

問い合わせ先:土壌物理学会事務局（会計幹事）〒214-8571 神奈川県川崎市多摩区東三田 1-1-1
明治大学農学部気付佐藤

土壌物理学会事務局

直人

電話 044-934-7669 E-mail: spsyomu@ml.affrc.go.jp

「土壌の物理性」閲読者氏名の公表とご協力へのお礼
土壌物理学会編集委員会
学会誌「土壌の物理性」は，1959 年（昭和 34 年）の創刊以来，今号で 154 号を迎えます．
「土壌の物理性」の編集 · 発行に際しては，とりわけ閲読者の方に多大なご協力をいただいています．
土壌物理学会編集委員会では，閲読者への謝意を表すべく，ここに 2021 ∼ 2022 年度（令和 3 ∼4 年度）に閲読をお引き受けいただいた方の氏名を公表（五十音順 · 敬称略）致します．
今後とも，編集業務へのご支援，ご協力を賜りますよう，お願い申し上げます．

荒井

見和

猪迫

耕二

岩田

幸良

遠藤

明

加藤

千尋

神谷

貴文

亀山

幸司

北川

巌

熊谷

悦史

小島

悠揮

小林

政広

斎藤

広隆

坂口

敦

杉本

卓也

鈴木

克拓

関

勝寿

常田

岳志

中川

進平

中川

啓

中野

恵子

中村

貴彦

西脇

淳子

登尾

浩助

濱本昌一郎

宮本

輝仁

宮本

英揮

武藤

由子

百瀬

年彦

矢崎

友嗣

柳井

洋介

弓削こずえ

渡辺

晋生

注） 投稿原稿と依頼原稿を対象とする．但し，「土粒子」「書評」およびシンポジウム
総合討論の紹介原稿は除く．

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 154, p. 1 ∼ 3 (2023)

会員に有用な学会誌になるために
登尾浩助 1

本学会の前身である土壌物理研究会が発会した 1958 年から数えて 65 年目に第 32 代会長に就任しました．取出伸夫前会長と前事務局の皆様のご尽力により，学会誌のオープンアクセス記事掲載に向けた整備と会費の適正利用への道筋が付きました．今年はオープンアクセス記事掲載化を完了して，会員の皆様方の研究成果の発表と意見交換の場としての学会誌の充実を図りたいと考えています．

Fig. 1 発足当時から現在までの正会員数の変遷．

Fig. 1 に正会員数の変遷を示します．2002 年以前の会員数は長谷川（2003）から引用し，1959 年の会員数は会費と会費納入額から推定しました．会員数の減少が止まらないことは長年の懸案です．1983 年以降，年と共にほぼ線形的な減少が続いていることが分かります．会員減少の原因は様々考えられますが，何と言っても丸山（2022）が指摘した「会員が減少するのは残念ながら会員になるメリットが少ないという点は認めなければならない」が全く正論だと認めざるを得ません．さらに彼は「土壌物理学会は，実際に社会の問題に常に向き合っているだろうか」と問いかけ，改善を提案しています． 土壌物理学会会則第 2 条には，「農業技術及び環境科学の発展に貢献することを目的とする」と書いてあり，さらに当学会の前身である土壌物理研究会の規約第 2 条でも「農業技術への貢献を図ることを目的とする」と謳っています．そもそも農業技術の発展のための研究が根底にあるべき学会であることを再認識した
いと思います．
実際の社会問題から乖離したこところでの研究に主眼が置かれているのではないかという疑念は，会員の所属を見ても窺い知ることができます．土壌物理研究会設立当時は，県の試験場所属の会員が多く存在していましたが，現在はどうでしょうか．会員名簿を見るとほとんどが大学と国の研究機関所属の研究者になっています．設立当時のように県や企業に所属する研究者・技術者にとっての学会員となるメリットを明確にする必要があります．
学会員であることのメリットの一つに研究成果発表の場としての学会誌が挙げられるでしょう．ところが，岩田（2022）が指摘しているように，「Open Access をはじめ， 土壌物理の論文を投稿できる雑誌が海外でも増え，ハゲタ
カジャーナルではなくても土壌の物理性よりも査読の基準が緩い英文誌も出てきた」現実があります． 論文一報を書くために要する時間と労力はどの学術誌に投稿してもほぼ同じであることを考えると，会員の所属機関内でより評価が高い海外の学術誌に投稿するのは自然の流れだと思います．
1 明治大学農学部

土壌の物理性

2

第 154 号

(2023)

では，このような流れを変えるためには何が求められるでしょうか．野外実験をしていると統計的に有意なデータを得ることは困難な場合が多いでしょう．しかし，このようなデータも学術的価値を有してると考えられますので，上位の学術誌では受け入れられないようなデータを使った研究に対しても積極的に投稿を推奨して，投稿数を増やし，出版する必要があると思います．既に似たような取り組みは，アメリカ農学会・作物科学会・土壌科学会がAgrosystems, Geosciences & Environment（AGE）誌を 2018 年から発行して実践しています．このような取り組み
は，現場で様々な事象に出くわしている県や民間の研究者・技術者に対して，彼らが直面した事象を土壌の物理性へ投稿する際の敷居を低くすることにも繋がるはずです．さらに，卒業研究や修士研究の成果を学生が筆頭著者として投稿できるような雰囲気を土壌の物理性に作れるとなお素晴らしいと思います．
数年前に参加したアメリカ土壌科学会年次大会において，日本の小学校の生活科で使われている泥団子が展示されていました．土壌に関する優れた初等教育として紹介されていましたが，小学校低学年で親しんだ泥（土壌）がその後の教育では切り離されてしまっているのが実情ではないでしょうか．小中・高等学校の理科や生活科を担当する先
生方にも土壌物理学を通しての初等中等教育の実情を投稿してもらい，それに対して大学や研究機関の研究者・技術者がさらにアイデアを盛り込んだ研究に昇華させる取り組みがあっても良いのではないでしょうか．この取り組み
は，現場で起こった繰り返し実験が無い現象を投稿した場合も同様に，他の研究者・技術者が理論を含めた研究に昇華させることに繋がるのではないかと期待します．
様々な現象や取り組みが学会誌に論文として掲載されることによって，解析的な研究が得意な研究者・技術者にとっては研究題材を容易に得られるのではないかと考えます．一方，実験的な研究が得意な研究者・技術者にとっても研究の幅を広げるアイデアを得られる良い機会になると考えます．いずれにしても，雑多で多種多様な実験・研究
成果が積極的に投稿される学会誌となり，世に役立つ研究も役立たない研究も等しく推し進めることによって，我々人類の知的地平線は確実に広がる方向に向かうと考えられます．今日の役立たない研究は，明日の役立つ研究の礎になるかもしれません．

2023 年に農業部門でウルフ賞を受賞した土壌物理学者である van Genuchten の業績には，彼が 1980 年に発表した
水分特性曲線式（VG モデル）が紹介されています（取出, 2023）．当時プリンストン大学でポスドクをしていた van
Genuchten が内部報告書にのみ記載して終わるつもりのこの式は，学術論文として出版すべきだとアーバン大学のJacob Dane から勧められた為に世に出たと述懐しています（van Genuchten, 2022; 取出, 2023）．最初は役立たない研
究が，やがて大きく実を結んだ一例でしょう．
もう一つ，役に立たない研究の例を紹介します．土壌の物理性 150 号特集の中で登尾（2022）は，現在サーモ TDR
プローブとして知られているプローブの開発過程を解説しています．この解説の中で彼は，「土壌の熱的性質の体積
含水率依存データを一本の 3 線式 TDR プローブで測定できたら良いな... 程度の動機であったので，この多目的 TDR
プローブが持つ潜在能力に思いが至るはずもなかった」と白状しています．単なる好奇心から始めた研究成果が，一旦論文として世に出るとどのような運命を辿るか恐らく誰にも予測できないのではないでしょうか．多くの論文は大多数の論文の山の中に埋もれてしまって，人々から忘れ去られる運命にあります．一方で偶然に誰か別の研究者や技術者の目に留まって，その後大きく開花する論文が存在することもまた読者の皆さんが実感されていることでしょう．
では，役に立ちそうにない研究を土壌の物理性に投稿することは，当学会の目的である「農業技術及び環境科学の発展に貢献すること」に反する行為でしょうか．答えは，「否」です．前述のように当初は役に立たないと思われていた研究が，その後大きく実を結んだ例は枚挙にいとまがありません．むしろ失敗例も含む多種多様な実験・研究結果
や観察・観測結果を土壌の物理性に論文や資料などとして掲載することで思わぬ相乗効果が生まれる可能性があると言えます．土壌の物理性に掲載される論文にも多様性が必要だと思います．
投稿の際に大切なことは，できるだけ英文で投稿することです．Sakuratani（1981）は，後にステムフローゲージ
として米国で商品化された画期的な蒸散量直接測定法を農業気象学会誌に英文で発表しました．当時の農業気象学会
誌のほとんどは日本語による論文でした．彼は九州農試に転勤が決まったのでこれ以上の研究継続は困難だろうと考えて，自分が開発した測定法を英文で出版することで世界のどこかの誰かに研究の継続を託す思いだったとのことです．彼の論文は，当時テキサス A&M 大学の大学院生だった日本人留学生によって彼の指導教授であった van Bavelに紹介され，その後大きな進展を遂げることになりました．
前々事務局（足立泰久会長）と前事務局（取出伸夫会長）の努力のおかげで土壌の物理性は J-STAGE を通してイ
ンターネットで検索・閲覧可能になっています．世界中の研究者・技術者・大学院生の目に触れる機会が増えたので，

Sakuratani(1981) の時代に比較して視認性が格段に上がっています．少なくとも要旨と図表は英語で記載すると，例
えば，Research Gate などの研究紹介サイトにアップロードしておくと海外からのアクセスが容易なので，認知度が上がります．DeepL のような翻訳ソフトと Grammarly のような文法修正ソフトの登場によって，ネイティブスピー
カーに直してもらえる程度の英語論文を比較的簡単に書くことができる時代になっています．今後，土壌の物理性にオープンアクセス記事が掲載されるとその論文の認知度は間違いなく向上すると考えます．

巻頭言

3

多くの会員に投稿してもらえる学会誌になるためには，インパクトファクター（IF）の獲得が必須のように感じます．IF ＝他の学術雑誌での引用回数／土壌の物理性への掲載論文数で計算されますので，先ずは毎年ある一定数以上の掲載論文の確保が大前提となります．さらに IF の計算は，文献データベースの一つである Web of Science に取り上げられた学術誌のみを対象にしていますので，このデータベースに取り上げられることが求められます．

IF が無い理由で土壌の物理性に投稿しなければ，いつまで経っても IF を獲得することができません．投稿者への迅速（例えば，1 週間以内）な査読結果の返信と格安なオープンアクセス料金をもってすれば，投稿者を国内ばかり
でなく海外へも求めることが可能となるでしょう．当初は呼び水として著名な海外の研究者に投稿をお願いすることから始める必要があるかもしれません．宮本輝仁前編集委員長が海外の超有名土壌物理学者にエッセイの投稿を依頼した 150 号に倣って，引用回数が多くなる（ミニ）レビュー論文の投稿を海外の有名どころに依頼するなどの努力が必要だと感じます．
土壌の物理性が会員の皆様にとって利用しやすい学術誌になるよう事務局一同が一層の努力をしますので，引き続きお力をお貸しください．特に，学部学生や大学院生にとって最初の論文の投稿先として土壌の物理性を選んでいただけるよう，”Your ﬁst publication with us!”を合言葉にして前進したいと思います．

引用文献

長谷川周一 (2003): 土壌物理学会の役割は何か. 土壌の物理性, 95: 1–2.
岩田幸良 (2022): 編集後記. 土壌の物理性, 150: 131.
丸山利輔 (2022): 土壌物理学会の今後の発展に向けて. 土壌の物理性, 150: 1–2.
登尾浩助 (2022): 論文再訪（Noborio, K., McInnes, K.J. and Heilman, J.L. (1996): Measurements of soil water content, heat

capacity, and thermal conductivity with a single TDR probe. Soil Science, 161: 22–28.）. 土壌の物理性, 150: 15–22.
Sakuratani, T. (1981): A heat balance method for measuring water ﬂux in the stem of intact plants. Journal of Agricultural Meteorology, 37(1): 9–17.
取出伸夫 (2023): van Genuchten 博士のウルフ賞受賞を祝して. 土壌の物理性, 154: 33–35.

van Genuchten, R. (2022): The evolving world of soil physics. 土壌の物理性, 150: 7–10.

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スマートフォン、タブレット対応土壌水分プロファイルプローブ

特長

1 本のプローブで 3～12深度のVWC、地温、塩分濃度を計測
Androidスマホ、タブレットでBluetooth経由のデータ回収
これ1本で計測と記録が完結するため大幅にコストを抑えることが可能に
専門知識がなくても設置が容易

仕様

計測項目
電源
電池寿命
プローブ長
センサ深度
内部メモリ
動作環境
水分値精度
温度精度
I/F

温度・体積含水率・塩分濃度（オプション）
3.6Vリチウムイオン電池内蔵
2～3年（使用環境により異なります）
30cm、60cm、90cm、120cmの4モデル
全モデル5cmから10cm間隔
2000データ保存-20～60℃±0.03％±2℃ ＠25℃
Bluetooth Ver4.0以降

Drill & Drop Bluetooth の詳細はこちらのQRコードから閲覧可能です。

SoilVUE10

TDR土壌水分プロファイルセンサー

特長
1 本のプローブで 6または9深度のVWC、EC、Permittivity、温度を計測
ねじ込み形状により土壌との密着性をより高め安定した計測が可能
長期間の屋外計測に適した堅牢なプローブ
ノイズに強いデジタル出力、最大ケーブル長304.8ｍ対応

仕様
計測項目
電源
消費電流
計測深度
出力

体積含水率、EC、Permittivity、温度
9～36Vdc
Active: 64ｍA Quiescent: 1.5mA
0.5mモデル 5,10,20,30,40,50(cm)5,10,20,30,40,50,60,75,100(cm)1ｍモデル
SDI-12 Ver1.4

SoilVUE10 の詳細はこちらのQRコードから閲覧可能です。

https://www.taiyokeiki.co.jp
お気軽にお問い合わせください
営業本部〒335-0015 埼玉県戸田市川岸3-2-5 NKビル戸田公園
TEL:048-400-5001 FAX:048-299-3666
E-mail：info_csi@taiyokeiki.co.jpӻӿӺ ஼ၟആ

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 154, p.5 ∼ 10 (2023)

Pray, listen, and share ideas with others
to enhance your soil physics research

Robert HORTON

Soil science, including soil physics, is a relatively young discipline that seeks to deepen the fundamental understandingof soil properties and processes and to develop practical management skills required to use soils sustainably. Most research
efforts in the twentieth century centered on agricultural soils. Late in the twentieth century, the focus of soil science began
to shift from maximizing production (food, feed, and ﬁber) to sustainable production that sought to balance productivity
with environmental stewardship of the soil resource. It is clear that soils serve not only agricultural uses but much more. Asawareness increases on the importance of soils, the responsibility to care for soils as good stewards also increases. Because
soils are a prominent natural resource connected to food (world hunger), water (quality and quantity), climate (surface
energy balance and climate change), bioenergy, and transportation (road foundation), the opportunities and necessity forsoil physics research will increase. My thoughts about soils as a vital natural resource are found at the following link —https://youtu.be/CDJE45YPMu8.
Seeking a career in science research is a risky choice, because research involves pushing the knowledge envelope into
the unknown with no guarantees for success. To reduce risk and overcome anxiety, it is important to have multiple sourcesof motivation and inspiration to support a research career. Common sources of motivation and inspiration are direct
observations of the natural world, teachers and mentors, favorite journal authors, and attending conferences. These have all
helped me in my career. I also beneﬁtted from two additional sources that receive less attention in our science community— prayer, and having a trusted group of colleagues that use ‘brain-storming’ discussions (thinking and planning activities)
to develop new ideas. I will ﬁrst focus my comments on how faith in God and praying helped me as a scientist, and then I
will provide two examples on how discussions and collaborations with others helped to enhance my soil physics researchcontributions.
Importance of Faith and Prayer
Historically, early ‘thinkers’ or intellectuals who established our science disciplines were mostly people of faith. The
integration of their faith with reason led them to explore the beauty and wonder of creation in order to better know andserve God and to better serve humanity. Blaise Pascal, whom the S.I. units of pressure, pascals (Pa), are named after, wasa dedicated scientist and person of faith. Pascal argued that a wise person should seek to believe in God. If God does notexist, such a person will have only a ﬁnite loss (time or money), whereas if God does exist, they can receive inﬁnite gains(eternity in Heaven) and avoid inﬁnite losses (eternity in Hell). Pascal demonstrated that faith and reason complement
one another, because it is reasonable to have faith, but the faith must be reasonable.
Many scientists, whether they are persons of faith or not, do not regularly pray for inspiration. I was such a person
early in my career. I did not see the consistency of faith and reason. I went to church to pray, while at work I used myintellectual faculties. Aspects of my life were fragmented, with my work, family life, and spiritual life being somewhat
independent of each other. Work garnered most of my attention. Things changed early in my academic career, whentragedy hit my family and deeply affected my life. My 1-year old daughter died in an accident. This shook me to thecore. In my grief I turned to God, and over a period of time I began to experience the presence of God close to me. Witha growing relationship with God, I decided to strive for a healthy work-life balance by prioritizing faith, family, and work
Agronomy Department, Iowa State University, Ames, Iowa 50011 USA.

6

土壌の物理性

第 154 号

(2023)(see https://doi.org/10.2134/csa2016-61-7-12). I continued to work hard, but I did not spend all of my waking time atwork.
Instead of partitioning my faith and science activities, I integrated them, striving to be the same whole person at home,
at church, and at work. Having God central to my life inspires, informs, and enriches all the aspects and relationships in
my life. It produces wonders for my work motivation by amplifying my desire to honor God and serve him by caring for
creation and caring for humanity. I regularly pray for guidance and inspiration in my research and in my interactions withothers. For example, to help develop the next generation of scientists, I ﬂipped my mentoring style to serve my students
rather than asking my students to serve me (see https://doi.org/10.1002/csan.20525).
I often begin my work day with a prayer composed by St. Thomas Aquinas, “Creator of all, source of all light andwisdom, you made everything. Let a ray of your light penetrate the darkness of my mind. Take from me all darkness of sin
or ignorance. Give me a keen understanding, a good memory, and the ability to grasp things correctly and completely.
Help me to be exact in my explanations and to express myself thoroughly and clearly. Show me how to begin my work,
direct my progress, and help me complete it. I ask this through Christ our Lord. Amen.”
Listening to and Sharing Ideas with Others
Another great source of motivation and inspiration for me has been group discussion. Whether planning, designing,
reviewing data, analyzing, interpreting, sharing ideas, thinking out loud, asking questions, pondering, or seeking guidance— group discussions are helpful. Ideas emerge from group discussions or ‘brain storming’ sessions. There is a table
outside of my Iowa State University ofﬁce where many group discussions have occurred. We just refer to it as ‘the table,’as in let’s meet at ‘the table.’ I have fond memories of many great discussions held at ‘the table,’ because many of theshared ideas enhanced my research collaborations. Everyone (faculty colleague and student alike) was free to express
their thoughts, ideas, concerns, and encouragements at ‘the table.’ Early career scientists, especially graduate students
and post-docs, taught me several things at these discussions. There are many success stories that resulted from fruitful
discussions at ‘the table,’ but I will limit myself to only share two stories — the automated tension inﬁltrometer and thethermo-TDR sensor. These are two examples depicting how good fruit can emerge from listening to and sharing ideas
with others.
Throughout my career, I have worked on various aspects of soil hydrology. Soil water inﬁltration, soil water storage, soil
water drainage, plant water relationships, and soil water evaporation. My research focus area is coupled heat, water, andchemical transfer in soils. I collaborated on a device, automated tension inﬁltrometer, to measure saturated and unsaturated
hydraulic conductivity in ﬁeld soils. It also determines soil pore size distribution and solute transport properties. Because
we did not have ways to measure energy and mass ﬂuxes in soil, I collaborated with others to develop ways to quantify
soil heat and mass ﬂuxes. A heat pulse sensor (reported by Gaylon Campbell, Keith Bristow, and Gerard Kluitenberg)
was combined with a TDR sensor (reported by Clarke Topp) to produce a thermo-TDR sensor. Analyzing thermo-TDR
measurements has enabled in situ determinations of sensible heart ﬂux, soil liquid water ﬂux, vapor ﬂux (evaporation),and transient ice formation and ice melting. These measurements are possible in rigid soils, and also in non-rigid soils
that experience dynamic porosity and bulk density. I think these instruments will assist future investigations of coupledheat and water processes at the land surface and in the subsurface. They will contribute to future energy balance and waterbalance discoveries.
The story behind developing the automated tension inﬁltrometerIn 1987 I was working at Iowa State University when a stranger knocked on my ofﬁce door. He introduced himself asMark Ankeny, a crop science graduate student. He told me that he was interested in plant roots, and he asked me if I had
any ideas on how to make measurements that would enable him to estimate how plant roots would distribute and grow ina particular soil. I told him that I did not know with certainty which soil measurements would provide the best estimatorsfor root development and growth. We discussed a series of measurements including cone penetration resistance, pore size
distribution derived from water retention curves, air permeability, and saturated and unsaturated hydraulic conductivity. I
recommended that he explore ﬂuid ﬂow measurements because ﬂuid ﬂow occurred in connected soil pores which might
relate well to how roots grow in connected pores. I had a homemade tension (disc) inﬁltrometer in my laboratory, andsince I was not using it at the time, I loaned it to Mark and asked him to make some saturated and unsaturated water ﬂow
measurements on soils to see if he could correlate them to root growth. He thanked me and left my ofﬁce. When he left, I
was not sure if I would ever see him or the tension inﬁltrometer again.
Several months later, Mark returned to my ofﬁce. He said that he had an idea on how to improve the design of thetension inﬁltrometer that I had loaned him. I listened to him as he described how adding pressure transducers to theメッセージ7

inﬁltrometer would enable automating the measurements. By connecting the transducers to a datalogger, saturated andunsaturated inﬁltration rates versus time could be measured directly. In Mark’s opinion, the inﬁltration data quality would
be greatly improved with the new design. After he explained his idea to me, I completely agreed with him. We hired
a local machine shop to build several newly designed automated tension inﬁltrometers. Ankeny et al. (1988) described
the automated tension inﬁltrometer design, which provided a large improvement in the quality of inﬁltration with timemeasurements. Ankeny et al. (1990) reported the effects of tillage and agricultural equipment trafﬁc on unsaturated
inﬁltration rates measured with the automated tension inﬁltrometer.
At ﬁrst, the automated tension inﬁltrometer simply improved the quality of inﬁltration measurements, and it was used
to quantify the effects of tillage and trafﬁc on soil water inﬁltration. However, it did not yet provide any new information on saturated and unsaturated hydraulic conductivity, nor did it address the original question on how to use soil
measurements to estimate potential root growth. I discussed these points with Mark, and I told him that I thought thehigh quality inﬁltration measurements could be used to quantify ‘pore size distribution’ and also to determine saturated
and unsaturated hydraulic conductivity. Mark felt quite challenged by my comments, in part because he did not have astrong background in soil physics or in mathematical analysis. Never-the-less he took my comments to heart and began
to think seriously about how to further interpret the tension inﬁltrometer measured inﬁltration with time curves. He had
an idea that measuring steady state inﬁltration ﬂuxes at a series of tensions could produce the saturated and unsaturated
hydraulic conductivity values for a particular ﬁeld. He came to my ofﬁce and sketched out his idea on a piece of paper.
Although his drawing was cartoon-like, I could follow his thought process, and I was convinced that his idea had merit. I
developed the mathematical steps that matched his conceptual idea, and we had a new method to determine saturated andunsaturated hydraulic conductivity from tension inﬁltration measurements (Ankeny et al., 1991). The automated tension
inﬁltrometer method became one of the most widely applied ways to determine ﬁeld hydraulic conductivity values. Later,a post-doc named Binayak Mohanty used tension inﬁltrometer measurements (Mohanty et al., 1996) to estimate soil poresize distributions, which brought us back full-circle to the original question Mark had asked on how to characterize soil
pores for plant root growth.
Jaynes et al. (1995) reported that a tension inﬁltrometer could be used to determine solute transport properties ofthe mobile-immobile model. They applied a suite of tracers to soil via a tension inﬁltrometer. Casey et al. (1998)
measured hydraulic conductivity and solute transport properties of ﬁeld soil. More recently, I hosted a Japanese scientist,
Junko Nishiwaki, who used tension inﬁltrometer measurements to characterize time changes in soil hydraulic conductivity
following tillage (Nishiwaki and Horton, 2020). Junko’s work clearly shows that soil bulk density increases with time
following tillage, and soil hydraulic properties change as bulk density changes. I think that the impact of soil bulk density
temporal changes on soil hydraulic and thermal properties will be increasingly studied in the future. We must reject theassumption that soil physical properties are constant in time. Developing a sensor that measures transient, in situ bulk
density values will provide new opportunities for comprehensive studies of coupled heat and mass transfer in non-rigid
soils. The thermo-TDR sensor is such a sensor.
The story behind developing the thermo-TDR sensor
In 1997 I was working in my ofﬁce when a man, Tusheng Ren, knocked on my ofﬁce door. I welcomed him into myofﬁce. He told me that he had recently completed his PhD program in Canada, and that he moved to Iowa to be withhis wife while she completed her graduate studies at Iowa State University. He said that he wanted to work with me
and asked if I could hire him as a post-doc. I told him that I had recently hired a post-doc, Kosuke Noborio, and that
I did not have funding for another post-doc position. Dr. Ren then asked me if he could work with me for free — nosalary. I did not want to take advantage of Dr. Ren, so rather than have him work for free, we agreed to ﬁrst meet anddiscuss possible research ideas. Meanwhile, I would acquire some funds to hire him, in case we decided on a suitable
collaborative research study. The research idea that emerged from our discussions was to try to improve a sensor that wasﬁrst described by Noborio et al. (1996). The sensor, which we later named the thermo-TDR sensor, was a combination ofa heat pulse sensor and a TDR sensor. It was able to measure soil thermal properties and soil electrical properties at thesame scale. The improved sensor design was reported by Ren et al. (1999), Ren et al. (2003), and Peng et al. (2019).
Initially, sensor measurements were used to characterize soil thermal properties, water content, and bulk electricalconductivity, but we hoped that additional soil properties could be derived from these measurements. Dr. Ren, Dr.
Noborio and I had many discussions at ‘the table.’ We held several ‘brainstorming’ sessions, where we allowed ourimaginations to explore potential uses of the new sensor. We discussed possible experiments to learn new things abouttransient soil properties and processes. Many of the ideas we considered at ‘the table’ discussions were actually studied
over the next two decades by a host of our subsequent graduate students and colleagues.

8

土壌の物理性

第 154 号

(2023)

Ochsner et al. (2001) described how thermo-TDR measurements could be used to simultaneously determine soil watercontent and soil bulk density. Soil water content was determined from the TDR measurement of apparent dielectric
constant, and bulk density was determined from the heat pulse measurement of volumetric heat capacity, which was afunction of water content and bulk density. Measuring thermal and electrical properties together enabled the determinationof water content and bulk density. Liu et al. (2013) described a way to self-calibrate sensors in situ. Liu et al. (2014) used
the method to measure in situ transient water content and bulk density. The ability to measure transient water content andbulk density opened the possibility to determine their effects on other soil physical properties, such as water retention,
hydraulic conductivity, and thermal properties. Initial studies were described by Zhang et al. (2018) on water retention,
Kool et al. (2019) on hydraulic conductivity, and Tong et al. (2020) on thermal properties. Much future work is neededon related topics.
Have you noticed how few methods exist to measure heat and mass ﬂuxes in soil? I am not aware of many practicalmethods to determine ﬂuxes in soil. It is somewhat surprising that soil physicists have not developed methods to directly measure soil water ﬂuxes. Most water ﬂux estimates require a known value of hydraulic conductivity. Because
hydraulic conductivity varies several orders of magnitude over the normal range of ambient soil water contents, estimatesof hydraulic conductivity are crude and noisy, and thus soil water ﬂux estimates are rough and more qualitative thanquantitative. Developing a reliable method to quantify soil water ﬂux without the need for hydraulic conductivity would
represent a much needed breakthrough for soil physics. In a progressive step by step manner, the thermo-TDR sensor
has been shown to be able to measure soil heat ﬂux, liquid water ﬂux, vapor ﬂux (evaporation), and latent heat ﬂux forfreezing and thawing ice contents. The ﬂux measurement approaches are new and should be greatly explored and appliedin future heat and mass transfer investigations. Here, I will brieﬂy describe how to determine ﬂuxes in soil.
Heat ﬂux plates are commonly used to measure soil heat ﬂuxes. However, heat ﬂux plates do not measure surface heat
ﬂuxes, because they must be buried in the soil. They cause problems by blocking liquid water movement and water vapor
movement, thus distorting the soil water distribution near the plates. Because water content effects soil thermal properties,
distortions in water content cause distortions in the temperature and heat ﬂux distributions. Ochsner et al. (2006) andPeng et al. (2017) reported that heat pulse measurements of soil thermal conductivity used in combination with ambient
temperature gradients could accurately measure soil heat ﬂux. The heat pulse sensors can be buried at shallow depths very
near to the soil surface, because they provide minimal interference to liquid and vapor water movement. Thus the heatpulse sensor has advantages over heat ﬂux plates by measuring heat ﬂux very near to the soil surface, which is importantfor surface energy balance studies. Additional future studies and applications of these measurements are warranted.
The soil physics community is in need of sensors to measure soil liquid water ﬂux. Wang et al. (2002) showed how heatpulse sensor measurements could be used to determine soil water inﬁltration ﬂux. Their mathematical analysis showedthat heat transfer could be used as a proxy for water ﬂux. A three-needle heat pulse sensor was placed in soil with an upper
needle positioned upstream from the center heater needle and a lower needle positioned downstream from the center heater
needle. Once a pulse of heat was applied to the center needle, heat transferred toward the upstream needle by conduction
alone, while conduction and convection carried heat towards the downstream needle. Thus, temperature increases at thedownstream needle were larger than those at the upstream needle. The logarithm of the ratio of downstream temperature to
upstream temperature was reported to be proportional to the soil water ﬂux density. At last, we had a method to determine
soil water ﬂux. Gao et al. (2006) veriﬁed the Wang et al. (2002) method under controlled laboratory conditions. Tian etal. (2018) presented a thermo-TDR based method to determine upward liquid ﬂuxes in response to soil water evaporation.
They veriﬁed the new method by combining their ﬁeld measured soil water ﬂuxes with water potential measurements todetermine unsaturated hydraulic conductivity values, which were similar to independently measured laboratory values.
Both of these soil water ﬂux methods are available for further veriﬁcation and application under ﬁeld conditions.
For quite some time it has been possible to estimate soil water evaporation rates from wet soil surfaces (Stage 1 conditions). However, it is much more challenging to estimate soil water evaporation rates from drying soil surfaces (Stage 2
and 3 conditions). Heitman et al. (2008) presented a sensible heat balance method based on heat pulse sensor measurements to estimate Stage 2 and 3 soil water evaporation rates. The Heitman et al. (2008) method determined evaporation
as a function of depth and time. Thus, they provided a way to determine water vapor ﬂuxes in soil. Wang et al. (2017)
veriﬁed the sensible heat balance method by comparing heat pulse sensor determined daily evaporation values with ﬁeld
weighing lysimeter soil water evaporation values. The daily evaporation values from both methods matched well. Thissoil water vapor ﬂux method is available for further applications under ﬁeld conditions.
The liquid water ﬂux and water vapor ﬂux methods perform well in unfrozen soil conditions. However, some soils
undergo periods of freezing and thawing. Therefore, it is important to develop a method to determine soil ice contentsメッセージ9during times of freezing and thawing. Kojima et al. (2013) performed a numerical study to evaluate the potential of asensible heat balance method to estimate soil ice contents during freezing and thawing conditions. Based on the numericalinvestigations, the sensible heat balance method performed well. Kojima et al. (2016) tested the sensible heat balancemethod to determine soil ice contents in a laboratory study. They used heat pulse sensor measurements to make thesensible heat balance calculations. Because heat of fusion was smaller than heat of vaporization, soil ice content wasmore difﬁcult to determine than soil water evaporation, and the sensible heat balance method was limited to temperatures
between −5 and 0 ◦ C. At colder temperature values, changes in volumetric heat capacity were used to estimate changes
in soil ice content. Tian et al. (2020) provided additional insights on using thermo-TDR sensors to determine soil ice
contents. Additional work is needed to further verify and develop methods to determine transient soil ice contents.
In closing, I hope that you, my soil physics colleagues, realize that we have much more soil physics to learn (properties,
processes, and applications) in the future than what we currently know. The expanding range of interest in and opportunities for soils makes this an exciting time period for soil science in general and soil physics in particular. I have described
two examples, tension inﬁltrometer and thermo-TDR sensor, of how I got started and followed through on unexpected, yetvery fruitful, research topics. Notice that in both examples my involvement began via discussions with young scientists.
Initial research ideas emerged from our discussions. After making some early advancements, additional discussions led to
new ideas for applications that we did not anticipate at the beginning. So, if you listen to others and discuss possibilities,
research ideas will emerge. Also, notice that there is much more research that can be done with tension inﬁltrometers andthermo-TDR sensors. They are instruments that enable measurements of soil properties and ﬂuxes, but it will take yourimagination to involve them in research studies to further explore coupled heat and mass transfer in soil.
In summary, for motivation and inspiration, I recommend that you pray, observe, listen, think, and engage in group
discussions.

Fig. 1 Group discussions at ‘the table’ (Iowa State University, left photo) and at Meiji University (right photo).

References

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土壌の物理性

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第 154 号

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 154, p.11 ∼ 18 (2023)

壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした
保水性の測定による間隙径分布の評価
浅井俊光 1 · 藤川智紀 1 · 藤田 茂 2 · 牧 隆 3 · 森井浩之 4 · 白井寛之 4 · 金子貴徳 1

Assessing the pore size distribution of architectural greening soils and materials
for wall greening based on their physical properties
Toshimitsu ASAI1 , Tomonori FUJIKAWA1 , Shigeru FUJITA2 , Takashi MAKI3 , Hiroyuki MORII4 , Hiroyuki SHIRAI4
and Takanori KANEKO1

1. はじめに
Abstract: Artiﬁcial lightweight and porous materials (i.e.,architectural greening soils and materials) are often used in
the rooftops and wall greening of buildings. It is important
for the designers of the system to understand the physicalproperties of architectural greening soils and materials tosave the amount of water and fertilizer used, which directly
affects maintenance costs. The aims of this study wereto assess the pore size distribution of architectural greening soils and materials for wall greening based on their
physical properties. According to water retention measurements, rapid drainage will occur at particular matricpotentials for certain architectural greening soils and materials. The pore size distributions of architectural greening
soils and materials estimated from water retention curves
suggested that the architectural greening soils and materials used in this study can be classiﬁed into two groups:(i) materials that include only relatively large pores withdiameters from 0.001 to 0.01 cm, (ii) materials also include relatively small pores with diameters from 0.0002 to
0.001 cm. The classiﬁcation of architectural greening soils
and materials by pore size distribution could be affectedby their manufacturing processes. The values of saturated
hydraulic conductivity of the materials ranged from 100 to
10−2 cm s−1 . Furthermore, hydraulic conductivity tended
to increase with total porosity of the architectural greening
soils and materials except that whose pores were made byforming.
Key Words : artiﬁcial lightweight and porous materials,
water retention, saturated hydraulic conductivity, pore size

都市におけるヒートアイランド現象の緩和や美しく潤いのある都市空間の形成，都市の低炭素化等の観点から，
建物の屋上や壁面などを利用した緑化の取り組みが全国的に進められている（国土交通省, 2021）．これら屋上や壁面などの緑化は建築物緑化とも呼ばれ, 都市部の環境改善効果の他にも建築物に対する効果，利用者への間接的効果，あるいは経済的効果なども着目されるようにな
り, 年々施工事例が増えている（屋上開発研究会, 2014a）．
建築物緑化，特に屋上緑化の実施に当たっては，積載荷重や風荷重についての制約が大きく，排水 · 防水面においても建築構造物への影響がないように配慮する必要がある．このため，植物生育に必須となる土壌について
は，建築物密度の大きな土壌の代替として，専用に開発された多孔質で軽量な資材が用いられている（屋上開発研究会, 2014b）．建築物緑化に用いられる土壌の代替資材（以下，建築物緑化培土）には軽量であることも求められる一方で，植物体の支持の能力，さらに温度変化や日射，利用者による踏圧への耐久性や施工性の高さが求められ，さらに風食による周辺への飛散を最小限に抑えることも求められる．建築物の負担を考慮すると，降雨後速やかに屋上の水を排除するために建築物緑化培土に高い透水性や排水性が必要とされるが，灌水量や施肥量を削減する観点からは，植物にとって利用可能なポテン
シャル領域での保水性や保肥性を併せ持つことが求められる．

1 Tokyo University of Agriculture, 1-1-1 Sakuragaoka, Setagaya-ku,

Tokyo 156-8502, Japan. Corresponding author. 藤川智紀, 東京農業大学
2 Ryokuka Giken Co., Ltd., 1-52-6 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo 140-0014,
Japan.
3 Daito Techno Green Inc., 1-2-3 Haramachida, Machida-shi, Tokyo 1940013, Japan.
4 Suntory Holdings Ltd., 2-3-3, Daiba, Minato-ku, Tokyo 135-8631,
Japan.
2022 年 12 月 5 日受稿 2023 年 6 月 15 日受理

建築物緑化の中でも，屋上緑化に用いられる建築物緑化培土については，前述の通り高い透水性，排水性，保水性，保肥性を有するだけでなく，さらに植栽環境に合わ
せ特定の性能を高めたもの，敢えて低く設定したものなどが開発されている．このように開発された屋上緑化用の建築物緑化培土については，性能や材料 · 用途によって，「自然土壌（黒土，真砂土，山砂，荒木田土など），改土壌の物理性

12

第 154 号

(2023)良土壌（黒土 · 真砂土とパーライトの混合土壌），無機質

多層系，分類④ 人工軽量培土の 4 種類に分類した．それ

系（真珠岩系パーライト，火山岩系混合土，気泡コンク

ぞれの分類から代表的な建築物緑化培土として，分類①

リート系混合土壌，クリンカーアッシュ系混合土など），のウレタン系樹脂を発泡させた固化培土（資材 A）およ有機質系（食物残渣系混合土，ココピート系土壌，ピー

び汚泥を原料とするセラミック系培土（資材 B），分類

トモス系土壌など），底面灌水用（発泡煉石，ロックウー②のロックウール（資材 C），分類③のポリエステル繊

ル，化学繊維など）に類型化」（藤田, 2012）がなされて維を成形した繊維マット（資材 D），分類④の人工軽量

いる．

培土とポリエステル繊維を混合成型した固化培土（資材なく，繊維系や岩石系，多孔質の固化培土など，これまE）および屋上 · 壁面緑化で使用可能な粒状の人工軽量培
土（資材 F）の 6 種類を選び ，さらに対照試料として川砂（埼玉県大里郡産）（資材 G）の計 7 種類の資材を準備

での人工軽量培土とは大きく異なる原材料 · 製法で作成

した．

しかし，壁面緑化，特に壁面基盤型の壁面緑化については，屋上緑化に使用されてきた人工軽量培土のみではされた建築物緑化培土の使用事例が急増している．壁面

各建築物緑化培土については，現場での使用方法に合緑化工法の分類や登はん補助資材などについては，詳細

わせ，測定用の試料を作成した．資材 A は業者によってな類型化がなされているものの，これらの壁面基盤型壁

100 cm3 定積コアサンプラー（内径 5.0 cm，高さ 5.1 cm

面緑化に用いられる建築物緑化培土について，同一の方

以下，サンプラー）内に発泡剤の含まれた原料が充填さ法で複数の種類の建築物緑化培土の保水性や透水性の測れ，サンプラー内で発泡，膨張することで製造された．

定をおこない比較した例は極めて少ないため，これらの資材 B は固く，サンプラーに隙間なく収まる形に成形す

物理性と製法との関係に関する情報が不十分であり，類ることができなかったため，販売されている円柱型（直型化にも至っていない．

径 5.1 cm，高さ 3.0 cm）の試料をサンプラーに充填せず植物の生育と支持体の透水性や保水性の関係に関してに測定に供した．資材 C，D，E は市販されている板状は古くより土壌物理学分野で研究されており（土壌物理の建築物緑化培土を刃物を用いてサンプラー断面と同じ研究会編, 1979），土壌の透水性や保水性が土壌間隙に強形状に切り抜き，サンプラーの壁と試料の隙間ができな

く影響を受け，間隙の量を表す間隙率との関数となるこいようにサンプラー内に充填した．資材 F は粒状（最大とが知られている（Whalley et.al., 2012）．建築物緑化培

粒径 1.0 cm，D50 0.30 cm）であり，コンテナ型，受け皿

土も土壌同様に間隙の大きさや量が透水性や保水性に強ポケット型等に充填することで壁面緑化に使用されていい影響を与えると予想されるが，建築物緑化培土内部のることから，サンプラーに少量ずつ資材 F を入れて細い間隙は発泡や繊維の工業的な組み合わせなどによって作

棒などで粒子を破壊しないように注意しながら突き固め

り出されるため，土粒子によって形成される土壌間隙とることを繰り返し，現場での施工同様できるだけ最密とは大きさや形状，連続性などが異なる．建築物緑化培土なる様に充填した．それぞれの試料の特徴及び固相に関の間隙径分布や間隙構造が保水性や透水性にどのようなする物性値を Table 1 に示す．

影響を与えるかを解明することができれば，より管理のコストや環境負荷の小さい建築物緑化培土を開発するこ

2.2 測定建築物緑化培土の保水性の指標として水分特性を測定した．土壌物理研究会編（1979），宮﨑 · 西村（2011）をとが可能になる．
また透水性や保水性に代表される土壌物理性の測定法

参考に，水を 2 ∼ 3 cm の深さに張ったバットに試料をについても研究の歴史は古く，多くの物理性の測定法が浸し，その後徐々に水位を上げながら下方から 24 時間

確立されている（例えば，土の理工学性実験ガイド編集

以上飽和した後，マトリックポテンシャルが 0.74，1.7，

委員会, 1983）．しかし，建築物緑化培土の種類によって2.6 kPa（pF 0.88，1.2，1.4 に相当）の時の水分量を砂柱は，その形状や間隙特性によって現存の測定法により正法で，3.9，6.2，9.8，25，62 kPa （pF1.6，1.8，2.0，2.4，

確に物理性が測定できない可能性があり，測定のための2.8）の時の水分量を多容量土壌 pF 測定器（DIK-3424，

試料の成型や測定法適用の検証が必要である．

大起理化工業）による加圧板法で調整し，それぞれのポそこで本研究は，壁面基盤型の緑化に用いられている

テンシャルで平衡に達した試料の質量を測定した．測定

複数の建築物緑化培土を対象として，土壌物理学分野でされた試料の質量と全ての測定が終わった後に炉乾して採用されている保水性の測定を適用し，製法の違いによ測定した試料の質量の差から，各ポテンシャルにおけるる保水性及び間隙径分布に代表される間隙特性の違いを

試料の水分量を算出し，水の密度および試料体積で除す

明らかにすることを目的とした．

ることで体積含水率を求めた．なお，資材 A および Dについては，加圧板法におけるいくつかのポテンシャル

2． 方法

での水分調整の前後で，試料に収縮が観察された．飽和時の初期の試料高さに対する低下高さの割合で求めた収2.1 試料

縮率は，加圧板法終了時点でそれぞれ 8 ∼ 12 %（資材

本研究では建築物緑化培土を製法から大きく分けて分A）および 14 ∼ 18 %（資材 D）であった．測定値にばらつきが見られた資材 A は 6 試料，その他の資材は 3 試

類① 間隙 · 多孔質系，分類② Si · 岩石系，分類③ 石油 ·

論文：壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした保水性の測定による間隙径分布の評価

13

Table 1 建築物緑化培土の基本特性．
Properties of solid phase of architectural greening soils and materials.
乾燥密度

固相率 1)

資材密度 2)（Mg m−3 ）（%）（Mg m−3 ）有機系資材を混入した
ウレタン系樹脂を発泡

0.09354.1

2.3① 空隙 · 多孔質系

汚泥を成型し高温焼成

0.8896

30.5

2.92

資材 C

② Si · 岩石系

ロックウール

0.0812

0.4

20 3)

資材 D

③ 石油 · 多層系

ポリエステル繊維を成形

0.0646

2.9

2.3

資材 E

④ 人工軽量培土（固化）

ピートモス · パーライト
系の人工軽量培土とポリエステル繊維を混合成型

0.2390

11.5

2.09

資材 F

④ 人工軽量培土（粒状）

火山灰土系人工軽量培土

0.4857

18.1

2.68

資材 G

比較試料（川砂）–

1.5001

55.5

2.72

資材名

分類

原料 · 製法

資材 A① 空隙 · 多孔質系

資材 B

1)：炉乾時の実容積から計算

15 % 以下は実容積計の測定範囲を外れるため参考値
機器の出力が小数第一位のため，資材 A，資材 D の有効数字は 2 桁，資材 C は一桁
2)：炉乾時の試料質量を実容積の値で除して算出 3)：いくつかのカタログ値では 2.5 ∼ 3.0 Mg m−3

各ポテンシャルにおける体積含水率の確認のために，マ全ての実験は，空調により温度のみ約 20◦ C に管理された実験室内で実施した．実験期間は 2019 年 3 月 ∼ 5

トリックポテンシャルが 2.6，6.2，9.8，62 kPa および炉月である．

料を測定に供した．また，固相率および保水性測定時の乾後の試料の実容積を実容積計（DIK-1150，大起理化工業製）で測定した．実容積計では，サンプラーに充填し3. 結果および考察た試料に対して，サンプラー内に含まれる固相と液相を合わせた部分の体積を測定して，サンプラー容積に対す3.1 建築物緑化培土の水分特性

る割合を算出する．資材 B についてはサンプラーに充填

砂柱法および加圧板法で得られた各試料の水分特性曲

されていないため，試料体積を測定して実容積を補正し線を Fig. 1 に示す．なお，それぞれのグラフのマトリッ

た．実容積計の測定範囲は校正作業をおこなう 30 ∼ 80

クポテンシャルが飽和時の体積含水率には，乾燥時の実% であるが，予備試験においても 15 % を下回る試料で容積（固相率）を 100 から引いた飽和体積含水率の値をは測定精度が下がることが確認された．本研究について記入している．なお，資材 G は作業の不備により試料がも 15 % 以下の実容積については参考値として扱うことこぼれたため，体積含水率を求めることができた 2 試料とする．

の測定値のみを記載している．

建築物緑化培土の透水性の指標として，飽和透水係数

分類①の資材 A，B および分類②の資材 C，分類③のを宮﨑 · 西村（2011）を参考に変水位法で測定した．変資材 D，対照試料の資材 G の水分特性曲線からは特定の水位透水性ユニット（DIK-4051，大起理化工業）を用い

マトリックポテンシャル（資材 A：0.74 ∼ 2.6 kPa，資材て，各試料につき 3 回測定し，水位変化に掛かる時間の平均値を求めた．なお，透水性が高く，変水位透水性ユ

B：0.74 kPa 以下，資材 C：0.74 ∼ 1.7 kPa，資材 D：0.74
kPa 以下，資材 G：1.7 ∼ 2.6 kPa）における体積含水率

ニットに付属のスタンドパイプ（内径 0.65 cm）では給の急激な低下が確認された．分類④人工軽量培土の資材

水が追いつかなかった資材 C，D，E については，内径のE，F に関しては資材 F の 0.3 kPa 前後で他のポテンシャ

大きなスタンドパイプ（内径 5.0 cm）に変更して測定をルに比べて体積含水率の大きな低下がみられたが，どち行った．サンプラーに充填できなかった資材 B について

らの建築物緑化培土についても幅広い範囲で体積含水率

は測定をおこなわなかった．飽和透水係数の測定に用いの低下が生じていた．

た試料と水分特性の測定に用いた試料は同じであるが，試料間のばらつきに関して，ほとんどの建築物緑化培

資材 A については試料管理の都合で 6 試料から 3 試料

土で同一のマトリックポテンシャルに対して測定されたのみ測定に供した．飽和透水係数の測定は，水分特性の

体積含水率は近い値を示したのに対して，資材 A は 6 試測定の前に実施した．

料中 2 試料（図中 △ および ⃝）の体積含水率が他の 4

土壌の物理性

14

第 154 号

(2023)

Fig. 1 建築物緑化培土の水分特性曲線．（(a) 資材 A， (b) 資材 B, G， (c) 資材 C, D，(d) 資材 E, F）
Water retention curves of architectural greening soils and materials.

試料とは大きく異なっていた．資材 A は本研究のためる過程で間隙の収縮，変形が生じていた可能性が考えらに工場において製造された試料であるが，試料の到着時れる．

にいくつかの試料で収縮が観察された．一方，飽和後，目視では収縮や大きな間隙は観察されず，隙間なく一様

3.2 水分特性曲線から予想される建築物緑化培土の間
隙径分布にサンプラー内に充填された状態となり，飽和前の収縮

多孔質体内の間隙に保持される水のマトリックポテンの有無で水分特性にも特定の傾向は見られなかった．こシャルは，間隙を構成する固体表面と水の接触角およびのことから他の試料と水分特性の異なった試料につい水の表面張力によってもたらされると考えられる．土壌ては，輸送時の振動や乾燥が原因と考えられる，目視で間隙を毛管で近似した場合，あるマトリックポテンシャ

判別できない程度の間隙の変形が生じていたことが予想

ル（H kPa）で保持される水は，間隙を毛管で近似したされる．また，成型容器の底や壁による原料の拘束によ際の直径（D cm，以下，相当間隙径）と毛管上昇高さをり，発泡によって生じる泡の大きさや空間的な分布に不表す以下の（1）式によって表すことができる（宮﨑ら,

均一性が生じ，保水性に影響を与えている可能性や充填

2005）．

時の若干の原料の投入量の差が影響する可能性も挙げら
築物緑化培土においては，製造時の作業工程において試

0.03
H料間で間隙構造に違いが生じ，保水性及びそのばらつき

水分特性において隣接する測定値間のマトリックポテ

れる．発泡により間隙を作り出す①間隙 · 多孔質系の建に影響を与える可能性が示唆された．

D=

(1)

ンシャルの体積含水率の差は，それぞれのマトリックポ

また，資材 B については 10 kPa より乾燥した領域でテンシャルに相当する相当間隙径の間の直径を有する間

体積含水率が上昇することがあった．加圧板法で排水す隙の体積の総和であるとみなせるため，藤川ら（2005）

論文：壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした保水性の測定による間隙径分布の評価

15

Fig. 2 建築物緑化培土の相当間隙径分布．（(a) 資材 A， (b) 資材 B, G， (c) 資材 C, D，(d) 資材 E, F）
Estimated pore size distributions of architectural greening soils and materials.

を参考に，以下の式（2）によって相当間隙径（d cm）と

水率 [%] である. なお，本研究では相当間隙径を対数表

その間隙径変化における間隙体積の増分（P(d) % cm−1 ）示することから，相当間隙径の差を商に置き換え，平均の関係を求めた．

値は相乗平均を用いた．
各試料の水分特性曲線から計算された相当間隙径の分P(d) =

P1 − P210(log d1 −log d2 )=P1 − P2
d1 /d2(2)

布を Fig. 2 に示す．どの試料においても相当間隙径が0.009 cm 前後で間隙量が低下したが，この間隙径は砂柱法と加圧板法の境界に当たるマトリックポテンシャルに

ただし相当するものであり，測定法の変化が結果に影響した可

0.03
d1 =
H1
0.03
d2 =
H2
d = 10log d1 +log d2
2=√
d1 × d2(3)能性があるため，建築物緑化培土の特性としては扱わないものとする．
今回対象としたすべての建築物緑化培土において，相(4)当間隙径が 0.003 cm または 0.01 cm の間隙体積が最も大きくなっており，特に分類②の資材 C と分類③の資材 D は相当間隙径が 0.001 cm 以下の間隙がほとんどな(5)

かった．一方，分類①の資材 A，B と分類④の資材 E，F

ここで，H1 と H2 は隣接する 2 つのマトリックポテン

確認され，さらに資材 F は 0.001 cm より小さい領域で

シャル [kPa]，d1 と d2 は H1 と H2 に対応する相当間隙

相当間隙径が小さくなると間隙体積が大きくなる傾向が

径 [cm]，P1 と P2 はそれぞれ H1 と H2 のときの体積含見られた．今回の測定結果からは，分類② Si · 岩石系おには相当間隙径が 0.0003 cm 前後の小さい間隙の存在が16

土壌の物理性

第 154 号

よび分類③石油 · 多層系では比較的大きい間隙径の間隙(2023)

みを評価することとする．

のみが作り出されるのに対して，分類①間隙 · 多孔質系

各試料の飽和透水係数の測定結果から，透水性は資材

や分類④人工軽量培土の製造工程では小さな間隙も作り種類は限られているため，結果を一般化するためにはさC（平均 9.4 × 10−1 cm s−1 ），資材 D（8.3 × 10−1 cm s−1 ）が最も大きく，続いて資材 E（1.5 × 10−1 cm s−1 ）
，資材
−2
−1
−2
−1
F（7.7 × 10 cm s ），資材 G（1.8 × 10 cm s ），資材 A（9.3 × 10−3 cm s−1 ）の順となった．各資材の平均らに多くの建築物緑化培土についてデータを蓄積し，製で比較すると間隙率の大きさの順番と飽和透水係数の大法だけでなく原料が間隙径に影響を与える影響について

きさの順番が一致したが，資材 A に関しては，資材 E，Fも明らかにする必要がある．

に比べて間隙率が大きいにも関わらず飽和透水係数は小出されるという，製法と相当間隙径分布との関係性が示唆された．それぞれの分類に含まれる建築物緑化培土の3.3 実容積の測定による建築物緑化培土の間隙構造の評価

2.6，6.2，9.8，62 kPa の試料の体積含水率に炉乾後のさくなった．資材 A は資材 E，F に比べて相当間隙径が0.001 cm 以上の比較的大きな間隙体積も大きく，間隙径分布からは飽和透水係数も大きくなると予想される．資実容積（固相率）を加えた値と，実容積計を用いて測定されたその試料の実容積の関係を Fig. 3 に示す．
実容積計による実容積の測定では，測定対象となる試料を入れた試料室内に外部から空気を送り込み，送り込
んだ空気の量と試料室内の気圧の変化から試料室内の気相部分の体積を求め，実容積を算出する．このため，試料内の全ての気相が試料室内の空気と連続しており，測定の過程で気相のどの部分の気圧も一様に上昇すれば，実容積の測定値と固相率に体積含水率を加えた値は同じ値になるはずである．多くの試料についてはデータがほぼ 1 : 1 の直線の上に乗ったが，資材 F では実容積計による測定値の方が計算値より大きくなる傾向がみられた．
資材 F において固相率に体積含水率を加えた値より実容積が大きくなっていた理由として，実容積測定時の試
料室内の圧力変化が間隙内で孤立した空気の気圧に影響を与えなかった可能性，例えば多孔質体である資材 F の内部に存在する一部の小さな間隙が飽和時に封入空気を含み，この間隙が固相と液相により閉塞されてしまっていることが考えられる．一方，資材 A や資材 B では実容積による測定値の方が固相率に体積含水率を加えた値

Fig. 3 建築物緑化培土の固相率と体積含水率の和と実容積測定値の関係．
Relationship between sum of volumetric solid and liquid contents of architectural greening soils and materials.

より小さくなる傾向がみられた．このような建築物緑化
培土については，炉乾時の乾燥によって小さな間隙が収縮，閉塞し，炉乾試料の実容積測定において圧力が伝達されずに間隙として認識されなかった可能性がある．軽量化や加工のしやすさを優先したために，変形しやすく
なり排水や乾燥過程で間隙構造が変化するような建築物
緑化培土については，乾燥過程において間隙が閉塞し，同じポテンシャルでも体積含水率が異なることも示唆される．

3.4 建築物緑化培土の透水性に与える間隙径の影響
各試料の固相率から計算した間隙率と飽和透水係数の関係を Fig. 4 に示す．なお，本研究では予備試験において資材 A の透水係数が小さかったために変水位法を採用し，統一した方法で比較するために全ての試料に対して変水位法を採用したが，宮﨑ら（2011）によると

1.0 × 10−3 cm s−1 より大きい試料については定水位法が推奨されている．本研究では 1.0 × 10−3 cm s−1 より大きい飽和透水係数についても変水位法で測定しているた
め，測定値については参考値として，値の大小の傾向のFig. 4 建築物緑化培土の飽和透水係数．
Relationships between pore volume and saturated hydraulicconductivity of architectural greening soils and materials.

論文：壁面緑化のための建築物緑化用培土を対象とした保水性の測定による間隙径分布の評価

17

材 A の飽和透水係数が小さくなった理由としては，発泡により間隙径分布に特徴が生じている可能性が示唆されによって資材 A に作られた間隙が球形に近く，また不均た．また，あるポテンシャルにおける実容積と，炉乾後一に分布していたため，水移動の抵抗となる小さな径のの試料の実容積と炉乾重から求められた固相率と体積含

ポアネックが数多く存在した可能性や，間隙の屈曲度が水率の和を比較したところ，建築物緑化培土の内部に外他の建築物緑化培土内の間隙の屈曲度に比べて大きかっからの圧力の影響を受けない封入空気が存在する可能性

た可能性が考えられる．また，資材 A で間隙径の小さや，乾燥により間隙が閉塞する可能性などが示された．

かった試料（Fig. 1（a）および Fig. 2（a）の △）は透水

建築物緑化培土の飽和透水係数は約 100 ∼ 10−2 cm s−1

係数も小さく（1.1 × 10−3 cm s−1 ）なっていた．

の範囲であったが，発泡により間隙を作り出している建一般の土壌においては間隙の形状が不均一なため，間隙を毛管として近似しハーゲン · ポアズイユ則を用いて築物緑化培土を除き, 飽和透水係数の大きさの順番は間隙率の大きさの順番と同じであった．

間隙径から飽和流を説明することには限界があると報告

本研究で対象とした建築物緑化培土の製法と間隙径分されている（宮﨑ら, 2005）．本研究で対象とした建築物

布には一定の傾向がみられたが，その傾向が製法独自の緑化培土についても製法や原材料によって間隙径の分布ものであるのか，また製法の過程の条件や原料によってや，間隙の連続性，分岐の状況，屈曲度が異なり，単純

どのように分布が変わるかについては，今後さらに測定に間隙率や間隙径分布から飽和透水係数を予測すること

例を増やし確認する必要がある．また，本研究では間隙は難しいと考えられる．しかし，同様の製法であれば間を毛管と近似した解析によって間隙径分布を予測した隙の形状も近くなることが予想されるため，製法で同じが，顕微鏡を用いた観察などによる間隙の実際の大きさ分類に入る建築物緑化培土に関しては，間隙率，相当間との比較や間隙の形状やネットワークが建築物緑化培土

隙径の分布によって飽和透水係数の関係を予測できる可の物理性に与える影響について明らかにすることが今後能性がある．

の課題となる．

今回得られた建築物緑化培土の水分特性や透水性の情本研究では乾燥による間隙の変形が物理性に与える影報を用いて緑化環境に応じた建築物緑化培土を選定する

響についても示唆されたが，現場における温度変化や紫場合，例えば，屋内環境下の壁面で耐乾性の高くない観外線，微生物活動による建築物緑化培土の劣化について

葉植物を植栽するのであれば小さな間隙が多く保水性のも検証する必要がある．建築物緑化培土内部の水分量変高い資材 B，E，F を採用することが提案される．また，化や水移動を正確に予測するためには，サクションが 3

潅水装置がある屋外壁面で草花を中心に植栽するのであkPa 以下の飽和に近い領域での詳しい水分特性の把握もれば大きな間隙が多く保水性は小さくても透水性の大き今後の課題となる．

い資材 C，D を，耐乾性の異なる植物を混植するのであ謝辞

れば大小さまざまな間隙を含む資材 A を選定することも提案される．施工の予算や建築物緑化培土を固定する基礎部分の特性も考慮する必要があるが，水分特性曲線や本研究は令和元年 ∼ 令和 2 年 東京農業大学共同研究

飽和透水係数を参考に，それぞれの環境と緑化用植物の各種壁面緑化用資材の保水 · 透水性評価試験の支援を受好む水分領域に応じた建築物緑化培土を選ぶことで，低けた．

コストで植物の良好な生育状態を維持することが期待さ

引用文献

れる．

4. まとめ土壌物理研究会編 (1979): 土壌の物理性と植物生育, pp.

151–205.

本研究では壁面緑化用の建築物緑化培土を対象として，土壌物理学分野で用いられている手法を用いて保水性，透水性を測定し，建築物緑化培土の間隙径分布について検討した．
水分特性曲線からは，いくつかの建築物緑化培土は 0.3∼ 3 kPa で急激に体積含水率が低下することが明らかに

藤川智紀, 宮﨑 毅, 古川原琢 (2005): 廃材ガラスカレットを用いた土壌の透水性改良技術に関する研究. 第 6 回環境
地盤工学シンポジウム発表論文集, 193–198.
藤田 茂 (2012): 日本一くわしい屋上 · 壁面緑化, pp. 301–328.
エクスナレッジ, 東京．
国土交通省 (2021): 報道発表資料：魅力的な屋上緑化 · 壁

なった．間隙を毛管と仮定することで得られた相当間隙

面緑化事例が増加しています ∼ 令和 3 年

径分布から，今回対象とした建築物緑化培土を，ほとん

壁面緑化施工実績調査の結果 ∼. https://www.mlit.go.jp/

どの間隙の相対間隙径が 0.001 ∼ 0.01 cm と比較的大き

report/press/toshi10 hh 000431.html (2022 年 11 月 11 日

な間隙のみで構成されるグループと，0.0002 ∼ 0.001 cm

確認）の小さな間隙を含むグループに分けることができた．製法による分類で同じ分類に入る建築物緑化培土は間隙径分布の特徴でも同じグループに入る傾向があり，製法

全国屋上 ·

宮﨑 毅, 長谷川周一, 粕渕辰昭 (2005): 土壌物理学, pp. 18–

53. 朝倉出版, 東京．
宮﨑 毅, 西村拓 (2011): 土壌物理実験法, pp. 58–78. 東京大学出版会, 東京．

土壌の物理性

18

屋上開発研究会 (2014a): 新版 屋上緑化設計 · 施工ハンド
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屋上開発研究会 (2014b): 新版 屋上緑化設計 · 施工ハンド
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effect of compaction and shear deformation of saturated
soil on hydraulic conductivity. Soil and Tillage Research,

土の理工学性実験ガイド編集委員会 (1983): 土の理工学性実

要125: 23–29.

旨

建築物の屋上緑化や壁面緑化では多孔質で軽量な資材として，建築物緑化培土が用いられる．本研究では壁面緑化用の建築物緑化培土を対象として，水分特性から間隙径分布を評価することとした．測定の結果，いくつかの建築物緑化培土は，あるマトリックポテンシャルで急激に排水が生じることが確認された．水分特性曲線から推測される間隙径分布から，建築物緑化培土をほとんどの間隙の相対間隙径が0.001 ∼ 0.01 cm であり比較的大きな間隙のみで構成されるグループと，0.0002 ∼ 0.001 cm の小さな間隙を含むグループに分けることができた．製法による分類で同じ分類に入る建築物緑化培土は間隙径分布の特徴でも同じグループに入る傾向があった．発泡により間隙を作り出している建築物緑化培土を除き, 飽和透水係数の大きさの順番は間隙率の大きさの順番と同じであった．
キーワード：人工軽量培土，水分特性，飽和透水係数，間隙径ゎࠉㄝJ. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性LecturesNo. 154, p.19 ∼ 27 (2023)

一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解
関 勝寿 1 · 取出伸夫 2

Closed-form equations of unsaturated hydraulic conductivity
with general hydraulic conductivity model
Katsutoshi SEKI1 and Nobuo TORIDE2

1. はじめにを導いた．ここで p は間隙結合係数（tortuosity factor）とよばれるパラメータであり，多くの土壌における平均土壌の不飽和水分移動を解析する際には，マトリック
ポテンシャル水頭 h と体積含水率 θ との関係をあらわす
水分保持関数 θ (h) と，h および θ に依存する土壌の不飽和透水係数 K をそれぞれ関数として表現することが重要である．
水分保持関数 θ (h) は，飽和体積含水率 θs と残留体積
含水率 θr によって定義される飽和度 S によって，S(h) =(1)

圧を h > 0 とする表記（いわゆるサクション）を用いる．

1950 ∼ 1970 年代に水分保持曲線から不飽和透水係数を導出するモデルが多く提唱された．Burdine（1953）
は，S(h) と透水性の間に[ ∫ S(h)∫1[ ∫ S(h)0∫1h(S)−1 dS

0 h(S)

−1

]2

dS

(4)

も示した．Burdine と Mualem モデルそれぞれの物理的な意味合いについては，小杉（2007）に詳しく解説されと表記できる．なお，本稿では表記の簡便さのために負0K(h)Kr (h) == S(h)0.5
Ksている．

θ (h) − θrθs − θr

K(h)= S(h)2
Kr (h) =Ks

的な値として p = 0.5 を求め，

h(S)−2 dS]−20 h(S) dS(2)

Hoffmann-Riem et al.（1999）と Kosugi（1999）は，
Burdine モデルと Mualem モデルを一般化した Mualem
and Dagan（1978）に基づき次の一般化透水モデルを提
案した．

K(h)
Kr (h) == S(h) p
Ks[ ∫ S(h)0∫1h(S)−q dS−q
0 h(S) dS]r(5)

ここで， p，q，r はパラメータである．特定の水分保持関数に対してこの一般化透水モデルの積分を解析的にという関係が成立することを土壌間隙径分布のモデルと解いたものは，不飽和透水係数の閉形式解（closed-form

ハーゲン · ポアズイユの法則によって導いた．ここで，solution）とよばれ，Burdine モデル（ p = 2，q = 2，r = 1）
や Mualem モデル（ p = 0.5，q = 1，r = 2）をまとめて

Ks は飽和透水係数，Kr は相対透水係数である．Mualem（1976）は Burdine のモデルをベースとして，異なる間隙径の毛管が連結しているときの等価間隙径（equivalentpore radius）の仮定から，
K(h)Kr (h) == S(h) p
Ks[ ∫ S(h)0∫1h(S)−1 dS−10 h(S)]2dS

表現できる．本稿では，水分保持曲線−不飽和透水係数
連結モデルの透水モデルを区別する場合は，式（2）はBurdine，式（3）は Mualem，式（5）は General と表記
し，表記のない場合は式（5）の一般化透水モデルとする．
閉形式解による水分保持曲線−不飽和透水係数連結(3)1 Natural Science Laboratory, Toyo University, 5-28-20 Hakusan,

Bunkyo-ku, Tokyo 112-8606, Japan. Corresponding author. 関 勝寿, 東洋大学自然科学研究室

モデルの代表格が Mualem-van Genuchten モデルである（van Genuchten, 1980）．閉形式解の連結モデルは，少ないパラメータで保水性と透水性の両方を表現できるため，特に不飽和水分移動のシミュレーションにおいて有2 Graduate School of Bioresources, Mie University, 1577 Kurimamachiya-

用である．しかし，透水モデルの閉形式解の導出過程は，

cho Tsu, Mie 514-8507, Japan.
2023 年 5 月 8 日受稿 2023 年 6 月 25 日受理

モデルの仮定を確認したり，より利用のしやすいモデルへと改良したりする際に重要であるが，数学的な煩雑さ

土壌の物理性

20

第 154 号もあり，最近では閉形式解の導出を確認する機会は減っ(2023)

これを式（7）に代入して，ていると思われる．

B = A(0) = hb −q

そこで本稿では，van Genuchten モデルを中心としたλ

基本的な水分保持関数 S(h) に対する式（5）の水分保持曲線−不飽和透水係数連結モデルの閉形式解の導出方法(の取り組んだ線型結合モデルを紹介する．

Kr (h) = S(h) p

2． 基本モデル(=

Brooks and Corey（1964）モデル（以下，BC モデル），
van Genuchten モデル（VG モデル），Kosugi（1996）モデル（KO モデル）の 3 つを基本モデルとして, それぞれについて式（5）の閉形式解を導出する．
∫ S(h)

h(S)−q dS

(6)

0

とすると，

S(0) =(=∫ 1

B = A(0) =

h
hb
h
hb

h(S)−q dS(7))−r(λ +q))−pλ −r(λ +q)(13))−(p+r)λ −qr

Kr (S) =0hhb

また，h ≤ hb では Kr (h) = 1 である．これが，General −BC モデルの閉形式解である．式（9）と式（13）から K
を S の関数であらわすと,θ (0) − θr θs − θr==1
θs − θrθs − θrより(12)

したがって，式（8）より h > hb では，を解説する．そして，閉形式解の応用例として，著者ら

A(h) =

)−1
+1

(q

qr
K(S)
= S p+r+ λ
Ks

(14)

Brooks and Corey（1964）では，この式に p = 2，q = 2，
r = 1 を代入した Burdine–BC モデルの Kr = S3+2/λ が導出されている．Mualem–BC モデルでは，q = 1，r = 2
を代入した Kr = S p+2+2/λ となる．
2.2 VG モデルであるので式（5）は，次に，VG モデルの水分保持関数は，]rp A(h)Kr (h) = S(h)
B
[

[

]m
1
S(h) =
1 + (α h)n(8)と書くことができる．

2.1 BC モデル

ここで，α ，m，n はパラメータであり，α > 0，0 < m < 1，n > 0 である．

BC モデルの水分保持関数は，まずは式（15）を変形して h−q の式を得る．S(h) を S

( )−λ h(h > hb )hb
S(h) =
1(h ≤ hb )

と表して，

(9)
1 + (α h)n =ここで，hb ，λ はパラメータであり，hb > 0，λ > 0 である． h > hb において h を S の関数として求めると，

h(S) = hb S− λ

1

(10)

(α h)n =S1/m[(α h)−q =[h−q = α qq
λA(h) = hb −q
S dS
0
(
)−1
q
−q q
= hb
+1
S(h) λ +1
λ()−1 ( )−λ −qqh= hb −q
+1
λ
hb

(11)

1
S1/m

1 − S1/mとなるため，式（6）の A(h) を計算すると，∫ S(h)

(15)

S1/m

]q
n

(16)

1 − S1/m
] nq

1

Sm
1

1−Sm

この式から式（6）の積分を計算する．
ここで，一般に定積分の積分変数を y から x に変換す
るには，y = g(x) として，

解説：一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解∫ g(b)∫ b

f (y)dy =
g(a)

a

dy
f (g(x)) dxdx（ p = 0.5 の式が示されている），m = 1 − 2/n の Burdine–(17)が成立することを使う．S = xm と変数変換をすると式（6）と式（16）から，∫ S(h)

A(h) =
0

= αq

= αq

= αq

∫ S(h) m1

[

α
[

0

∫ S(h) m1

[

0

q

x
1−x

mx

]q
n

VG モデルとして，
[
(
) ]
1 m
Kr (h) = S(h)2 1 − 1 − S(h) m

く使われていることから，Mualem–VG モデルのことをdS

単に VG モデルとよぶことが多い．

VG モデルにおいて，α h ≫ 1 では水分保持関数の式（15）は λ = mn の BC モデルに近似され，また式（21）は，

dS
dx
dx
(18)

]q

Kr (h) ≈ mr α h−(p+r)mn−qr

n

mx

m−1

(24)

の閉形式解を示した．現在では Mualem–VG モデルが広n

1 − S1/mx
1−x∫ S(h) m1

]q

S1/m

21

(25)

dx
と近似される ．すなわち．α h ≫ 1 において log h ‒qn +m−10(1 − x)− qn

log K グラフの傾きは −(p + r)mn − qr となって λ = mnとしたときに BC 式と一致する（関，2022）．

dx

2.3 KO モデル

この式はこのままでは解析的に解くことはできないが，間隙径（間隙を毛管とみなしたときの半径）を ra とq/n+m−1 がゼロ，すなわち m = 1−q/n ならば x の指数部がゼロになり容易に積分できることを van Genuchten（1980）は示した．このときに，n > q となる．なお，
m = 1 − q/n の制限は数学的な利便性によるものであって物理的な意味はない（Hoffmann-Riem et al., 1999）．
m = 1 − q/n と定めたことにより，式（18）はして（一般化透水モデルの r と区別するために ra としA(h) = α q∫ S(h) m1
0

1

pore-size distribution function） f (ra ) を
f (ra ) = d θ /dra(26)によって定義する（Mualem, 1976）．すなわち， f (ra )dra
は間隙径が ra 以上 ra + dra 以下の間隙の単位体積あたりm(1 − x)m−1 dx

S(h) m= α q [−(1 − x)m ]0た），水分量変化に基づく間隙径分布関数（volumetricの体積である．KO モデルは，Brutsaert（1966）のように間隙径分布を対数正規分布で表現したモデルである．

(19)

[
]
1 m
= α q 1 − (1 − S(h) m )

すなわち，

[
]
θs − θr[ln(ra /rm )]2√ exp −f (ra ) =2σ 2ra σ 2π(27)

したがって，

B = A(0) = α q

このときに，γ を水と空気の間の表面張力，β を接触(20)

式（8）より General–VG モデルは，

) ]
[
(
1 m r
Kr (h) = S(h) p 1 − 1 − S(h) m(21)角，ρw を水の密度，g を重力加速度として，定数 C を
C = 2γ cos β /ρw g と定めれば，間隙径 ra と間隙水のマト
リックポテンシャル h の間には，毛管上昇のジュレンの式より（宮﨑ら，2005）h=

ここで m = 1 − q/n であることから式（15）の S，式（21）の Kr ともに q の関数である．General–VG の Kr (S) 表
記は

C
ra

(28)

という関係があるため，付録 A で示すように，KO モデ

[
(
) ]
1 m r
Kr (S) = S p 1 − 1 − S m

ルの水分保持関数(22)

van Genuchten（1980）は，m = 1 − 1/n の Mualem–VG
モデルとして

[
(
) ]
1 m 2
Kr (h) = S(h) p 1 − 1 − S(h) m(23)

S(h) = Q

 ln

(

h
hm
σ

) 


(29)

が導かれる．ここで，hm ，σ はパラメータで，hm > 0，

土壌の物理性

22

第 154 号

(2023)

σ > 0，Q(x) は標準正規分布の x から上側の確率（上側確率）z=

Q(x) = 1 − ϕ (x) =

( 2)
1
x
√ exp −
dx
2
2π

∫ ∞
x

(30)

y + qσ√2(38)

とおいて z2 を計算すると，−qσ y −

ただし ϕ (x) は標準正規分布の累積分布関数である（東y2q2 σ 2
=
− z2
2
2

(39)

京大学教養学部統計学教室, 1991）．Q(x) は Microsoft

Excel の norm.dist 関数で Q(x) = 1−norm.dist(x, 0, 1,
TRUE) と計算できる．また，Q(x) を誤差関数
2
erf(x) = √
π

∫ x

( )
exp x2 dx(31)0によってあらわすと，

[
(
)]
1
x
1 − erf √Q(x) =
22(32)が得られ，これを式（37）に代入して積分変数を y からz に変換すると，dy/dz =

√
2 より，

hm −q ∫ z(h)A(h) = − √
exp
2π ∞
hm −q
= − √ exp
π

(

(

)
q2 σ 2 2 dy
−z
dz
2
dz

)
(
)
q2 σ 2 ∫ z(h)exp −z2 dy
2
∞

(40)

式（31）と erf(∞) = 1 の関係を用いると，式（6）の積分変数を

(
ln
y=

h
hm

)
(33)

σ

によって S から y に変換すると，S = Q(y) であり．S = 0
において y = ∞ であるので，∫ y(h)

A(h) =∞( 2 2)
hm −q
q σ
exp
[1 − erf(z(h))]22A(h) =

さらに式（32）より，A(h) = hm
h−q

dS
dy
dy

(41)

−q

( 2 2)√q σ
Q( 2z(h))
exp
2

(42)

(34)
式（38）と式（33）を順に代入すると，式（33）より

h = hm exp(σ y)(35)であることと，式（30）から]( 2 2) [
ln
(h/h
)
σ
q
m
A(h) = hm −q exp
Q
+ qσ
2
σ
したがって，( 2)y
1
dS dQ(y)== − √ exp −
dy
dy
2
2π

(36)

であることから，式（35）と式（36）を式（34）に代入
すると，

B = A(0) = hm−q

( 2 2)
q σ
exp
2

)

y2
1 ∫ y(h) −q
A(h) = − √hm exp(−qσ y) exp −
dy
2
2π ∞
(
)
hm −q ∫ y(h)y2=−√exp −qσ y −
dy
2
2π ∞
(37)

(44)

式（8）より General–KO モデルの閉形式解は，

[ [
(

(43)

Kr (h) = S(h)pln (h/hm )
Q
+ qσ
σ

]]r
(45)

また，Kr を S の関数であらわすためには，Q の逆関数

Q−1 が利用できる．式（29）の逆関数は，
(
ln

さらに，
−1

Q (S) =

h
hm

σ

)
(46)

解説：一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解式（45）に代入すると，

23と変形できることから，[ []]r
Kr (S) = S p Q Q−1 (S) + qσ

∫ si (h)(47)

Q−1 は Microsoft Excel の正規分布の累積分布関数の逆 関 数 norm.inv 関 数 を 用 い て 計 算 す る こ と が で き ，
Q−1 (S) = norm.inv(1 − S, 0, 1) で あ る ．な お ，Kosugi（1996）は Mualem モ デ ル と Burdine モ デ ル ，Kosugi（1999）は式（5）の一般化透水モデルに対して間隙径の対数正規分布から式（45），式（47）を導出しているので参照されたい．

Ai (h) =0h(Si )−q dSi∫ 1

Bi = Ai (0) =0h(Si )−q dSi[

3. 線型結合モデル

水分保持関数を足し合わせた線形結合モデルに応用することが可能である．Durner（1994）は，複数の VG モデ
ルの水分保持関数の重み付き線形和(52)としたときに，式（8）より

K(h)Kr (h) == S(h) p
Ks

ここまで示した基本モデルの閉形式解は，それぞれの(51)∑i=1 wi Ai (h)k∑i=1 wi Bi
k

]r
(53)

サブモデルの式（51）と式（52）は，式（6）と式（7）と等しい．そのため，2.2 節の VG モデルと同様に式（49）から Ai (h) の計算ができ，式（53）の閉形式解を得ることができる．また，Priesack and Durner（2006）は，式（53）において r = 1 とすると，[kS(h) = ∑ wi Si (h)

(48)

i=1

p −1

Kr (h) = S(h) ηk]∑ wi Ai (h)

(54)

i=1

によって柔軟な水分保持曲線を表現した．ここで，k は使用する基本モデル（以降サブモデル）の数，i はサブモ
デル番号，wi は重み係数（0 < wi < 1 ∑ wi = 1），Si (h)は i 番目のサブモデルである．サブモデルにおける VGのように，透水性関数がサブモデルの関数 Ai の重み付き線形和となることを指摘した．ここで η = ∑ki=1 wi Bi であり，式（49）では η = ∑ki=1 wi αi である．

モデルの式（15）は，それぞれのパラメータがサブモデ

Seki et al.（2022）は，式（53）を発展させ，式（48）ルで異なるため，それぞれにサブモデル番号 i をつけて，において BC モデル，VG モデル，KO モデルの水分保持[1
Si (h) =1 + (αi h)ni関数の任意の組み合わせの線形モデルに対して，不飽和

]mi
(49)

透水係数の閉形式解を示した．Table 1 にその計算結果をまとめる．それぞれのサブモデルの Ai (h)，Bi は，対応する基本モデルの A(h)，B と等しい．そのため，BCと表記される．ここで，それぞれのサブモデルにおいて

mi = 1 − q/ni である．

に対しては，サブモデル番号 i をつけて表示してある．

Priesack and Durner（2006）は，式（48）と式（49）の線形和の水分保持関数に対して，式（5）の一般化透水モ
デルによる不飽和透水係数の閉形式解を導いた．式（6）は積分変数の変換によって，∫ S(h)

A(h) =
∫ h
∞

h−q

∫ h

h(S)−q dS=∞h= ∑i=1 wik

4. 一般化透水モデルの有用性

=∑

k
w
i=1 i

)

∑
∞

h−q

∫ si (h)0モデルと表記する．特に 2 つの同じモデルを重ねる場

ルの積分の式にあらわれる指数を共通の変数で与えるた

dSikw
i=1 i dh

∫ h

形和は，サブモデル番号を下付き文字で示して VG1 BC2

一般化透水モデルは，Burdine モデルと Mualem モデ

dS
dh
dh
(

−q

たとえば，VG モデルと BC モデルの水分保持関数の線

合は dual-モデルと称する．たとえば VG1 VG2 モデルは
dual-VG モデルと表記する．

0=

モデル，VG モデル，KO モデルのそれぞれのパラメータ

め，不飽和透水係数の閉形式解を統一して記述できる利

dh

dSi
dh
dh
−q

h(Si ) dSi(50)点がある．一方，Burdine モデルや Mualem モデルにおけるパラメータ値は，それぞれの物理的な考察に基づくものである．そのため，式（5）の p，q，r を変数とする
ことは，本来のパラメータ値の持つ物理的な意味を失う
ことにはなる．しかし，変数が増えることにより透水モ
デルの自由度を上げることでき，より実用的な式となる利点がある．

土壌の物理性

24

第 154 号

(2023)

Table 1 Brooks-Corey（BC），van Genuchten（VG），小杉（KO）モデルのサブ関数 Si (h) と Ai (h) と Bi ．
Sub-retention functions Si (h), and expression for Ai (h) and Bi for the BC, VG and KO models.
サブモデル

Si (h)
(

BC

h

)−λi

(h ≤ hbi )[1 + (αi h)ni ]−mimi = 1 − q/ni[KO((h > hbi )

hbi
1

VG

Ai (h)Q

ln(h/hmi )Bi

Hoffmann-Riem et al.（1999）は，式（23）の Mualem–
VG モデルや式（24）の Burdine–VG モデルのように q，r を固定するよりも，式（21）の General–VG モデルにおいて p，r を自由パラメータとすることで精度良く透水性を表現できるとした．Kosugi（1999）は，General–KO モ
デルにおいて p，q を自由パラメータとする有用性を示している．Seki et al.（2023）は，KO1 BC2 モデルでは pと q，dual-VG モデルでは p と r を自由パラメータとす
れば，多くの土壌の広い圧力範囲における不飽和透水係)−λi −q((h > hbi )

hbi

hbi

(h ≤ hbi )

Bi

[
(
)]mi
Bi 1 − 1 − S(h)1/mi

]

σi

h

Bi

[
Bi Q

ln(h/hmi )

σi

−q

q

λi

(
hmi −q exp



S(h)



S(hb )S′ (h) =



 1


Kr (h)
Kr (hb )Kr′ (h) =



 1

数に対して，どちらのモデルでも精度良くあらわせるこ

+1

αi q

]
+ q σi)−1q 2 σi 2)

2(h > hb )(55)(h ≤ hb )(h > hb )(56)(h ≤ hb )とを示した．なお，実測値からモデルのパラメータを決定するときは，水分保持曲線，不飽和透水係数の順に決修正関数では，h ≤ hb において飽和となり，h > hb にお定することが多い．dual-VG モデルを含む General–VG

ける S′ と Kr′ が h = hb で連続となるように修正前の関数モデルでは，S(h) と K(h) の両者が q の関数であるため，S(h) で q を決めると透水性関数の q を自由パラメータと全体を定数倍して補正する．式（55），式（56）の修正モ

できなくなることに注意が必要である．

et al.（2023）の線型結合モデルの修正モデルを与えることを付録 B に示す．

デルは，Vogel et al.（2001）の Mualem–VG モデル，Seki

5. 修正モデル
6. おわりにq = 1 の Mualem–VG モデルにおいて，n が 1 に近い
とき，飽和近傍で透水性曲線の傾きが極めて大きくなり，

本稿では，水分保持曲線−不飽和透水係数連結モデル

不飽和透水係数が飽和透水係数に対して不自然に小さくの一般化透水モデルに対して，広く用いられている BCなる問題がある．Vogel et al.（2001）は，仮想的な空気

モデル，VG モデル，KO モデルの水分保持関数から不侵入値 hb を与えて，h < hb において一定の飽和透水係数

飽和透水性係数の閉形式解を導出する方法を示した．本を与える修正 VG モデルを提案した．修正モデルでは，稿で示した計算手順にしたがえば，たとえば Excel に

hb に 1 cm 程度の小さな値を与えると，VG モデルの水分保持曲線の形はほぼ変えずに，透水性曲線の h < hb に

よって様々なモデルの水分保持曲線と透水性曲線を計おける急激な変化を抑制することができる．

る SWRC Fit や unsatﬁt といったプログラムにより実測

Seki et al.（2023）は，線型結合モデルにおいても ni が小さいときあるいは σi が大きいときには同様の問題が（Seki et al., 2023）．

算することができる．また，著者が作成して公開していされたデータからパラメータを決定することができる

生じ得るため，この修正モデルを線型結合モデルに適用

現在の不飽和水分移動のシミュレーションにおいてした式を示した．さらに一般的に，任意の水分保持関数

は，Mualem–VG モデ ルが最 も広 く 用 いら れて いる ．

S(h) と透水性関数 Kr (h) に対する修正モデルは，次の修正水分保持関数 S (h) と修正透水性関数 Kr′ (h) で与えら

HYDRUS に代表される汎用水分移動解析プログラム（Šimůnek et al., 2022）が手軽に利用できるようになったれる．

反面，透水モデルの仮定や限界などが検討されることは解説：一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解少なくなったと思われる．本稿で示した基本モデルの閉形式解の導出過程を確認すると同時に，本稿で引用した

x=

文献の議論を再確認することは，不飽和水分移動モデルのさらなる改良において重要と考える．

25

H − ln(hm ) ln (h/hm )
=
σ
σ

(62)

は標準正規分布 N(0,1) に従う（東京大学教養学部統計学
教室, 1991）．

付録 A

さて，式（1）と式（59）から，

KO モデルの間隙径分布の式（27）を導き，さらに式（28）を用いて水分保持関数の式（29) を導く．KO モデ
ルは，間隙径の自然対数 ln(ra ) を R としたときに，R が
平均 ln(rm )，標準偏差 σ の正規分布に従う，すなわちR ∼ N(ln(rm ), σ 2 ) としたモデルである．このときに raの確率分布を対数正規分布（lognormal distribution）と呼び（東京大学教養学部統計学教室, 1991），rm はその中央値で S(rm ) = 0.5 となる．R と ra の確率密度関数（probability density function）をそれぞれ PR (R)，Pr (ra )
とすると，

[

[R − ln rm ]2
1
PR (R) = √ exp −
2σ 2
σ 2π

S(ra ) =∫ ra1
θs − θr0

f (ra )dra

(63)

式（60）を式（63）に代入すると∫ ra

S(ra ) =Pr (ra )dra

0

(64)

この式の右辺は対数正規分布 ra の下側確率（累積分布関数）であるから，対応する正規分布 R ∼ N(ln(rm ), σ 2 ) の下側確率と等しく，∫ R]

S(R) =(57)

0

PR (R)dR(65)

この式の変数 R を H に変換すると，H の確率密度関数
を PH (H) と書けば，Pr (ra ) = PR (R)

dR
dra

∫ H

[

]
[ln(ra /rm )]2
1√ exp −=2σ 2
ra σ 2π

S(H) =
(58)

=−
=

H

∫ ra
0

f (ra )dra

∫ H

∞
∫ ∞

ここで，式（26）より θ は積分によって，

θ (ra ) = θr +∞PH (H)

(59)

dR
dH
dH

PH (H)dH(66)

PH (H)dH

さらに変数 H を x に変換すると，x の確率密度関数をPx (x) と書けば，
∫ ∞

∫1
∫1
と計算できる． 0 f (ra )dra = θs − θr かつ 0 Pr (ra )dra =1 であるから，

S(x) =x

Px (x)dx(67)

この式は標準正規分布の上側確率であるから式（30）のf (ra ) = (θs − θr )Pr (ra )(60)

Q(x) の定義と合致し，式（58）を式（60）に代入すると式（27）が得られる．
次に式（28）を用いて式（29) を導く．式（28）の両辺の対数を取ると，H = ln(h) とおいて，

H = ln(C) − R

S(x) = Q(x)(68)

したがって式（62）を代入すれば式（29）が導かれる．こ
こで h の分布，すなわち間隙水圧分布関数（pore capillary(61)

ここで正規分布に従う変数 R の一次関数であらわされる

pressure distribution function）（Kosugi, 1994）は，ra と同様に対数正規分布となり，hm がその中央値で S(hm ) = 0.5となる．

変数 H も正規分布に従い（東京大学教養学部統計学教室，

以上をまとめると，KO モデルは，間隙径の自然対数 R

1991），その平均は ln(C) − ln(rm ) = ln(C/rm ) = ln(hm )が正規分布に従うと定めることにより，間隙水圧の自然（hm は rm に対応する圧力水頭），標準偏差は σ ，すなわ

対数 H は R の一次関数であるため正規分布に従い，そち H ∼ N(ln(hm ), σ 2 ) である（式（57）に式（61）を代の標準化変数 x が標準正規分布に従う，というモデルで入することで確かめられる）．また，H の標準化変数 x

ある．

土壌の物理性

26

第 154 号

(2023)∑i=1 wi Si (h)k

付録 B

S′ (h) =(77)

式（55）と式（56）の修正モデルの一般形に対して

θm − θr k=∑ wi Si (h)θs − θr i=1

Vogel et al.（2001）の Mualem–VG モデルと Seki et al.
（2023）の線型結合モデルの修正モデルを確認する．
まずは，VG モデルの修正モデルでは，h > hb においS(hb )

式（53）を式（56）に代入すれば h > hb において，て，式（1），式（55）から，′

θs − θr
S(h)S(hb )

θ ′ (h) = θr +Kr (h) = S (h)(69)

ここで θm を[′p∑ki=1 wi Ai (h)∑ki=1 wi Ai (hb )

]r
(78)

式（77）と式（78）は Seki et al.（2022）の式と一致する．

θs − θr
S(hb )

θm = θr +(70)すなわち S(hb ) = 1 としたときの仮想的な θs の値として定義すると，式（69），式（70）から，

引用文献

Brooks, R.H. and Corey, A.T. (1964): Hydraulic properties ofporous media. Hydrology Papers 3. Colorado State Uni-θ ′ (h) = θr + (θm − θr )S(h)versity, Fort Collins, CO, USA.

(71)

Brutsaert, W. (1966): Probability laws for pore-size distributions. Soil Science, 101(2): 85–92.

したがって．VG モデルにおいては式（15）から，

θ ′ (h) = θr +

θm − θrm[1 + (α h)n ]Burdine, N.T. (1953): Relative permeability calculations frompore-size distribution data. Petroleum Transactions of the(72)

American Institute of Mining and Metallurgical Engineers,
198: 71–77.
Durner, W. (1994): Hydraulic conductivity estimation for soils

また，

with heterogeneous pore structure. Water Resources Re-

[

]
1 m

search, 30(2): 211–223.

F(h) = 1 − S(h) m(73)

Hoffmann-Riem, H., van Genuchten, M.Th. and Flühler, H.
(1999): A general model of the hydraulic conductivity ofとすると式（21）より，

unsaturated soils. In van Genuchten et al. (ed.) Proceedings of the International Workshop, Characterization andr

Kr (h) = S(h) [1 − F(h)]p(74)

measurement of the hydraulic properties of unsaturated
porous media., Riverside, CA. 22–24 Oct. 1997. Univer-となるから，この式と式（55），式（56）より h > hb において，Kr ′ (h) = S′ (h) p[

1 − F(h)1 − F(hb )sity of California, Riverside.
Kosugi, K. (1994): Three-parameter lognormal distribution
model for soil water retention. Water Resources Research,]r30(4): 891–901.

(75)

Kosugi, K. (1996): Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties. Water Resources Research,

ここで，Kr と F をそれぞれ S の関数とみなすと，

S′ (hb ) = 1 であるため，
Kr ′ (S′ ) = S′p[]
1 − F(S′ ) r
1 − F(1)conductivity for soils with lognormal pore-size distribution. Soil Science Society of America Journal, 63(2): 270–(76)

そして，式（72）と式（76）は Vogel et al.（2001）の式と一致する．
次に線型結合モデルにおいては，式（48），式（70）を式（55）に代入すれば h > hb において，32(9): 2697–2703.
Kosugi, K. (1999): General model for unsaturated hydraulic277.
小杉賢一郎 (2007): 古典を読む Y. Mualem 著 「不飽和多孔質体の透水係数を推定する新たなモデルについて」 なら
びに M.Th. van Genuchten 著 「不飽和土壌の透水係数を推定する閉形式解について」. 土壌の物理性, 106: 47–60.
宮﨑 毅, 長谷川周一, 粕渕辰昭 (2005): 土壌物理学, pp. 19–

20. 朝倉書店, 東京．

解説：一般化透水モデルによる不飽和透水係数の閉形式解
Mualem, Y. (1976): A new model for predicting the hy-

27hydraulic properties. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 71(1): 22–34.

draulic conductivity of unsaturated porous media. Water

Šimůnek, J., Šejna, M., Brunetti, G. and van Genuchten,

Resources Research, 12(3): 513–522.
Mualem, Y. and Dagan, G. (1978): Hydraulic conductivity

M.Th. (2022): The HYDRUS Software Package for Sim-of soils: Uniﬁed approach to the statistical models. Soil

ulating the One-, Two, and Three-Dimensional Movement

Science Society of America Journal, 42(3):392–395.

of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably Saturated

Priesack, E. and Durner, W. (2006): Closed-form expression

Media, Technical Manual I, Hydrus 1D, Version 5.0, pp.
334. PC Progress, Prague, Czech Republic.

for the multi-modal unsaturated conductivity function. Va-

東京大学教養学部統計学教室編 (1991): 統計学入門, pp.106–

dose Zone Journal, 5(1): 121–124.

107, p.121, p.128, p.280, 東京大学出版会, 東京．

関 勝寿 (2022): Burdine 透水モデルの再評価. 東洋大学紀要
自然科学篇, 66: 33–40．

van Genuchten, M.Th. (1980): A closed-form equation for

Seki, K., Toride, N. and van Genuchten, M.Th. (2022):

predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.

Closed-form hydraulic conductivity equations for multi-

Soil Science Society of America Journal, 44(5): 892–898.

modal unsaturated soil hydraulic properties. Vadose Zone

Vogel, T., van Genuchten, M.Th. and Cislerova, M. (2001):
Effect of the shape of the soil hydraulic functions near sat-

Journal, 21(1): e20168.
Seki, K., Toride, N. and van Genuchten, M.Th. (2023): Evaluation of a general model for multimodal unsaturated soil

要uration on variably-saturated ﬂow predictions, Advances
in Water Resources, 24(2): 133–144.

旨

水分保持曲線−不飽和透水係数連結モデルの Mualem モデルと Burdine モデルを一般化した一般化透水モデルに対して，Brooks and Corey モデル，van Genuchten モデル，Kosugi モデルの水分保持関数から不飽和透水性係数の閉形式解を導出する方法を解説した．さらに，線型結合モデルに対する不飽和透水係数の閉形式解の導出方法を示した．関連する議論として，一般化透水モデルの有用性を示し，また，飽和近傍で透水性曲線の傾きが極めて大きくなり，不飽和透水係数が飽和透水係数に対して不自然に小さくなることを避けるための修正式の一般式を示した．
キーワード：水分保持関数，透水性関数，閉形式解，一般化透水モデル，線型結合モデル

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性

Miscellaneous

No. 154 p.29 ∼ 32 (2023)

再訪：土壌の微細形態のフラクタル次元
宮本輝仁 1 · 久保寺秀夫 2

Revisiting the fractal dimension of soil micro morphology
Teruhito MIYAMOTO1 and Hideo KUBOTERA2

が，従来法とは異なる部分もあるようだ．そこで，九州

1. はじめに土壌構造を記述する方法の一つとして土壌断面内の固各地の黒ボク土地帯に分布する硬盤層の微細形態への適用を通して従来法と Bittelli et al.（2015）を比較した例を紹介する．

相と間隙の分布をフラクタル理論によって記述する方法

2. 土壌のフラクタル次元の求め方がある．フラクタル理論は Mandelbrot（1982）によって提唱されたもので，ユークリッド幾何学では記述できな
い不規則な物体の形状を記述できるという特徴がある．

2.1 従来法

フラクタル図形は全体と部分が自己相似になっており，

フラクタル次元を求める方法の一つにボックスカウン

特徴長さを持たないという性質がある．わが国でも広中

ティング法がある．この方法では粗視化の程度を変化さ（1985）や高安（1986）によってフラクタル理論が紹介せて図形のフラクタル次元を算出する．最初，特徴長さされ，その後，様々な分野で応用された．
から始まり，1990 年代には間隙分布や間隙表面積，粒L1 のボックスが選定され，対象とする図形を覆うのに必
要なボックスの個数として N1 が定義される．次に，形は同じであるが，最初のボックスより小さな特徴長さ L2径分布等の土壌物理特性の表記や土壌中のガスや微生物を持つボックスが選ばれる．この場合，図形を覆うのにの拡散移動や水分溶質移動などの土壌物理過程の表記等

必要なボックスの個数 N2 は増加する．さらにボックスへの応用が検討された（例えば，Perfect and Kay, 1995;の特徴長さ L を 0 に近づけていくと，図形を覆うのに必Giménez et al., 1997）．Hatano et al.（1992）は褐色森林

要なボックスの個数 N(L) はさらに増加する．ボックス

土，暗赤色土，疑似グライ土，黒ボク土，火山放出未熟土

カウンティング法によるフラクタル次元 D は次のようにの不攪乱土壌試料にメチレンブルー溶液を浸透させ，着定義される．

土壌科学へのフラクタル理論の応用も 1980 年代後半

色部分のフラクタル解析を行った．また，田村ら（1993）
はススキ原野，アカマツ林，落葉広葉樹林を対象に植生

D = lim

遷移が黒ボク土の微細形態に及ぼす影響を検討し，フラクタル解析も行った．また，根系構造へのフラクタル解析も行われ（例えば，Tatsumi et al., 1989; 筑紫 · 広田,1997），第 40 回土壌物理研究会シンポジウムでは「根系構造のとらえ方: フラクタル次元，空隙性およびマルチ
フラクタル」と題した講演が行われた（巽, 1999）．
Bittelli et al.（2015）の著した “Soil physics with python”には，土壌構造を記述する方法の一つとしてフラクタル解析が紹介され，フラクタル次元を算定する Python プ
ログラムコード（PSP boxCounting）が載せられている．
土壌のフラクタル次元を求めるためにボックスカウン
ティング法（box counting technique）が採用されている

log N(L)L→0 log(1/L)(1)

このため，L と N(L) のそれぞれの対数値をプロットした後，回帰直線を求め，その傾きから D 値を求めることが通常行われる．

2.2 Bittelli et al.（2015） によるフラクタル次元の求め方

Bittelli et al.（2015）は，L0 を任意の参照長さとするとフラクタル次元 D は次のように定義され，][log N(L)/N(L0)
D = lim
L→0log(L0 /L)(2)

L が小さなときは
1 農研機構農村工学研究部門．
2 農研機構農業環境研究部門．

2023 年 6 月 1 日受稿

2023 年 6 月 5 日受理

(

L0
L

)D
≈

N(L)
N(L0 )(3)

土壌の物理性

30

第 154 号（2023）

Fig. 1 耕盤層の微細形態（写真の短辺が 1mm）（a. ニガ土，b. かしの実層，c. バンバン，d. 花牟礼層，e. コラ）．

が成り立つことを用いてフラクタル次元を求める方法をボックスカウンティング法を適用した各硬盤層の土壌提示している．従来法と異なり，L と N(L) のそれぞれ薄片を Fig. 1 に示す．久保寺（2000）の中から土壌薄の対数値をプロットして，回帰直線を得る過程が省略さ

片写真をスキャナーでディジタル画像として取得した．

れ，逐次計算される D 値の収束を確認しながら 1 ピクセ

取得したディジタル画像を Adobe Photoshop を用いてルの時の D 値を採用する．

530×770 ピクセル前後まで画像解像度を下げた後，グレースケールに変換して用いた．これらのディジタル画

3. 土壌の微細形態への適用例

像を PSP boxCounting プログラムコードで読み込み，解析を行った． PSP boxCounting プログラムコードはボッ久保寺（2000）は九州各地の黒ボク土地帯に分布する

クスカウンティング法による複数のボックスサイズと個

硬盤層の特性を明らかにしている．研究対象とした硬盤数の関係を求める部分とその結果を利用して Bittelli et層は，阿蘇火山周辺に分布する埋没火山灰土壌の「ニガal.（2015） によりフラクタル次元を計算する部分から構

土」，雲仙火山周辺に分布する「かしの実層」，阿蘇外輪成されている．そのため，先に得られるボックスサイズ

山北東部に分布する「バンバン」，九重火山周辺に分布と個数の関係の出力値を用いて従来法の計算を行った．

する「花牟礼層」および開聞火山周辺に分布する「コラ」

ボックスカウンティング法による複数の L と N(L) のである。各地点の代表断面より試料採取を行い，一般理関係を求め，両対数グラフにプロットした例を Fig. 2 に化学性，元素組成，鉱物学的特性および微細形態を分析示す．
「かしの実層（a）」では全範囲のデータを対象に一した．微細形態の観察には土壌薄片を用いた．土壌薄片

つの回帰直線が得られた．その傾きから D 値は 1.828 とは風乾した試料に樹脂と硬化剤を浸透，加熱固化，切断

求まり，フラクタルの特徴を有していると考えられた．

後研磨して作成した．

これに対して「バンバン（b）」は L ＝ 0.012 mm 前後を境

資料：再訪：土壌の微細形態のフラクタル次元

31に，0.012 mm 以下では回帰直線の傾きから求められた

D 値は 1.703 でありフラクタルの特徴があった．一方，
0.012 mm 以上では D 値が 2.428 となりフラクタルではないと考えられた．このようなフラクタルの特性が観察できるスケール範囲があることについて波多野（2000）
も解説しており，従来法によりフラクタル次元を求める
時には注意が必要である．

Bittelli et al.（2015） により「かしの実層」のフラクタ
ル解析を行った例を示す（Fig. 3）．プログラムを実行す
ると Fig. 3 下のような解析結果がコンソール上に表示されるとともに Fig. 3 上のようなボックスサイズと個数の関係がプロットされる．解析に用いた「かしの実層」の画像は縦 777 ピクセル，横 531 ピクセルから成り，解析により得られた間隙率は 17.1 ％であった．初期のボックスサイズは縦横 200 ピクセルに設定され，そのサイズ
で画像全体を覆ったとき，空隙を含むボックスは 3 個であった．ボックスサイズを半分にしながら繰り返し空隙を含むボックスの個数を算定し，フラクタル次元を求めると最終的には 1.727 と求められた．

Bittelli et al.（2015）により求められたフラクタル次元は従来法で求めた値と比較して小さくなった．全ての硬盤層についても同様にフラクタル解析した結果を Table
Fig. 2 「かしの実層（a）」と「バンバン（b）」の回帰直線で1 に示す．その原因として（3）式の近似によりフラクタ

近似した例．

ル次元を求めていることが考えられるが，詳細は不明である．硬盤層で得られたフラクタル次元の範囲は従来法で 1.703 ∼ 1.867 であり，Bittelli et al.（2015）による方法で 1.622 ∼ 1.808 であった．Giménez et al.（1997）は文献で報告された間隙をもとに算出したフラクタル次元を整理しているが，本研究で扱った試料と同様なスケー
ル範囲で得られたフラクタル次元は 1.69 ∼ 1.85 であった．従来法と Bittelli et al.（2015）の方法で得られたフラクタル次元も，これとほぼ同様な範囲で得られておりどちらも妥当なものと判断された．

4. おわりにBittelli et al.（2015）の著した “Soil physics with python”には，これまでの土壌物理学の教科書では取り上げられることのなかったフラクタル解析が土壌構造を記述する方法の一つとして紹介されており，フラクタル次元を求めるプログラムコードも示されていたことをきっかけとして，土壌の微細形態のフラクタル次元について再訪してみた．フラクタルの概念を自然界に適用する方法の一つとしてボックスカウンティング法が考案され，土壌科学の分野においてもフラクタル次元を求めるのに利用されていることを再認識した．土壌科学においては当初，Fig. 3 PSP boxCounting プログラムコード（Bittelli et al.,2015）により「かしの実層」のフラクタル解析を行った結果．

フラクタル次元を求め自己相似性の評価等が盛んに行われたが，その後フラクタル幾何学モデルを用いて土壌構造のモデル化，モデル化した土壌構造をもとに土壌水分

土壌の物理性

32

第 154 号（2023）

Table 1 ２つの方法で得られたフラクタル次元．
硬盤層名

フラクタル次元（従来法）

フラクタル次元（Bittelli et al., 2015）

間隙率（%）

ニカ土

1.867
1.829
1.703
1.839
1.811

1.808
1.727
1.622
1.763
1.696

29.0
17.1
8.7
21.6
14.0

かしの実層
バンバン
花牟礼層
コラ

特性等の推定へと発展してきている．土壌構造に由来す

Hatano, R., Kawamura, N., Ikeda, J. and Sakuma, T. (1992):

る様々な物理特性を記述する方法の一つとして，更なる発展が期待される分野のように感じた．

Evaluation of the effect of morphological features of ﬂow

引用文献

Mandelbrot, B.B. (1982): The fractal geometry of nature, p.

paths on solute transport by using fractal dimensions ofmethylene blue staining pattern. Geoderma, 53: 31–44.
500. W.H. Freeman & Company, New York. (広中平祐監

Bittelli, M., Campbell, G.S. and Tomei, F. (2015): Soil physics
with python, p. 450. Oxford University Press, New York.
筑紫次郎, 広田 修 (1997): フラクタル生長モデルによる根系の形態形成. 農業土木学会論文集, 187: 17–22．

Giménez, D., Perfect, E., Rawls, W.J. and Pachepsky, Y.A.
(1997): Fractal models for predicting soil hydraulic properties: a review. Engineering Geology, 48: 161–183.
久保寺秀夫 (2000): 九州の火山灰土壌地帯に見られる硬盤層の特性に関する研究, p. 110. 東京大学学位論文．
波多野隆介 (2000): ペドメトリックス — その理論と応用 —2. 土の顔, ミクロで見てもマクロで見ても金太郎飴: フラ
クタル. 日本土壌肥料科学雑誌, 71(6): 914–919．

訳, フラクタル幾何学, 日経サイエンス, 1985)

Perfect, E. and Kay, B.D. (1995): Application of fractals insoil and tillage research: a review. Soil & Tillage Res., 36:
1–20.
高安秀樹 (1986): フラクタル, p. 186. 朝倉書店, 東京．
田村憲司, 永塚鎮男, 大羽 裕 (1993): 黒ボク土の微細形態に及ぼす植生遷移の影響. 日本土壌肥料学雑誌, 64(2):183–189．
巽 二郎 (1999): 根系構造のとらえ方: フラクタル次元, 空隙
性およびマルチフラクタル. 土壌の物理性, 82: 11–19．

Tatsumi, J., Yamauchi, A. and Kono, Y. (1989): Fractal analysis of plant root systems. Annals of Botany, 64: 499-503.

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性

Miscellaneous

No. 154 p.33 ∼ 35 (2023)

van Genuchten 博士のウルフ賞受賞を祝して取出伸夫 1

Celebrating Dr. van Genuchten’s Wolf Prize
Nobuo TORIDE1

本 年 度 の ウ ル フ 賞（Wolf Prize）の 農 学 分 野 に vanによる解析，さらに吸着に時間を要する非平衡吸着のGenuchten 博 士 が 選 出 さ れ た（https://wolffund.org.il/
2023/02/07/martinus-th-van-genuchten/）．本年度は，医学 1 名，農学 1 名，数学 1 名，化学 3 名，芸術 2 名の計 8 名の受賞であった．本学会員の多くの皆さんもお世話になっている van Genuchten 博士には，この場を借検討を行ったことは，特筆するべき業績である（取出,りて心から祝福したい．日頃，農学のメインストリームていたという話を何度か聞いた．研究テーマは不飽和から少し外れた立ち位置の土壌物理学をむしろ好んでい土中の水分移動モデルの構築であったが，その副産物がる私にとっては，正直，農学のノーベル賞とも言われる

VG モデルである．当時は，ご自身も水分保持曲線の空

ウルフ賞に土壌物理学から選出されたこと自体が驚きで気侵入圧付近を滑らかな曲線で表現できる関数に対しある．それほど van Genuchten 博士の業績が傑出していて， Mualem の不飽和透水係数モデルの解析解を得たて，また周辺分野の方々にも認められている証なのだとくらいの認識であったようである．不飽和透水係数モデ

思う．受賞理由は上記サイトに記載されている．本来な

ルの積分を解く過程で，導出を難しくしている項の指数

らば，van Genuchten 博士から受賞に際してのメッセー

部をゼロにする仮定を置いているが，物理的な根拠はな

2015; 2023）．
Princeton 時代は 3 年間と短いが，van Genuchten の当時を知る旧友と話す機会に同席すると，夕方になるとビールを飲みはじめ，夜中までコンピュータの前に座っジを頂きたいところであるが，150 号記念特集では土壌く，論文にはそれ以上の新しいアイデアは見当たらない
物理学への思いを書いて頂いた（van Genuchten, 2022）． （関 · 取出, 2023，（18）式）．ただし，もし私が導出する
そのエッセイを私なりに解釈しながら，van Genuchten
過程でこの仮定を思いつけるかと言えば，おそらく難し
博士（以下，博士は省略）の業績を振り返り，研究のいと思う．van Genuchten（2022）では，Jacob Dane 博

特徴や土壌物理学への貢献などの私見を述べる．多く

士の強い勧めで van Genuchten (1980) として論文とするの業績は，http://www.pc-progress.com/en/Default.aspx?

ことができ，その後の研究生活が大きく変化したこと

rien-van-genuchten から得られる．また，関連して取出（1996; 2015）も参照頂ければ幸いである．

を，「I became the presumed expert about multiphase soil

博士のポスドク研究員時代の不飽和水分移動モデル，

hydraulic properties, Pc-S curves, residual water contents,
pore-size distribution models, and so-on (which I never felt
relative to the pesticide transport work I did for my PhD．」と書かれている．もちろん，van Genuchten (1980) は，

その後の U.S. Salinity Laboratory（USSL）時代の水分 ·論理の展開が明解で，閉形式解の誘導過程のみならず，van Genuchten の研究は，New Mexico 州立大学の博士時代の土中の溶質移動，Princeton 大学の George Pinder

溶質移動モデルの発展に大別される．Princeton 時代の

van Genuchten の研究志向を知る上でもすばらしい論文

Mualem − van Genuchten モデル（以下 VG モデル）がである．

あまりに有名であるため，相対的に溶質移動研究はあCDE の動相 · 不動相モデル（MIM）の解析解を用いた

Princeton 時 代 に 習 得 し た 技 法 に 最 適 化 手 法 のLevenberg–Marquardt 法がある．パンチカードで Fortran を書いていた時代に，土壌物理学の分野で最初に最適化手法を導入したのは van Genuchten と思われる．おそらく，博士時代の溶質移動実験の MIM による解析の解析を行った．溶質の吸着特性を把握するためのトレー際に，パラメータ推定手法の必要性を痛感したことがサーとしてトリチウム濃度を測定したこと，また MIM

理由なのであろう．その後，VG モデルのパラメータ推まり知られていないが，ご自身の研究としては溶質移動に最も時間を割かれている．博士論文では，農薬の土カラムの移動実験に対して，移流分散式（CDE）と非平衡

1 Graduate School of Bioresources, Mie University ．

2023 年 6 月 29 日受稿

2023 年 7 月 3 日受理

定プログラム RETC，CDE のパラメータ推定プログラ
ム CXTFIT，また HYDRUS における VG モデルのパラメータ推定にはこの最適化手法が用いられた．

34

土壌の物理性

第 154 号（2023）

このように振り返ると，van Genuchten の研究の方向

けたエピソードが書かれているが，几帳面で丁寧な姿勢と手法は，博士時代とポスドク研究員時代に培われたとが質の高いレポートを生み，それが信頼されて広く利用

感じる．ご自身も研究者としてスタートする時期の重要されるのだと思う．

性を痛感されていて，van Genuchten（2022）では，現研究論文に用いるプログラムは，論文に用いた特定の在の若い研究者が常に忙しく，その上，多くの論文を書条件に対応すれば良いが，汎用化して公開するプログラ

くことが求められる状況を憂えて，「Still, one thing that

ムは，幅広い条件に対して高い完成度が求められる．加worries me is the stress that all this causes on especially
young scientist in the academic world. When I started mycareer, one good peer-reviewed publication per year was
thought to be sufﬁcient in many places.」と書かれている．

えて，マニュアル作りは，非常に手間のかかる作業であ

私は，ポスドク研究員として非平衡 CDE の解析解

やすい．また，すべてがハードコピーであった時代に，の整理を行った際に，van Genuchten の博士時代の手書

リクエストがあれば世界中にマニュアルを送る経費も大きのノートを順番に書き写すことを行った．私にとっ変であったと思う．こうした努力が実を結び，USSL のてこの作業は，ラプラス変換を用いた CDE の解法をプログラムは広く用いられるようになった．その後，ポ学んだこと以上に，van Genuchten の研究姿勢を知った

スドク研究員らによりプログラムやマニュアルは改訂さるが，通常は業績にはならない．しかし，1980 年代に

van Genuchten が書いたマニュアルは，モデル，パラメー
タ，プログラムなどが丁寧に整理されていてとても読みことが収穫であった．van Genuchten（2022）には，これていき，Jirka Šimůnek に引き継がれた HYDRUS は，のノートの作成に対して「I remember needing a lot of

土中の水分 · 溶質移動プログラムの標準ツールへと発展

time and patience to mathematically verify and program
those functions correctly.」と書かれている．私は，vanGenuchten が天才肌の人ではなく，毎日の努力の人でした．そして，水分移動特性モデルとしての VG モデルあることを知ることで，私でも貢献できることがあると前向きになれた（取出, 2015）．解析解の導出と確認の作業は，周囲の人から見れば単調で地味な作業に見えると思うが，「I was extremely fortunate in that I could

は，さらに広く用いられるようになった．
私は，1991 年から 1994 年に USSL に滞在したが，Jirka Šimůnek らの他のポスドク研究員が数値解析に取り組む中，Feike Leij と CDE の解析解に基づく逆解析プ
ログラム CXTFIT の改良に取り組んだ．私の仕事の進展が遅かったこともあり，van Genuchten からは，
「信頼でwork nearly always on the conceptual-mathematical partof things, with lots of help from others. I enjoyed things
so much that there was no difference for me in working
and studying a particular topic at work, or playing with the
problems at home on my free time.」とも書かれている．

きる解析ツールを提供することは，いくつかの論文を書

人それぞれ研究テーマと手法は異なるが，この楽しく夢の研究仲間とも知り合うことができた．私にとっては，中になれることを見つけることが，研究者としての発展

van Genuchten との出会いが財産である．

には必要不可欠なのであろう．

USSL 時代の 1980 年代は，van Genuchten 自身が水分· 溶質移動モデルを発展させた．そして 1990 年以降は，

くことよりも貢献は大きい」と何度も励まされことが思い出される．当時ですら「今さら解析解?」という雰囲気はあったが，その後，解析解に取り組んだことを自分自身の強みとすることができ，また CXTFIT を通して多く

VG モデルに関連しては，不飽和透水係数に関する国
際シンポジウムを 2 回，リバーサイドで開催している．

van Genuchten の特徴は，研究論文のみならず，多く

1989 年に「Indirect Methods of Estimating the Hydraulic
Properties of Unsaturated Soils」と題して開催したシンポジウムは，15 カ国から 120 人，1997 年に「Characterization and Measurement of the Hydraulic Properties of
Unsaturated Porous Media」と題して開催したシンポジウ
ムは，20 カ国から 220 人が参加した．それぞれのプロ
シーディングは，van Genuchten と Feike Leij が編集しのレポート，プログラムのマニュアルを書いている点でて，著者ともやりとりして校正を行ったが，非常に丁寧ある．この点は，ウルフ賞の受賞理由にも，「He not onlyな作業に出版が遅れた記憶がある．こうした努力が，今

published hundreds of scientiﬁc journal papers but wrote
user manuals of his many computer programs now being
used worldwide.」と書かれている．今でも引用されることが多い CDE の解析解をまとめた van Genuchten andAlves (1982) は，文章，数式のすべてがタイプライター

でも不飽和水分移動特性に関する情報が van Genuchtenの手打ちであるが，私がほぼすべての解を確認したとこ考になるものが多いので，お時間のあるときに一読してポスドク研究員や訪問研究員との共同研究が増え，その後は，現在に至るまで，生涯現役として活躍されている．
これは，ご本人の能力，人柄，研究志向や土壌物理への思いなどの賜物なのだと思うが，私が考える特筆すべき点を以下に挙げてみる．

に集まる理由なのであろう．このプロシーディングは貴重な資料であるが現在は手に入れることが難しいので，近いうちに pdf 化して冒頭に示した業績リストに加えてもらう予定である．改めて読み返してみると，今でも参ろ，小さなミスも見つけられなかった．van Genuchten

頂きたい．また，卓越した編集能力は，2002 年に刊行

（2022）には，数学の公式集で最も広く用いられているされた Vadose Zone Journal（VZJ）の初代編集長としてAbramowitz and Stegun （1970）のミスプリントを見つ

10 年近く発揮された（取出, 2015）．VZJ の現在は，vanvan Genuchten 博士のウルフ賞受賞を祝して

35

引用文献

Genuchten の貢献がなければ達成されなかったことは間違いない．
以上振り返ると，今更ではあるが，van Genuchten ならではの貢献を 50 年以上にわたり続けてきたことをAbramowitz, M. and Stegun, I.A. (eds.) (1970): Handbook ofmathematical functions. Dover, New York.

再確認できる．土壌物理学からのウルフ賞には，van

関 勝寿 · 取出伸夫 (2023): 一般化透水モデルによる不飽和

Genuchten しかいないと言い切っても良いと思う．私はお世話になった年月を通して，van Genuchten が好きな

取出伸夫 (1996): 南カリフォルニアでの 4 年間

ことに集中して取り組む姿をみてきた．また，若い研究者を育てながら究極的には土壌物理学に貢献することに重きを置かれていると感じてきた．その結果，自然と

van Genuchten の周りには人が集まり，多くの業績が生まれてきたのだと思う．関連して，「大きなプロジェク
トはトップに立つ研究者の業績にはなるが，若い人材を育てない」とよく言われていた．現在，我が国でも研究の重点化が進められていて，拠点となる研究機関に大型予算が配分されるようになってきている．土壌物理学会
だけでこの流れは止められないだろうが，大型予算が若い人材の育成に役立っているかは会員の皆で考えること

透水係数の閉形式解. 土壌の物理性, 154: 19–27．

Salinity

Laboratory での滞在を振り返って. 土壌の物理性, 73:
59–61.
取出伸夫 (2015): Nielsen 博士と van Genuchten 博士との出会い. 土壌の物理性, 131: 1–4.
取出伸夫 (2023): 不均一な土中の溶質移動と動相不動相モデル. 地下水学会誌, 65: 167–176.

van Genuchten, M.Th. (1980): A closed-form equation forpredicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.
Soil Science Society of America Journal, 44(5): 892–898.
van Genuchten, M.Th. and Alves, W.J. (1982): Analytical solutions of the one-dimensional convective-dispersive solute transport equation. Techn. Bull. 1661, p. 151. Agricul-はできると思う．van Genuchten（2022）に書かれている

tural Research Service, U.S. Department of Agriculture.

思いにそのヒントはあると思う．また，拙稿が少しでもvan Genuchten, R. (2022): The evolving world of soil physics.

参考になれれば幸いである．

土壌の物理性, 150: 7–10.

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性

Miscellaneous

No. 154 p.37 ∼ 39 (2023)

土壌物理学若手研究者勉強会の活動紹介
青木伸輔 1 · 佐藤直人 2 · 杉本卓也 3 · 伊東雄樹 4 · 加藤千尋 5 · 小島悠揮 6

Activities of Soil-physicist Spontaneous Studying Group (SSSG)
Shinsuke AOKI1 , Naoto SATO2 , Takuya SUGIMOTO3 , Yuki ITO4 , Chihiro KATO5 , Yuki KOJIMA6

新型コロナウイルス（COVID-19）が感染拡大していアすれば，海外滞在研究者の参加も可能となった．実際

た 2020 年の冬に「土壌物理学若手研究者勉強会」を立に勉強会設立当時，青木と伊東はイスラエルの Volcani

ち上げ，活動を続けてきたので報告する．

Center でポスドクをしていた． 勉強会メンバーに海外滞筆者らは COVID-19 の感染拡大以前から若手研究者を在者が加わったことにより，勉強のみでなく，海外滞在主体とした勉強会設立の機会をうかがっていた．学生時

者の研究や環境，生活についての情報を日本の研究者と代であれば研究室や比較的近い他大学などに志を同じく共有することも可能になった．海外滞在者からの視点でする仲間がおり，共に勉強する時間を取りやすかった．

は，本勉強会が未曾有の環境に置かれた精神的ストレス

しかし，博士課程修了後の若手研究者には教科書をじっへの緩和にもつながったことをここに述べておきたい．

くりと読み込んだ勉強や議論を一緒にできる人がなかな

土壌物理学の若手研究者の集いではあるものの，土壌か近くにいない，という壁があった．とはいえ，1 人では物理学ではなく周辺分野の勉強を進めることにした．土

教科書を読破するエネルギーや時間が限られる．こうし壌物理学を活用できそうな他分野を知ることで，研究のた危機感の中，オンライン会議ツールの普及と学生時代

ネタ探しにも繋げたいと考えたためである．差し当たっからのつながりを活かし，本勉強会の立ち上げへと至っては地球化学コード PHREEQC の習得を目指すことにた．対面での開催しか考えられなかった当時は所属の異し，その前段階として土壌化学の勉強から始めることになる研究者たちが頻繁に集合することに難しさも覚えてした．土壌化学および PHREEQC の勉強が一段落した

おり，任期付きで所属が頻繁に変わる事もある若手研究

あとは数値シミュレーションやマイコンなどを使った電者を集めた勉強会の実現に苦慮していた．

子工作など，方向性を絞らずに様々な分野を対象として

その折，世界はコロナ禍に見舞われた．多くの人々のきた．これまで勉強会で扱った教科書のリストを Table

行動の自由が奪われ，研究者もこれに漏れることはな

1 にまとめた．Table 1 にはそれぞれの教科書の読破にかかった．対面で顔を合わせる機会が激減した一方で，オかった勉強会の回数も示した．勉強会の教材選択は参加

ンライン会議ツールの浸透が物理的な距離を気にしな者で教材のアイデアを持ち寄り，相談してから次のテー

い打ち合わせ，議論の場を設けやすくした．このようなマの勉強会に移行する形式をとっている．過去に提案さオンライン会議ツールの急速な普及に背中を押された

れた案には農業検定などの資格勉強，プログラミング言

かたちで本勉強会（土壌物理学若手研究者勉強会，英語

語 Julia の勉強，教科書の執筆などがある．これを 1 つで Soil-physicist Spontaneous Studying Group, 頭文字をの教科書を終える度に繰り返している点はこの勉強会のとって SSSG と名付けた） は開始されることとなった．

特色と考えている．

オンライン会議ツールを使うことで，時差の問題をクリ

勉強会は教科書の輪読，ソフトウェア・ハードウェアを使うものは手を動かし，実践しながら進めてきた．教

1 Faculty of Agriculture, Kagawa University, 2393 Ikenobe, Miki, Kagawa, 761-0795, Japan, Corresponding author: 青木伸輔，香川大学農学部．
2 School of Agriculture,

Meiji University, 1-1-1 Higashi-Mita, Tama,
Kawasaki, Kanagawa, 214-8571, Japan
3 Institute of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba, 11-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki, 305-8572, Japan.
4 Technology Research Institute, Obayashi Corporation, 4-640 Shimokiyoto, Kiyose, Tokyo, 204-8558, Japan.
5 Faculty of Agriculture and Life Science, Hirosaki University, 3 Bunkyocho, Hirosaki, Aomori, 036-8561, Japan.
6 Faculty of Engineering, Gifu University, 1-1 Yanagido, Gifu, Gifu, 5011193, Japan.
2023 年 5 月 30 日受稿 2023 年 6 月 2 日受理

科書の輪読では 1 巡程度の勉強会開催日と担当者を決め，担当者は予習し，レジュメにまとめて勉強会に臨む．
勉強会当日はレジュメをもとに進め，担当者が説明しながら参加者が理解し難い点などを適宜議論する．なかな
か予定通りに進めることは難しいが担当者以外も補完しながら進めてきた．一方，シミュレーションなどのソフ
トウェアを扱う教科書では担当者が教科書の内容を予習して臨むことで，教科書内で間違えやすい部分を抽出しておく．ソフトウェアのバージョン違いによるエラーな土壌の物理性38

第 154 号（2023）

Table 1 これまで勉強会で扱った教科書（欠けている回は教科書の相談）．
教科書

著者

出版

勉強会形式

G. H. Bolt 著
第1回〜

第 17 回

岩田進午監修・
土壌の化学

2020/11/2

2021/7/2

第 18 回

第 27 回

初心者のための PHREEQC

2021/10/20による反応解析入門

第 34 回OpenFOAM による熱移動と2022/2/10

流れの数値解析三輪睿太郎・

和訳書 学会出版センター

輪読

井上隆弘・
陽 捷行 訳〜

2021/7/16

第 29 回〜

2021/11/26

第 35 回〜

2022/2/24

第 51 回

2022/10/3

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所 千晴

和書

R&D 支援センター ソフトウェア

和書学会森北出版

ソフトウェア

和書

技術評論社

電子工作

和書

朝倉書店

輪読

一般社団法人オープン CAE
学会

下島健彦

田中丸治哉・
第 54 回〜

現在

地域環境水文学

2022/11/18

大槻恭一・
近森秀高・
諸泉利嗣

どもあり，勉強会の進行を円滑にする役割を負っている．

はなく，役立ったかは定かではない．勉強会を通してオ

教科書にプログラムが書かれている場合はサンプルが配

ンライン会議ツールの利用に慣れたことはもちろん，教布されている場合でも自分で記述するように努めた．内材の中で必要になるパソコン上での仮想環境の構築など

容によっては担当者を決めないこともあり，勉強会当日

新たなツールとの出会いにもつながった．

に「ああでもないこうでもない」と話しながら手を動かすこともあった．

また，各回の最後には雑多な近況報告（家庭のことを含む，家電ネタが人気）や情報交換の時間を確保して終オンライン会議ツールによる勉強会には利点が多数えるようにしている．作業効率化などに関する情報共有あった．不慣れなソフトウェアを扱う場合，自分の作業に使われることもあった．先輩研究者からアドバイスを

画面を共有することで口では伝え難い機能（ボタンの位置など）を視覚的に実演によって伝えることができる

もらえる時間ともなっており，後輩たちは大きな恩恵にあずかっている．海外滞在者が居るときは海外のコロナ（Fig. 1）．タブレットなどを使えば図や数式などをその禍の状況や，日本では体験できないような気象や文化の場で描きながら説明することも可能であった（Fig. 2）．

話も聞くことができた．

また，プログラムのコーディングが多い回では画面を共

まだまだ手探りであり，2 年以上続いてきた本勉強会有することで複数の眼でエラーの箇所を発見できたことの今後も不透明である．各自の業務に追われる中での日が度々あった．発表者側と聴衆側の双方向の画面共有が程調整や準備を含め，大変ではあるが各々にとって良い

簡単に行えるようになったことは，対面式の講義やセミ機会となっているので続けていきたい．また，世代を問ナー，学会などに比べて優れた点である．ビデオ会議でわず，定期的に勉強会を開催しているグループがあればは欠席者が居る場合に勉強会を録画して保存・共有した情報交換などの場を持ちたいと考えているので，連絡をが，日々業務に追われる中で録画を視聴するのは簡単で頂けたら幸いである．

資料：土壌物理学若手研究者勉強会の活動紹介

Fig. 1 OpenFOAM の操作を議論しながら進める様子．

Fig. 2 図や数式を描きながら議論をする様子．

39

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性

Miscellaneous

No. 154, p.41∼ 42 (2023)

2022 年度における土壌物理学会関連の博士論文 · 修士論文の題目
土壌の物理性編集委員会
土壌の物理性では，大学機関の研究動向の紹介および会員間の研究交流の促進を目的として，土壌物理学会会員の研究室に所属する大学院生の博士論文，修士論文の題目を収集しました．

北海道大学 / 農学院 / 地域環境学ユニット

筑波大学 / 生命地球科学研究群博士課程（前期）

土壌保全学研究室/ 環境科学学位プログラム

1）博論 /Md. Imam Hossain/Inﬂuence of Dissolved Organic Matter on the analysis of a solution of anionicsurfactant, Dodecylbenzenesulfonate
2）修 論 / 朱 顔（Zhu, Yan）/Rice growth and Nitrogen dynamics with frequent inter-tillage weeding in
paddy ﬁeld without fertilizers and agricultural chemicals from 2018 to 2022
3）修論 / 池田祐真（Ikeda, Yuma）/ 北海道の醸造用ブ
ドウ園における土壌改良に関する研究

土壌環境化学研究室

1）修論 / 濱田ゆみ（Hamada, Yumi）/ 赤色土の諸性質に及ぼすバガス廃菌床施用の効果

2）修論 / 劉 司融（Liu, Sirong）/ 鉱山跡地における異なる植生下の土壌品質評価

筑波大学 / 生命環境科学研究科博士課程（後期）；生命地球科学研究群博士課程（前期）（指導教員（主査）：足立泰久）

北海道大学 / 農学院 / 地域環境学ユニット
農業土木学研究室

1）修論 / 堀内空汰（Horiuchi, Kuta）/ 泥炭地の農地利用と地盤沈下に関する研究

1）博 論 /Saha Santanu/Electrokinetic Phenomena of
Colloid Polymer Complex and Flocs（コロイド高分子複合体とフロックの界面動電現象）

2）修論 /Ju Zheng/Effects of pH and Dosage of Polyaluminium Chloride on Initial-stage Kinetics of Flocculation of Polystyrene Latex Particles（初期段階におけるポリスチレンラテックスの凝集速度に対す
るポリ塩化アルミニウム（PAC）濃度および pH の効果）

筑波大学 / 生命環境科学研究科博士課程（後期）/ 生物圏資源科学専攻
土壌環境化学研究室

1）博論 /Peng Xinhao/Soil development with vegetation
recovery after the 2000-Year eruption on Miyake-Jima
Island（三宅島 2000 年噴火後の植生回復に伴う土壌の発達）

2）博論 / 渋澤孝雄（Shibusawa, Takao）/ 伝統的農法における落ち葉堆肥長期連用畑地土壌の特徴

3）博論 /Narangerel Saruul/Characteristics of soils accumulated with calcium carbonates in Mongolia（モンゴル国における炭酸カルシウムの集積した土壌の特徴）

3）修 論 /Duan Lifan/Particle-induced Aggregation by
Adsorption of Oppositely Charged Small Particles（反対符号の小粒子の付着によって誘発されるコロイドの凝集）東京大学大学院 / 農学生命科学研究科 / 生物 · 環境工学
専攻
環境地水学研究室

1）修論 / 仲宗根瑠偉（Nakasone, Rui）/ 水ストレスがダイズの Cs 吸収に与える影響
2）修論 / 東陸太郎（Higashi, Rikutaro）/ 陽イオン交換
反応が固液界面近傍におけるコロイド挙動に与える影響

土壌の物理性

423）修論 / 西村絢人（Nishimura, Ayato）/ 土壌の乾燥と再湿潤が土壌呼吸に与える影響

4）修論 / 北島 優（Kitajima, Suguru）/ バイオ炭の添加が土壌の締固めと水理学的性質に与える影響

第 154 号

(2023)

三重大学大学院 / 生物資源学研究科 / 共生環境学専攻
土壌圏循環学研究室

1）修論 / 阪口百合子（Sakaguchi, Yuriko）/ 水田土中の有機物分解と窒素・炭素成分の反応移動モデルについて東京大学大学院 / 農学生命科学研究科 / 生物 · 環境工学
専攻
農地環境工学研究室

1）博論 / 久保田滋裕（Kubota, Shigehiro）/ 過湿環境下の農地における土壌−植物−大気間の水移動に関する研究

岡山大学 / 環境生命科学研究科 / 社会基盤環境学専攻（指導教員：森 也寸志）

1）修論 / 井原崚貴 (Ihara, Ryoki )/ 古代地球の陸域表層における団粒形成プロセスの解明に関する研究

2）修論 / 小堀壮真 (Kobori, Soma )/ 人工マクロポアに
新潟大学 / 自然科学研究科 / 環境科学専攻

よる下方浸透促進と植物バイオマスの増加

農地工学研究室

1）修論 / 砂塚大気（Sunazuka, Taiki）/UAV を用いた汎用化水田における地下灌漑システムの影響評価

鳥取大学大学院 / 持続性社会創生科学研究科/ 国際乾燥地科学専攻
地圏環境保全学分野

明治大学 / 農学研究科 / 農学専攻
土地資源学研究室（指導教員：登尾浩助）

1）博論 / 丸尾裕一（Maruo, Yuichi）/ 低重力下におけ

1）修論 / 清水 皓平（Shimizu, Kohei）/ 物理センサ群を用いた樹木の水分状態指標の評価と水・塩ストレスに対する応答る不飽和多孔質体中の浸潤速度低下機構の解明

2）博論 / 澁谷和樹（Shibuya, Kazuki）/ 農作物の凍霜害リスクを決定する気象環境

3）修論 / 後藤優治（Goto, Yuji）/ 温帯水田におけるイ
ネ生育段階ごとのメタンガス動態

4）修論 / 湯 晨晨（Tang, ChengCheng）/ 北太平洋における溶存メタン・二酸化炭素の解析

5）修論 / 関航太郎（Seki, Kotaro）/ 様々な条件下の水田においてイネ根の通気組織の発達が温室効果ガス
フラックスに与える効果

鳥取大学大学院 / 持続性社会創生科学研究科/ 国際乾燥地科学専攻
灌漑排水学分野

1）修論 / 小松大騎（Komatsu, Daiki）/ Salinity management in capillary-driven automatic irrigation systems
using numerical models

6）修論 / 人見晋貴（Hitomi, Shinki）/ 低重力環境下での作物栽培に用いる人工培地の定量的評価
長崎大学 / 水産 · 環境科学総合研究科
岐阜大学 / 大学院自然科学技術研究科/ 生物生産環境科学専攻（指導教員：西村直正）
1）修論 / 鳥居青波（Torii, Aoba）/ 圧力変化に伴う土塊の崩壊現象のメカニズムに関する研究

岐阜大学 / 大学院自然科学技術研究科/ 環境社会基盤工学専攻（指導教員：小島悠揮）
1）修論 / 谷川原龍之介（Tanigawara, Ryunosuke）/ 汚
染履歴が異なる油汚染土壌の水理特性と土中油分存
在形態との関連性評価/ 環境科学専攻（修士）· 環境海洋資源学専攻（博士）
環境地下水学研究室

1）博論 / 張田田（Zhang, Tiantian）/The efﬁciency ofthe solar PV industry and determinants of competitiveness
2）修論 / 陳京鑫（Chen, Jingxin）/ 阿蘇カルデラ地域の水循環解析

バイアル瓶脱気装置セット（アクリル製）
EN-1004

特徴・100mLまでのバイアル瓶を素早く容易に減圧状態にする事ができます（例：15mLバイアル瓶だと、約30本を同時に処理できます）
・消耗品はほとんど無く、破損時も部品交換ができます
セット内容
・バイアル瓶脱気装置本体（真空ゲージ・ミニボールバルブ×2付）
・真空ポンプセット（真空ホース・オイル・オイルミストトラップ付）

ディスクパーミアメーター（負圧浸入計）
EN-2002
ディスクパーミアメーターは、土壌表面に負圧をかけ、フィールドの浸入現象を明らかにする装置です。測定原理に忠実に、持ち運びが容易で安価な製品を提供します。
ディスクパーミアメーターの特長
・亀裂の影響のない浸入現象を測定できる
・短時間、少量の水で測定が終わる
・飽和近くの不飽和透水係数が予測できる製造・販売元（有）エンドウ理化〒001-0910 北海道札幌市北区新琴似10条7丁目3-16☎（011）763-1088
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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
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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 154, p.45 ∼ 46 (2023)

石垣島サトウキビ畑における研究を振り返って
岡香菜子 1

1. はじめにを確認し，畝間で採土することは大変な苦労でした．約

土壌の物理性第 150 号に掲載の「不耕起栽培と人工マ

2 日間，汗だくで深さ 30 cm の穴を掘り，コアサンプル

クロポア導入が石垣島サトウキビ畑における土壌保水とを取りました．コアサンプルを取ることは得意になりま

有機物蓄積へ与える効果」にて，学会賞（論文賞）を頂戴した．サトウキビが小さいうちは楽なように思いました

したことを機に，この度「土粒子」へ執筆する機会をいが，土が乾燥していることもあり，シャベルを刺すのもただきました．上記の論文は，卒業論文の内容を基にま一苦労です．幸い台風が直撃することはありませんでし

とめたものです．修士論文については，卒業論文の内容

たが，時には雨に打たれながら，作業を行いました．疲を発展させ，線状型マクロポアが赤土流出抑制対策に与れては立ち上がり，遠くに見える青い海を見て，休憩し，える効果の研究を行いました．そこで，石垣島サトウキ

晩御飯を楽しみにしたものです．余談ですが，圃場近く

ビ畑における研究を振り返り，室内実験 · 現地調査 · 現の水溜めに，何十匹もの大きなカエルがいました．それ

地実験の苦労と成長を書かせていただこうと思います．

がオオヒキガエルという外来種だと聞き，驚きました．

2. 室内実験における苦労と成長強毒を持つことから，イリオモテヤマネコ等の在来種へ

石垣島の圃場から採取した土壌の物理化学的特性のの影響が懸念されているようです．講義で何度も外来種

データ整理 · 収集のため，含水比測定，有機物量測定，粒が生態系に及ぼす影響について学んできましたが，百聞度試験，保水試験，透水試験等，一式の試験を実施しまは一見に如かずと言うとおり，私の中では大きなインパした．膨大な量の試料に気が遠くなりながら，時には夜クトがあり，現地に行き，実際に目にすることの重要さ

中まで試験を実施しました．特に苦労したのは粒度試験

を実感しました．

です．ふるい分け試験ではなく，レーザ回折式粒子径分

現地調査は，時間に余裕を持って実施していたため，

布測定装置を用いて試験を行いました．もちろんふるい

順調に調査が進んだ際には，空港に戻る前にいくつか観分け試験に比べると効率的に行うことができますが，そ光地をまわることもできました．森先生と研究室の同僚

れでも測定装置の操作方法を習得するまでには時間がかと石垣島の観光名所をほとんど回ることができたのではかりましたし，全ての試料の試験を終えるまでにかなりないかと思います．沖縄名物のアイスを食べたり，川平の時間を要しました．粒度試験においては，研究室で一湾でエメラルドグリーンの海と白い砂浜を眺めたり，石番詳しいといえるまでになったと思います．また，粒度

垣島最北端の平久保崎で強風に吹かれたり，泥だらけの分析機の洗浄のため，大量のイオン交換水が必要でした

現地調査を乗り越えた先のご褒美は格別でした．晩御飯が，何度も実験室の床をイオン交換水で水浸しにしましはいつも沖縄料理が食べられる居酒屋に行っていました．夜な夜な実験室の床を掃除したことは今も忘れませた．もちろん沖縄料理が美味しいのですが，早く入店すん．膨大な試料の実験を行っても，有意な差が表れるもるとタイムサービスがあり，料理やお酒が安く，石垣島のは多くはなく，土というマクロな世界の難しさを実感

クオリティに万歳でした．

しました．

4. 現地実験における苦労と成長

3. 現地調査における苦労と成長とご褒美

室内実験と現地調査の合間に現地の土壌水分データと春季と夏季には現地に行き，採土等を行いました．石

表面流出量等を整理しました．ここで長期の野外実験，

垣島という最高の観光地に研究フィールドがあることは営農圃場での実験の苦労と協力者への感謝を実感しまし本当に幸運なことですが，現地調査は想像以上のハード

た．石垣島と岡山県という遠く離れた地のため，石垣島

ワークでした．サトウキビが青々と茂った時期は，まるにすぐに何度も行くことはできませんし，実際の土壌流でジャングルの中にいるようでした．サトウキビをかき出の様子を見ることもできません．約 3 年の間，土壌水

分けかき分け，約 80 m の圃場にメジャーを引いて地点

分センサーとパーシャルフリュームは石垣島の風雨に晒され，落雷にあい，度々異常を起こします．土壌水分セ

1 岡山大学大学院環境生命科学研究科

2023 年 6 月 14 日受稿

2023 年 6 月 14 日受理

ンサーに通信できなくなると，圃場の管理者である干川氏に連絡し，様子を確認していただき，時には修理やセン46

土壌の物理性

第 154 号

(2023)

サーの再埋設等を実施していただきました．また，表面考えました．耕起区，溝切葉殻区，溝切区，不耕起区の 4流が発生したときの実際の様子も撮影していただきまし

処理区を用意し，人工マクロポアの実験と同様に，表面た．茶色く濁った水がドバドバと流れ出ている状況を動流や土壌水分を測定しました．パーシャルフリュームを画で見ることができ，確実に私の研究に対するモチベー

4 つに増やし，処理区ごとに表面流をとらえることがでションは上がりました．干川氏の多大な協力のもと，研きるようになった他，濁度を測定することで土砂流出量

究を遂行することができ，改めて感謝する次第です．

も算出することができるようになりました．この結果，

実際にサトウキビを栽培している圃場に導入すること

線状型マクロポアは下方浸透を促進し，表面流を抑制しを目的としているため，栽培方法や条件は通常のままでつつ土砂流出を抑制し，一方，不耕起栽培は表面流が発す．不耕起栽培と通常の耕起栽培を比較しますが，不耕生しても土砂流出を抑制していることが示されました．

起栽培は春季から 1 年栽培，耕起栽培は夏季から 1 年半栽培ということで，サトウキビの生育状況が異なります．

また，処理区ごとに収量調査も実施しました．茎本数，
茎部重量，ブリックスを測定しましたが，収量に影響す生育状況が異なるということは，サトウキビの葉によるることなく圃場管理ができました．ブリックスとは，サ

土の被覆状況が異なりますので，これをどのように考察

トウキビの庶汁に含まれる固形分（砂糖分と非砂糖分）

してよいか大変悩みました．結果として，被覆状況が異の割合ことですが，聞いたことがなく勉強になりました．

なったとしても，人工マクロポア · 線状型マクロポアの人工マクロポア導入における研究での結果や反省を生か効果を検証できましたが，実験条件が異なる場合，考察

し，線状型マクロポア導入における研究では，かなり説に苦労することを学びました．

得力のあるデータを取得することができたのではないか

土壌水分については，時間の経過と土壌水分量をグラと思います．これらについても後々発表することができフにすると，処理区の違いは比較的わかりやすく，保水ればと思います．

量や浸透の形から効果を示すことができました．人工マ

6. おわりに

クロポア導入における研究では，Hydrus2D を用いたシ

大学院まで指導していただき，石垣島へ何度も連れてミュレーションを行い，より理論的に効果を示すことが行っていただいた森也寸志先生，シミュレーションを実できました．表面流出量については，人工マクロポア導施していただいた Bui Thanh Long 氏，共同研究してい入における研究ではパーシャルフリュームは 2 つで，流ただいた大澤和敏氏，サトウキビ畑を管理していただい

れ込む表面流は未処理とマクロポア処理と混在していた

た干川明氏，サトウキビ畑を使用させていただいた池原ため，限定した考察になります．そこで，同条件で比較

吉剋氏に感謝致します．

するために，降雨強度と表面流出量の関係を表すことと今回執筆の機会をいただきましたこと，最後までお読しました．これをつぶつぶグラフと呼んでいましたが，みいただいたことに感謝の意を表し，結びとさせていた

つぶつぶグラフにて，人工マクロポアの効果を確認できだきます．

たときは，とてもうれしかったです．せっかくパーシャ
ルフリュームで表面流を計測しているのだから，何とか結果を出したいという思いもありましたが，それ以上に効果を発揮しているものは，確実にデータに現れるのだと実感することができたことがうれしかったです．どう
まとめていいものやらというときもありましたが，研究の面白さを知ることができました．

5. 線状型マクロポア
この研究はこの後，線状型マクロポアの導入に発展します．人工マクロポアは竹繊維を埋設したものでしたが，線状型マクロポアではサトウキビの葉殻を埋設しました．降雨の下方浸透を促すことで流出を抑制でき，かつ円筒形人工マクロポアにくらべ作業労働性に優れるとPhoto. 1 サトウキビ畑での調査後の写真．

会 務 報 告I. 新旧引き継ぎ事務局会議
日時：2023 年 3 月 23 日
出席委員：取出（会長），渡辺（事務局長）
，小島（庶
務幹事）
，坂井（会計幹事），宮本（編集委

4. 編集委員会報告
5. 今後の作業日程について
6. 土壌物理学会大会について
7. その他 Redmine，学会 twitter，FB，LINE などについて員長），亀山（編集幹事）
新事務局：登尾（会長），西脇（副会長），
斎藤（編集委員長），加藤（事務局長），青木（庶務幹事），伊東（庶務幹事），小島（編集幹事），佐藤（会計幹事）
議題：

1. 会長挨拶
2. 新旧役員紹介
3. 2022 年度の事業概要について
1）学会誌の発行
2）学会大会および総会の開催
3）評議員会
4）学会賞
5）企画の準備6）評議員選挙
7）その他（共催事業）
4. 役員 ML について
5. 担当ごとの引継ぎ

III. 2023 年度 第 1 回評議員会
開催形式：オンライン会議
月日：2023 年 4 月 27 日

出席：（オンライン）登尾浩助，加藤千尋，江口定夫，武藤由子，斎藤広隆，西脇淳子，宮本輝仁，中川進平，渡辺晋生，中村公人，
齋藤忠臣，徳本家康（委員 15 名中 11 名
参加：成立）

議題：

1. 第 32 期役員（会計監査，選挙管理委員，編集委員，
学会賞選考委員）事務局案（土壌の物理性または学会 HP をご参照下さい）が全会一致で承認された．

2.「土壌の物理性」原稿執筆要領の一部改訂について「土壌の物理性」原稿執筆要領の一部改訂・追記が提案され，承認された．

3.「土壌の物理性」オープンアクセスオプションの進め方についてオープンアクセスオプションを実現することを前提

II. 2023 年度 第 1 回事務局会議として進めることが提案され，承認された．

開催形式：オンライン会議
月日：2023 年 4 月 24 日

出席委員：登尾（会長），西脇（副会長），斎藤（編集報告事項：

1. 2023 年度土壌物理学会大会の日程と会場，テーマに委員長），加藤（事務局長），青木（庶務幹事），伊東（庶務幹事），小島（編集幹事），
佐藤（会計幹事）議題：

1. 引き継ぎ会議の議事録確認2. 庶務報告
1）庶務報告について
2）第１回評議員会について
3）会則附則について
4）関係団体への登録変更について
5）学会 HP の管理について
6）2023 年度の対応について
7）会員管理について
8）JSSP news について
9）日本地球惑星科学連合について
10）学会 ML の状況について
11）評議員の依頼について
3. 会計報告1）繰越金について
2）会員動向について

ついて報告があった．

2. 2023 年度大会における評議員会の日時 · 会場について報告があった．

3. 事務局構成が紹介された．
4. 次回評議員会の開催予定について説明がなされた．

IV. 2023 年度 第 1 回編集委員会
開催形式：オンライン会議
月日：2023 年 5 月 1 日

出席委員：斎藤（編集委員長），小島（編集幹事），井本，岩田，加藤，坂井，西田，諸泉，吉岡議

題：

1. 編集委員の紹介
2. 投稿論文の審査状況
3. 154 号の編集状況
4. 特集について
5. その他 特許の引用，オープンアクセスオプションの整備などについて

土壌の物理性

48
V. 会員動向
現在会員数（2023 年 6 月 22 日現在）
正会員

：

198

シニア会員 ：

33

学生会員

39

：

賛助会員 ：
9—————————————
小 計 ：
279
購読会員 ：
35—————————————
合 計 ：
314

第 154 号

(2023)

49—編 集 後 記—

2023 年 4 月に事務局，編集委員会ともに新体制となりきく異なるので，密かにその違いを楽しんでおります．

ました．私は編集幹事を務めさせて頂きます．2 年間どその一方で，登尾会長の巻頭言にもあるように土壌物理

うぞよろしくお願いいたします．新体制となって最初の学会は会員数が減少し続けており，存続をかけた戦いに

154 号ですが，無事発行まで至ることができ安堵してい挑む段階に既に入っていることを事務局の一員として実るところです．土壌の物理性の編集作業に携わるのは初

感してまいりました．土壌物理学会には学生の頃から参めてでしたので最初は不安でしたが，沢山の方々のご協加し，そのアットホームな雰囲気に居心地の良さを覚え力のおかげで，充実した内容を皆様にお届けできたのでるようになりました．そんな土壌物理学会の存続 · 発展

はないかと思います．特に恩師の Robert Horton 先生かのために，微力ですが尽力してまいりたいと思っていまら土壌物理学会員の皆様へのメッセージを寄稿頂けたこす．皆様には土壌の物理性への投稿をはじめ，引き続きとを個人的には嬉しく思います．執筆 · 編集にご尽力い

色々とご協力頂けますと幸いです．

ただきました全ての皆様に心よりお礼申し上げます．
私は今回の事務局で，3 期連続で学会運営に携わらせ小島悠揮（編集幹事）ていただくことになりました．事務局の雰囲気は毎回大土壌物理学会
事務局構成

編集委員会

会
長
副 会 長
事務局長
庶務幹事
庶務幹事
編集幹事
会計幹事
会計監査
委 員 長
委
員

登尾
浩助
西脇
淳子
加藤
雅彦
青木
伸輔
伊東
雄樹
小島
悠揮
佐藤
直人
甲斐
貴光
矢崎
友嗣
斎藤
広隆
井本 由香利
岩田
幸良
加藤
千尋
齊藤
忠臣
坂井
勝
西田
和弘
諸泉
利嗣
弓削 こずえ吉岡有美

明治大学 農学部
東京農工大学 大学院農学研究院
明治大学 農学部
香川大学 農学部
大林組 技術研究所
岐阜大学 工学部
明治大学 農学部
明治大学 黒川農場
明治大学 農学部
東京農工大学 大学院農学研究院
産業技術総合研究所 地質調査総合センター
農研機構 農村工学研究部門
弘前大学 農学生命科学部
鳥取大学 農学部
三重大学 大学院生物資源学研究科
東京大学 大学院農学生命科学研究科
岡山大学 学術研究院環境生命自然科学学域
佐賀大学 農学部
島根大学 学術研究院環境システム科学系

自然計測のシステムインテグレータ

クリマテック株式会社
http://www.weather.jp

true TDR 土壌水分センサ
CACC-TDR315シリーズ¥55,000(税抜)

製品Webページ

ブレークスルーテクノロジーにより、従来大型のシステムでしか可能ではなかった真のTDR測定
方式を小型なセンサーの中に凝縮しました。生の波形データを取得(*)も可能です。

計測項目

出力

サイズ・重量
本体200Ｌ＊553Ｗ＊19Hｍｍ
150mm/100mmロッド
440g(10m cable)

体積含水率(0-100%)
デジタル(SDI-12)
土壌バルクEC(0-5dS/m)
地温(-20-50℃)
比誘電率

宇宙線式 土壌水分測定システム
CHI-CRS-1000B
COSMOS(COsmic-ray Soil Moisture Observing System)は、専用検出器を用いて宇宙線中性子数を測定することにより、それと負の相関性を示す土壌水分を計測するシステムです。半径約300m内の表層土壌
水分を非破壊的に計測することができます。また、従来の土壌水分センサ
による点測定ではなく，面スケールの計測となりますので，空間的なばらつきを伴うサイトの面代表値を得ることができます。

計測項目

出力

プローブサイズ・重量

中性子カウント(個/min)

デジタル(RS232)

122.5 cmL x 11.5cmφ
10.4kg(mod) 4.5kg(bare)*システム構築、多チャンネル計測には当社データロガーをおすすめします

シンプルロガーC-CR1000X
本社：東京都豊島区池袋4-2-11 ＣＴビル6F
TEL 03-3988-6616 FAX 03-3988-6613

札幌営業所：札幌市東区北２２条東８丁目４－５
TEL 011-711-9921 FAX 011-711-9922

土壌物理学会会則（1）退会したとき（2）3 年以上会費を滞納したとき
第 1 条 本 学 会 は 土 壌 物 理 学 会（Japanese Society of Soil （3）死亡したとき
Physics）と称する．
附則
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， （1）本学会の所在地は，次に置く．
農業技術および環境科学の発展に貢献することを目的〒214-8571 神奈川県川崎市多摩区東三田 1-1-1とし，1958 年 3 月 1 日設立する．
明治大学農学部気付 土壌物理学会事務局
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.
（会長 登尾浩助 会計幹事 佐藤直人）（1）研究発表会，討論会および見学会などの開催（2022.10.29 改正）（2）学会誌「土壌の物理性（Journal of the Japanese Society 細則
of Soil Physics）」並びにその他の印刷物の発行（1）シニア会員
1）シニア会員は，これまで正会員であって 60 歳以上の（3）内外の研究，技術の交流および他の学会，諸団体との常勤職に就いていない者
協力
2）シニア会員への変更は，資格を有する会員からの申告（4）優れた論文に対する表彰を受け，事務局が承認する．原則として申告された年（5）その他，本学会の目的を達成するために必要な事業度から適応するが，当該年度中に有資格となった場合
第 4 条 本学会の会員は，正会員，シニア会員（これまで正会
は，次年度から適応する．
員であって 60 歳以上の常勤職に就いていない者），学
3）シニア会員の権利は正会員に準ずる．ただし，会則第生会員および賛助会員，購読会員の 5 種とする．学会
6 条で定める役員および第 9 条で定める委員会委員にへの入会または退会の際は，本学会に届け出なければ就くことはできない．
ならない．
（2011.10.28 制定 2017.10.14 改正）
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．
正会員
年額
5,500 円「土壌の物理性」投稿規定
シニア会員 年額
3,000 円 （無料 ∗∗ ）
∗
∗∗
学生会員
年額
3,000 円 （1,000 円 ） 1. 筆頭著者は本学会会員であること．
∗ 学生会員は大学院生を含む
2. 投稿原稿の区分と規定ページは下記による．
∗∗ 学会誌の送付なしの場合
1）「論文」（Original papers）：独創性があり，土壌賛助会員
一口年額 22,500 円の物理性に関する研究および技術の進歩に寄与すると見なされるもの．一編ごとに論文としての構
購読会員
会誌年額
7,500 円成を整えていて，他誌に未発表のものに限る．規
広告料
土壌の物理性各号 1 ページ無料
定ページを刷り上がり 8 ページ以内とする．
賛助会員
2 ページ目以降は 10,000 円 / ページ2）「研究ノート」（Notes）：土壌の物理性に関する新賛助会員以外22,500 円 / ページ
しい事実や研究方法の改良などの短い報告で，独創性があり他誌に未発表のもの．規定ページを刷
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，り上がり 6 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．
3）「総説」（Reviews）：土壌の物理性に関する主題（1）会長 1 名，副会長 1 名，編集委員長 1 名について，それまでの研究を総括し，今後の発展
正会員の中から評議員会によって選出される．
方向を展望するもの．規定ページを刷り上がり（2）評議員10 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．
4）「解説」（Lectures）：土壌の物理性に関する諸事
ロ 3 名以内を会長が正会員の中から委嘱する．
項の理解を計るための平易な解説，ならびに研究（3）会計監査 2 名
技術の普及交換を進めるための紹介など．規定
正会員の中から評議員会によって選出される．
ページを刷り上がり 8 ページ以内とする．
（4）事務局長および幹事若干名
5）「研究紹介」（My research）：現在行っている研事務局長および若干名の庶務，会計，編集の幹事を会
究，他の学会誌等に掲載された論文，研究上の工長が委嘱する．
夫などについての平易な紹介．規定ページを刷り
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．
上がり 6 ページ以内とする．
（1）総会は本学会の最高議決機関であって，事業計画，予6）「資料」（Miscellaneous）：広く会員の参考となる
算 · 決算，会則の変更等を決定する．総会は正会員，
報告や情報．規定ページを刷り上がり 6 ページ
シニア会員および学生会員で構成される．
以内とする．
（2）評議員会は，会員の選挙によらない役員の選出，総会
7）「土粒子」（Readers’ column）：「土壌の物理性」
議案，その他の重要事項を検討する．評議員会の議長周辺のことについての随想や意見など．規定ペーは会長がこれにあたる．
ジを刷り上がり 2 ページ以内とする．
（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
8）「講座」（Lecture series）：「解説」と本質的な違る．ただし，会則の変更は，総会出席者の 3 分の 2
いはないが，特に編集委員会が企画して複数回に以上の賛成を要する．
わたって行うものを指す．規定ページを刷り上が第 8 条 本学会の会務は，評議員会および総会の議を経て，会り 8 ページ以内とする．
長，副会長，編集委員長および幹事がこれを執行す
9）「特集」（Topics）
：
「解説」
，
「総説」
，
「論文」
，
「研
る．会務執行に必要な規程は別に定める．
究ノート」が混在したもので，特に編集委員会が第 9 条 本学会に次の委員会をおく．
企画して複数回にわたって行うものを指す．規定（1）選挙管理委員会
ページは上記 1) ∼ 4) に同じ．
正会員の中から評議員会によって選出され，本学会の評議員選挙を管理する．
10）「書評」（Book reviews）：規定ページを刷り上が（2）編集委員会
り 2 ページ以内とする．
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
11）「巻頭言」（Foreword）：規定ページを刷り上がりて構成され，学会誌その他の印刷物の編集に当たる．
2 ページ以内とする．
（3）学会賞選考委員会
なお，上記区分において，編集委員会が会員また正会員の中から評議員会によって選出される委員には会員以外に投稿依頼することがある．
よって構成され，学会賞を選考する．
3. 原稿の採否は編集委員会が決定する．編集委員会は，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「論文」および「研究ノート」については 2 名，その学会の会計年度は毎年 4 月 1 日に始まり翌年 3 月 31
他の投稿原稿には 1 名の閲読者を選んで閲読を依頼す
日に終わる．
る．ただし，
「土粒子」
，
「書評」
，
「巻頭言」について
第 11 条 会員が次のいずれかに該当する場合，その資格を喪失
は，この限りでない．
する．
4. 投稿原稿が 2．に記す規定ページを越える場合には，

1 ページあたり 10,000 円を著者負担とする．ただし，

ティブスピーカーによってチェックされている事が望ましい．
11. 閲読終了後に最終原稿を提出するときには，編集委員会が指示する形式の電子ファイルを送付する．
本文
12. 原稿には，閲読作業の効率化を図るため，本文に行番
号を 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，
項の見出しは 1.1.1，1.1.2，1.1.3 のようにし，字体はゴシック体とする．
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式名称とともに示す（例：陽イオン交換容量（CEC））．
15. 単位の使い方は，国際単位系（SI）による．
図表
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 Fig. 1，表は Table 2 のように書く．
17. 日本語の論文，研究ノートの場合，図，表，写真の題
名には英語を併記する．
18. 図，表，写真は必要最小限度とし，同一事項を表と図に重複して表示する事は避ける．
19. 図，表，写真は 1 ページに 1 つずつ貼り付け，余白に図表等の番号を記す．
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．
21. 図は 1/2 倍などとおよその縮小率を指定し，2 倍くらいに大きく書く．図の線の太さや文字の大きさは，刷り上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．
23. 図，表，写真の番号と題名は，別紙にまとめて一覧表「土壌の物理性」原稿執筆要領
とする．
全般的事項
引用文献
1. 原稿は，日本語または英語で執筆する．
24.
本文中で文献を引用する場合は，著者名（西暦），ま2. 日本語の原稿は，A4 判，25 字，26 行とし，上下左右たは（著者名，西暦）とする（例：Tanaka（1994），に 30 mm 以上の余白をとる（4 枚で 1 ページになる）．
（Nakamura and Suzuki, 1981））．著者が 3 名以上の3. 日本語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，はじめ場合は第 1 著者名のあとに—ら，または et al. をつけに日本語で表題，著者名を書き，そのあとに英語で表る（例：山田ら（1978），（Tayler et al., 1945））．
題と著者名（フルネーム）を書いてから本文を書き始
25.
引用文献は，本文のあとに著者名の ABC 順に書く．
める．英語の表題は，冒頭の単語の頭文字のみを大文
未発表，私信は引用文献として記載しない．
字とし，それ以降は固有名詞等，特に大文字が必要な場合を除き，全て小文字とする．英語の著者名は名の 26. 引用文献の書き方は以下のようにする．
< 雑誌 >
1 文字目および姓の全てを大文字で記す．また，第 1
森本 聡, 永田 修, 川本 健, 長谷川周一 (2009):
ページ下の脚注に，著者の所属機関と所在地を英語
で，Corresponding Author とする著者の氏名と所属
泥炭林土壌の温室効果ガスの生成と消失．土壌の物理性，113: 3-12.
を日本語で記す．
Fujimaki, H., Ando, Y., Cui, Y. and Inoue, M.
4. 日本語の論文および研究ノートは，英語による表(2008): Parameter estimation of root water uptake
題 · 著者名と本文との間に英語で 300 words 程度のmodel under salinity stress. Vadose Zone Journal,
Abstract と 5 個以内の Key words を入れる．
7: 31-38.
5. 日本語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評を除Millington,
R.J. and Quirk, J.P. (1959): Permeabilく）は，引用文献の後に日本語で 350 字程度の要旨，
ity of porous media. Nature, 183: 387-388, doi:
および 5 個以内のキーワードを書く．
10.1038/183387a0.
6. 英語の原稿は，A4 判，ダブルスペースで作成する
Bitteli, M., Flury, M. and Campbell, G.S. (2003): A（約 600 words で 1 ページになる）．
thermo dielectric analyzer to measure the freez7. 英語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，Manuscript
ing and moisture characteristic of porous metitle，Full name of authors を書いてから本文を書き始
dia. Water Resour. Res., 39(2): W1041, doi:
める．著者名は First name の 1 文字目および Family
10.1029/2001WR000930.
name の全てを大文字で記す．また，第 1 ページ下
< 単行本 >の脚注に，Address of institutions of authors およびTinker, P.B. and Nye, P.H. (2000): Solute moveCorresponding author を記す．
ment in the rhizosphere, p.308. Oxford University
Press, New York.
8. 英語の論文および研究ノートは，Full name of authors
土壌環境分析法編集委員会編 (1997): 土壌環境分析と本文の間に 300 words 以内の英文 Abstract と 5 個法, pp. 129–138. 博友社, 東京.
以内の英語の Key words を入れる．
松森堅治 (2005): 地理情報システムを用いた窒素負9. 英語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評は除く）は，引用文献の後に，日本語で表題と著者名，所荷予測モデル. 波夛野隆介 · 犬伏和之編 続 · 環
属機関，所在地，350 字程度の要旨，5 個以内のキー
境負荷を予測する, pp. 60–79. 博友社, 東京.
Jury, W.A. (1996): Stochastic solute transport modワードをつける．なお，著者が外国人のみのために日eling trends and their potential compatibility with
本語部分の作成が困難な場合，英語部分からの和訳にGIS. In Corwin, D.L. and Loague, K. (ed.) Appliより，編集委員会の責任でこれらを作成する．
cation of GIS to the modeling of non-point source
10. 英語の適正化はすべて著者の責任において行うこと．
pollutants in the vadose zone, pp.57–67. SSSA
自然科学論文の執筆や校正に経験のある英語のネイ編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合はこの限りでない．また，カラー印刷の場合は実費を著者負担とする．
5. 投稿する場合は、投稿原稿（本文，図表含む）および原稿送り状（別紙書式）の PDF ファイルを編集委員長宛に提出する．ただし、編集委員会が別途指示した場合はこの限りではない．
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送る．また，投稿原稿の掲載を決定した場
合，最終原稿を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．
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．
8. 著者校正は初校のみとする．また，特に申し出がない限り印刷ずみの原稿は返さない．
9. 掲載された論文等の PDF ファイルを著者に贈呈する．
また，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載する．論文，研究ノート，総説，解説，資料，講座については，掲載誌発行後一年間は土壌物理学会員
のみが閲覧できる．ただし，著者はオープンアクセ
ス（50,000 円：ページ制限なし）を選択することで，ホームページ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．
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．
（2017.10.14 改正）

Special Publication No. 48, Madison.

<Web ページ >FAO-AGL (2000): Global extent and location of
sodic soils. Available at http://www.fao.org/ag/
AGL/agll/prosoil/sodic.html.（確認年月日）
野菜茶業研究所 (2006): 野菜の硝酸イオン低減化
マ ニ ュ ア ル. http://vegetea.naro.affrc.go.jp/joho/manual/shousan/index.html.（確認年月日）< 特許 >
川原圭博, 繁田 亮, 宮元直也, 西岡一洋, 小島悠揮, 白浜妥知, 森澤雄太 (2017): 水分量検出装置. 特開2017-151042.
Kawahara, Y., Shigeta, R., Miyamoto, N., Nishioka,
K., Kojima, Y., Shirahama, Y. and Morisawa, Y.
(2017): Moisture content detecting device（著者らが英訳する）. Japan patent JP2017-151042.
（雑誌のページには p. や pp. をつけない．本の単数ページを示す場合には p.，複数ページを示す場合にはpp. をつける）
その他

27. 本要項のほか，科学技術情報流通技術基準（SIST）に準拠する．

（2012.12.20 改正）[土壌物理分野の SI 使用例]
国際単位系（SI）については多くの出版物で解説されているので，ここには，土壌物理に特に関連の深い単位の使用例を示す．
推奨される単位認められる単位

*
含水比
kg kg
体積含水率
m3 m−3
体積m3
L, cm3 , mL
密度kg m−3 , Mg m−3
濃度
kg m−3 , Mg m−3
g L−1 , mg L−1
モル濃度
mol m−3
mol L−1
力N
水分ポテンシャル J kg−1
kPa, m, cm, **
透水係数
m s−1
cm s−1
イオン交換容量 molc kg−1, cmolc kg−1
回転数
s−1
min−1
収量
kg m−2kg ha−1, Mg ha−1, t ha−1−1

* % 表示は，原則として分母と分子の内容が同じものの場
合にだけ用いる．

** cm H2 O は使わない．

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．

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，もの．
修正を求め再閲読を行うよりも「掲載不適」として練
8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
り直してから新たに投稿するよう促した方がよい場合
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくながあります．その場合には，「掲載不適」の理由（「3」
いもの．
参照）を明示して下さい．個別指摘事項への意見は不
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
要です．
者がいるにもかかわらず，その共著者が原稿を読ん 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でないと判断されるような基本的なミスがある場
します．
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（2003. 5.28 改正）
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土壌物理学会学会賞規定対象になります．閲読意見に対しては極力冷静か
1. 種類
つ慎重に対処して下さい．誤解があった場合に学会賞に論文賞と優秀ポスター賞をおく．
は，その誤解を解くだけでなく，誤解を受けない
2. 論文賞の選考
ような書き方に改める努力が求められます．
論文賞は，年 1 回、以下の手順により論文賞選考委員会
4）「掲載不適」で返稿された原稿を再投稿する場合は「以下，選考委員会」で審査し，評議員会で決定する．
新規投稿扱いとなります．
「掲載不適」とした理（1）賞の対象とする論文は，「土壌の物理性」に，原則由を十分に確認・検討の上，再投稿して下さい．
として前年度（前年4月1 日から翌年の 3 月 31 日
（2004. 6.29 改正）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）「土壌の物理性」閲読の手引き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」
1. 閲読依頼期限の厳守をお願い致します．万一，期限内に公示された募集を受け，所定の書類を必要部数揃え，に閲読が困難な場合には，速やかに編集委員会事務局
期日までに学会事務局に提出しなければならない．
へ連絡して下さい．
（4）選考委員会では，（1）に該当する論文の中から，
2.「投稿案内」において，下のものを投稿原稿に求めてい（2）の推薦も考慮して受賞候補論文（以下，候補論
ます．閲読においても，これらをその基準とします．
文）を審査 · 選考し，評議員会へ付議する．
（1）内容について（5）評議員会では，候補論文が受賞に適格かどうかを
1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノート
判定する．
の場合）．
3. 優秀ポスター賞の選考
2）本誌の読者にとって有益であること．
優秀ポスター賞（以下，ポスター賞）は年 1 回，以下
3）導入，研究手法から結論に至る過程に論理性があの手順により決定する．
ること．
（1）選考の対象は，当該年度の土壌物理学会大会にお（2）表現について
いて発表されたポスターであって，筆頭者は会員と
1）原稿全体の構成が整っていること．
する．ただし，ポスターの筆頭者が学生の場合に限
2）文章表現が適切であること．
り，会員外であっても選考の対象に含める．
3）表題が適切であること．
（2）ポスター賞は（1）に該当するポスターの中から，
4）英文アブストラクトや和文要旨が適切であること．
選考委員会および会員の投票により選考する．（55）SI 単位や記号の使い方が適切であること．
件以下）
6）キーワードが適切であること．
4. 表彰
7）英語の表現が適切であること．
（1）論文賞は，通常総会において表彰を行う．また会
3.「掲載不適」とする理由としては，下のようなものが誌上に公表する．
挙げられます．
（2）ポスター賞は，土壌物理学会大会において表彰を
1）既発表とみなされるもの．
行う．また，会誌上に公表する．
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（2002.11.23 制定 2013.10.26 改正）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，新しい知見が全く土壌物理学会学会賞選考委員会規定ないもの（論文，研究ノートの場合）．
1. 目的
5）修正を要する根本的な指摘事項を多く含んでいる学会賞選考委員会（以下委員会という）は，論文賞おもの．
よび優秀ポスター賞の選考を行うことを目的とする．
6）連載形式で構成されており，1 編ごとに独立した
2. 業務ものと認めがたいもの．
委員会はつぎの業務を行う．
7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができない（1）学会賞規定に基づく論文賞および優秀ポスター賞
もの．
の選考．
8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
（2）土壌物理学会学会賞選考に関するその他の事項．
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくな
3. 構成
いもの．
委員会は委員長 1 名および委員 5 程度を持って構成
4. 原稿の内容に対する責任はあくまで著者にあります．
する．
また，原稿の価値は読者が判断するものです．
（1）委員会は正会員より構成される．
5. 閲読は内容の批判や討議を行うものではありません．
（2）委員は評議員会の推薦に基づき総会で決定する．
従って，見解の相違は掲載不適の理由にはなりません．
（3）任期は 2 年とする．ただし，再任はさまたげない．
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（4）委員長は委員の互選により選出する．
ん．よって，新たな実験や計算の追加要求などは極力（5） 若干名の専門委員をおくことを認める．
避けて下さい．
4. 開催
7. 閲読者は著者と直接折衝をしないで下さい．著者との委員会は年 3 回程度開催する．
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（2002.11.23 制定 2003.11.22 改正）
形でも利用・引用等出来ません．厳にご注意下さい．

7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができない

原 稿 送 り 状
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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

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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

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著者名 2
ローマ字 ∗

所属

本会

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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

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枚）
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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．
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枚）土壌物理学会会員登録用紙 [入会 · 退会 · 登録事項変更]
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Tel. 044-934-7669 Fax. 044-934-7902
E-mail spsyomu@ml.affrc.go.jp

月

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〒 107-0052

東京都港区赤坂 9-6-41

TEL：03-3475-5618

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FAX：03-3475-5619

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TEL：81-3-3475-5618

FAX：81-3-3475-5619

E-mail：ir@jaacc.jp

土壌の物理性 第 154 号（会員配布）
発行 土 壌 物 理 学 会

2023 年 7 月 20 日発行〒 214-8571

神奈川県川崎市多摩区東三田 1-1-1 明治大学農学部気付
土壌物理学会事務局 加藤 雅彦 宛

Tel.
E-mailURL

044-934-7101
FAX
spsyomu ＠ ml.affrc.go.jp
http://js-soilphysics.com/ent

044-934-7902

銀行口座

三井住友銀行 町田支店（店番 847）
普通 8481858 土壌物理学会
郵便振替
口座番号：01350-2-40943
加入者名：土壌物理学会
編集委員会事務局（投稿原稿送付先）
所在地はホームページ（http://js-soilphysics.com/ent）で最新の物を確認して下さい．

E-mail印

kibyosi@ml.affrc.go.jp
刷株式会社 ソウブン・ドットコム〒 116-0011 東京都荒川区西尾久 7-12-16

ISSN 0387‑6012

Journal of the Japanese Society of Soil Physics
No. 154

July, 2023

Contents
Foreword.........................................................................

K. NOBORIO...

1

R. HORTON

...

5

...

11

K. SEKI and N. TORIDE

...

19

T. MIYAMOTO and H. KUBOTERA

...

29

N. TORIDE...

33

S. AOKI, N. SATO, T. SUGIMOTO, Y. ITO, C. KATO, Y. KOJIMA

...

37

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

41

K. OKASpecial section for 150th issue
Messages
Pray, listen, and share ideas with others to enhance your soil physics research..............

PapersAssessing the pore size distribution of architectural greening soils and materials for wall greening basedon their physical properties....

T. ASAI, T. FUJIKAWA, S. FUJITA, T. MAKI, H. MORII, H. SHIRAI and T. KANEKO

Lectures
Closed-form equations of unsaturated hydraulic conductivity with general hydraulic conductivity model..............................................................
Miscellaneous
Revisiting the fractal dimension of soil micro morphology...................................................
Celebrating Dr. van Genuchten’s Wolf Prize...........................................................................
Activities of Soil-physicist Spontaneous Studying Group (SSSG).......................

Titles of doctoral dissertation and master thesis related to Japanese society of soil physics for FY2022

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

...

45

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

47

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

49

Published by

Japanese Society of Soil Physics
School of Agriculture, Meiji University
1‐1‐1 Higashimita, Tama, Kawasaki, Kanagawa 214‐8571 Japan
http://js‐soilphysics.com/