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第 148 号

2021 年 7 月

目

次

巻頭言

取出伸夫

...

1

吉田修一郎 · 本多阿喗· 松本宜大 · 佐藤太郎 · 関川 力 · 千葉克己

...

3

江口定夫

...

17

坂口 敦 · 宮本英揮 · 宮本輝仁

...

31

...

33

...

39

...

45

西田和弘

...

51

北川 巌

...

53

会務報告

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

57

編集後記

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

60

シンポジウム特集（前号からの続き）
論

文

水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

総説

耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法

Arduino 特集
研究ノート

低価格静電容量式土壌水分センサーの出力値の塩分依存性とその補正法
藤巻晴行 · 齊藤忠臣

資料

フィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発
宮本英揮 · 中村真也 · 平嶋雄太 · 大山正巳 · 大北昭二

資料
私のお薦めの Web サイト
宮本輝仁 · 岩田幸良 · 亀山幸司 · 中野恵子 · 朝田 景

書評Soil Physics with Python: Transport in the Soil-Plant-Atmosphere System

土粒子
研究成果の社会実装の取組から思うこと

①
②a

②b

③

表紙写真の説明①②③「干拓農地の統合環境モニタリング」統合型 IoT プラットフォームを利用し，有明海沿岸干拓地における体積含水率・バルク電気伝導度の鉛直プロファイルと海塩粒子付着量の経時変化をモニタリングしている．詳しくは，今号掲載の資料「フィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発」をご参照下さい．
a：「施工後 10 年を経過した暗渠の断面」疎水材のもみがらの腐敗は，それほど進んでいないが，吸水管周囲には泥が多く詰まっており通水性が低下している．また，疎水材層の最上部と作土の間には厚い粘土層になっており，補助暗渠がなければスムーズな通水は期待できない．b：「粘土質水田転換畑へのサ
ブソイラの施工」軟弱な粘土質の圃場では，補助暗渠の溝が閉じやすく，また水平方向の排水に時間を要するため，高密度かつ頻繁にサブソイラが施工される．詳しくは，今号掲載の論文「水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用」をご参照下さい．
「長期裸地管理下にある黒ボク土畑の鉛直土壌断面」ポケット型山中式土壌硬度計を用いて 2.5 cm 格子
間隔で土壌硬度を測定すると共に，断面から約 50 cm 離れた地点では土研式簡易貫入試験器を用いて鉛直下方への動的コーン貫入抵抗を測定した．詳しくは，今号掲載の総説「耕地における土壌の物理性評
価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法」をご参照下さい．

第 19 回（ 2021 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：2020（令和 2）年度に「土壌の物理性」（第 145，146，147 号）に掲載された論文（original paper）
推 薦 期 限：2021（令和 3）年 8 月 27 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：2021（令和 3）年 10 月 30 日（土）2021 年度大会にて2021 年度土壌物理学会大会のご案内

日時：10 月 30 日（土） 9:00 ∼ 17:00

場

所：オンライン

参加費：無料シ ン ポ ジ ウ ム の プ ロ グ ラ ム や 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）も 参照 し て く だ さ い．オ ン ラ イ ン への 接 続 方 法 は 申込 者 に 後 日配
信予定です．

1. 開会 · 事務連絡8:50 ∼

2. 第 63 回シンポジウム（zoom を予定）
テーマ「地表面−大気間の物質 · エネルギー動態のモデル化— 土壌物理学に求められるもの —」総合司会（第 1 部）諸泉利嗣 副会長 岡山大学大学院環境生命科学研究科

9:00 ∼ 12:00（1）次世代地球システムモデルに向けた統合陸域シミュレータの開発∼ 土壌物理プロセスに着目して ∼芳村

圭東京大学生産技術研究所（2）群落熱収支モデルを用いた畑地の蒸発散と土壌水分 · 熱移動の予測
坂井勝

三重大学大学院生物資源学研究科（3）森林における水文循環がメタンガス交換に与える影響
坂部綾香

京都大学白眉センター（4）作物成長モデルの高精度化に向けた根群域モデルの役割と課題
辰己賢一

東京農工大学大学院農学研究院（5）施肥管理の異なる作物栽培下の土中水分 · ガス動態
濱本昌一郎
（第 2 部）
総合討論

東京大学大学院農学生命科学研究科

15:45 ∼ 16:45
司会

3. 土壌物理学会総会

諸泉利嗣

岡山大学大学院環境生命科学研究科

斎藤広隆

東京農工大学大学院農学府

12:15 ∼ 13:00 （zoom を予定）

総会では，土壌物理学会賞（論文賞）の授与を行います．

4. ポスター · セッション／企業展示

13:30 ∼ 15:00

発表者は，学会員のみとします．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）へアップロードして下さい．開催方法については追って学会ホームページとメールにて連絡いたします．

5. 申込期間
発表申込：2021 年 9 月 1 日（水） ∼ 10 月 8 日（金）企業展示申込：2021 年 9 月 1 日（水） ∼ 10 月 8 日（金）参加申込

：2021 年 9 月 1 日（水） ∼ 10 月 20 日（水）問い合わせ先:土壌物理学会事務局（事務局長）〒514-8507

三重県津市栗真町屋町 1577

三重大学大学院生物資源学研究科

土壌圏循環学研究室内

電話 059-231-9583 E-mail: spmt2021@ml.affrc.go.jp

渡辺晋生

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 3 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，学生会員 3,000 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. 会員登録データ等の変更は，通信欄にご記入ください．
4. 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．

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

問い合わせ先:土壌物理学会事務局（会計幹事）〒514-8507 三重県津市栗真町屋町 1577
三重大学大学院生物資源学研究科

土壌圏循環学研究室内

電話 059-231-9251 E-mail: spsyomu@ml.affrc.go.jp

坂井勝

土壌の物理性 150 号記念号ミニレビュー記事募集のお知らせ
土壌物理学会編集委員会

1959 年に創刊した土壌の物理性は，2022 年 3 月に 150 号が発刊される予定となっています．この度，150 号発刊を記念した企画として，会員の方々にご自身の研究の動向や今後の展望，近況等をご報告いただく「ミニレビュー」のコーナーを設けます．
できるかぎり多くの学会員の方々に 150 号記念号にご参加いただきたいと考えておりますので，奮ってご投稿ください．
＜執筆要領＞

1. 執筆の条件○ 著者は学会員であること．

2. 執筆の内容○ 土壌物理学に関係するものであること．
○ ご自身の研究の動向，今後の展望，近況など．

3. 執筆の要領○ 後日，土壌物理学会ホームページ（https://js-soilphysics.com）に様式やサンプル原稿をアップロードします．
○ 様式をダウンロードし，案内に従って原稿を作成ください（1 ページ以内（2000 字程度））．なお，作成にあたっては，サンプル原稿をご参照ください．
○ 閲読は行いませんが，編集委員会から修正を求める場合があります．

4. 締め切りと投稿先○ 2021 年 10 月 29 日（金）○ 投稿先編集委員会事務局

kibyosi@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 148 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 2019 ∼ 2020 年度（令和 1 ∼2 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．

赤羽

幾子

朝田

景

荒尾

知人

飯山

一平

片柳

薫子

加藤

千尋

亀山

幸司

唐澤

敏彦

木原

康孝

金城

和俊

久保田富次郎

小林

幹佳

坂井

勝

佐野

修司

澤本

卓治

志村もと子

鈴木

克拓

釣田

竜也

常田

岳志

取出

伸夫

中村

和正

西村

拓

橋本

聖

長谷川周一

濱本昌一郎

原田鉱一郎

渕山

律子

宮本

輝仁

武藤

由子

百瀬

年彦

也寸志

渡辺

晋生

森

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. 148, p.1 ∼ 2 (2021)

新たな様式の土壌物理学をめざして
取出伸夫 12021 年 4 月より会長に就任しました．昨年からの新型コロナウィルスよる生活様式の変更は，研究にも様々な影響を及ぼし，昨年度の土壌物理学会大会はオンラインでの開催となり，今年度もオンライン開催を予定しています．
私の 2 年間の在任期間中に世の中が落ち着きを取り戻すことを願うばかりです．一方，前向きに考えれば，この何とも不自由な期間は，立ち止まっていろいろなことを考え直す機会とも思います．
今回，改めて学会のホームページに掲載されている「土壌の物理性」のバックナンバーに目を通しました．創刊号の冒頭では，福田仁志先生が「土壌水分の問題点」と題して不飽和透水係数の重要性と難しさを解説し，続いて若き日の田渕俊雄先生が「負圧浸透について」と題して，自らの考えに基づき現象を観察することの大切さを熱く語られています．その後も創設者からの伝統が引き継がれ，主に周辺の農学分野の研究者，技術者を取り込みながら，緻密な取り組みを特徴とした土壌物理学が発展してきた歴史が残されています．
福田先生は，記念すべき第 1 号の解説を「土という魔園から抜け出そうともせず研究者達は涯（はて）しのない難路を一歩一歩とすすんでいくことであろう．」と結ばれています．昨年亡くなられた私の指導教員である中野政詩先
生は，生涯，不飽和水分移動に取り組まれましたが，福田先生の影響を強く受けていたことを知ることができました．
同じく創刊号当時から活躍された岩田進午さんは，著書「土のはなし」のあとがきで，第一に「食糧生産になくてはならない場として」，第二に「大切に扱わなければ，いつかは破損してしまうものとして」，そして第三に「科学の宝庫として．土は，未知のものを数知れないほど多く蔵している．
」ことを「土は地球の宝物」である理由としてあげられています．かけがえのない存在の土の研究は，一歩進めばまた新たな課題が見えてくる，終わりの見えない山登りと似ています．土壌物理学の研究にこだわり続けられるのも，「科学の宝庫である土」の奥深い魅力があるからだと思います．
一方，現在は，10 年後すら予測できないほど社会の変化は速く，国内外の研究をとりまく環境も，大きく変化し続けています．元来，長期的な視点の取り組みが必要な研究の世界にも，研究費の獲得のために短期間で成果のあがる
わかりやすい研究が求められ，様々な社会からの要求が矢継ぎ早に押しよせています．また，デジタル社会におけるビッグデータの活用は，土壌物理の世界も例外ではなく，必然の流れとなっています．この社会で生き残るためには，研究者にもデータ処理能力が強く求められているのでしょう．
研究に対して短期的な成果を求める風潮は，学問と政治の関係にも影響を与えていて，その象徴的な出来事が，昨年からの日本学術会議の問題だと思います．146 号に長谷川周一さんらに「日本学術会議の役割」を書いて頂きましたが，昨年度，土壌物理学会も評議会で政府の日本学術会議に対する対応に反対することを決めました．2020 年 10月 22 日の朝日新聞で山極寿一前日本学術会議会長は，新型コロナウィルスのような非常時では民主主義が損なわれる危険が増すこと，そして全体主義に向かうことへの警鐘を述べられています．民主主義国家として平和を維持していくために，学問の自由と科学者の責任について，今一度，考えることは大切だと考えます．土壌物理学会も，学術会議設立当時の科学者の平和への思いや，様々な社会問題に対して科学者の果たしてきた役割について，次の世代へと継承していくことに尽力したいと思います．
歴代の会長も研究環境の変化について述べられています．136 号に石黒宗秀さんは，学問の自由に関連して，我が国のノーベル賞受賞は国立大学 · 国立研究機関独立法人化以前の研究に対してであり，独立法人化以降，じっくり落
ち着いて研究しづらい環境になったことを書かれています．独立法人化が議論されていたとき，私は前述の岩田さんにいろいろ教えて頂きましたが，残念ながら，岩田さんが危惧されていた通りの研究環境になっています．社会の変化の速さと時間を要する基礎研究の進展速度とのギャップが大きくなり過ぎたことも，研究のしづらさの要因だと思います．142 号に足立泰久さんは，若い時代に自由に基礎的な勉強，セミナーに時間を割いたことがその後の研究の財産になったことを書かれています．私自身も，自由だった博士課程，ポスドク時代の蓄えで何とかここまで生き延びられたという思いがあります．研究のアイデアを求めてじっくりと考えることの大切さは，時代に不変な研究の本質だと思います．そのアイデアの源は基礎的な解析力であり，解析力を高めるためには，常日頃の幅の広い勉強が不1 三重大学大学院生物資源学研究科

土壌の物理性

2

第 148 号

(2021)

可欠です．経験的には，実験データの解析には，データを得るのに要した時間以上の時間を要します．なかなかうま
くいかないだけに極めてストイックですが，それだけに，成功したときの喜びは大きいのでしょう．石黒さんは，科学を大切にする学会として，快適な研究環境を皆で形成することを提案されています．忙しさからの開放は，具体的にはとても難しいですが，今は発想を転換して，新たな様式を模索する良い機会だと思います．
人の流れを止めた新型コロナウィルスは，オンライン化を急速に推し進め，研究の形態にも大きな変化をもたらしました．今までの大学では，研究は研究室単位で指導教員と学生の寺子屋方式の研究が当たり前でした．大学院生の少ない地方大学においては，研究者を目指す博士後期課程の大学院生にとっては，孤独すぎる環境も多かったと思います．修業時代には寺子屋方式の学びの良さはもちろんありますが，オンラインにより物理的な距離の制約はなくな
り，より関心の近い研究者による日常的な指導が可能になりました．留学中の学生も含めて，共通の関心を持つ大学
院生，研究者らで行うオンラインセミナー，勉強会も，新たな可能性を広げられると思います．124 号に溝口 勝さん
は，会長就任の抱負の一つとして，土壌物理学会の情報発信力を強化することを挙げています．土壌物理学会は，年に一回のシンポジウムが主な研究集会でしたが，今後は，小規模のオンラインセミナー，勉強会なども情報交換の場として積極的に支援していきたいと考えています．

149 号に江口定夫さんが示されているように，土壌物理学会の会員数は 2000 年頃から減少が続いており，この傾向が続くと，まもなく正会員が 200 名以下になり，10 年後にはシニア会員は 2 割を占めます．たとえは悪いですが，限界集落の状況になりつつあります．前述の溝口さんは，土環境に関わる周辺分野から土壌物理学の知識が求められていること，そのため土壌物理学 “際” を意識することを述べられています．土壌物理学会を土環境に関する世界的なネットワークの中に位置づけ，関連分野の研究者も取り込みながら，コンパクトかつ優秀な研究者 · 技術者の集団として生き残る正念場なのかと思います．学際的な研究では，個々人には，土壌物理学ならではの切り口が求められます．一方，複雑系の土に対する研究の切り口も多様であり，その多様性を認めて，それらを有機的に結びつけてい
くことが学会の役割と考えます．しかし，先が見通せない社会であるだけに，生き残りには会員の皆さんの協力と知恵が必要です．
最後に，私自身のこれからの目標を書かせて頂きます．土壌物理学の世界にも，生涯現役の研究者を貫かれた方々が多くおられます．終わりなき探求である研究には，定年は馴染まないのかもしれません．私の大学院時代に博士課程に在籍していた足立さんは，「大学院生は研究に関しては教授と対等だ」とよく話されていました．私は，年齢にかかわらずに，それぞれの興味で対等に結ばれる研究にスポーツにも似た魅力を感じ，足立さんからはとても良い影響を受けました．気づいてみたら大学の定年は近づいてきていますが，私も，可能な限りのトレーニングを継続して，土壌物理学研究の現役選手を続けたいと思います．末永く，若手の皆さんと同じ土俵で議論を続けられること，そしてこれからの時代を背負う研究者の助けとなることが目標です．

147 号に長谷川周一さんは，田渕俊雄先生への追悼文の最後を「私達は先生の科学に取り組む姿勢を引き継ぎ，土壌物理学を発展させていきます」と結ばれています．昨年は，Donald R. Nielsen 博士，中野政詩先生，またこの 3 月には，著作でいろいろ勉強させて頂いた Daniel Hillel 博士も亡くなられ，寂しい限りです．皆さん，生涯現役を通されました．私も，お世話になった先生方の科学の宝庫である土に対する研究姿勢を引き継ぎ，会員の皆さんのご協力を得ながら土壌物理学会の発展に尽力していきたいと思います．よろしくお願いします．

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 148, p. 3∼15 (2021)

水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用
吉田修一郎 1· 本多阿喗 1· 松本宜大 1· 佐藤太郎 2· 関川 力 3· 千葉克己 4

The real picture of subsurface drainage of paddy ﬁelds and application to diagnosis of its function
Shuichiro YOSHIDA1 , Agun HONDA1 , Yoshihiro MATSUMOTO1 , Taro SATO2 , Tsutomu SEKIKAWA3 and Katsumi CHIBA4

Abstract: The function of subsurface drainage system depends not only on the drainpipe but also on the conditionof the ﬁller material and the soil structure. This study aims
to present the feasibility of functional diagnosis of the system for clayey paddy ﬁeld by measuring the pressure head
distribution along the water pathway from the plowed layer
to the drainage canal.
Three measuring sites (DA: Drainage canal side of Field
A; IA: Irrigation canal side of Field A; and IB: Irrigation
canal side of Field B) were chosen very above the drainpipes in the two neighboring clayey paddy ﬁelds. The pressure transducers were installed at the bottom of the plowed
soil, inside the drainpipes and the drainage canal. The tensiometers were installed at the plowsole and upper part andthe bottom of the backﬁlled trench ﬁlled with rice husk
ﬁller. These points are on the route of the major water ﬂow
during the drainage of excess water in the clayey paddy
ﬁeld.
At DA and IA, total head loss for the entry of water fromthe ﬁller to the drainpipe was very high, while it was negligible at IB, where total head loss in the ﬁller layer of the
backﬁlled trench was the highest. The ﬂow resistance, deﬁned as the head loss divided by water ﬂow rate, in theplowsole: Rplowsole , was about 60 h (hours) at DA and DI,
while it was higher at IA (275 h). The ﬂow resistance inthe ﬁller (Rﬁller ), was as high as 564 h at IB, while that between the ﬁller and drainpipe (Rentry ) was more than 200h
at DA and IA (333 and 232 h). These results were consistent with the visual observations and the analysis of thehusk ﬁller taken at the ﬁeld.
Although the measurement of hydraulic head above thedrainpipes is a promising method to analyze the cause offunctional degradation, further studies on the spatial distribution of the vertical hydraulic head proﬁles are required
to develop a procedure to know the averaged state of thesubsurface drainage system of each ﬁeld.
1 Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University ofTokyo , Yayoi, 1-1-1, Bunkyo, Tokyo, JAPAN. Corresponding author: 吉Key Words : ﬁeld drainage, subsurface drainage, function
diagnosis, hydraulic head distribution, ﬂow resistance

1. はじめに
近年，施工からの年数が経過し，排水機能が低下した
暗渠は増加傾向にあり，機能診断方法やその科学的な裏付けが求められている．耕盤による浸透抑制が機能している水田や，粘質土圃場の排水不良は，「地下水位」が高いことによるものではなく，作土の過剰な水分が効率よく排水されないことが原因であることが多い．この点を重視し，我が国の水田の暗渠は，欧米とは異なり，作土直下まで疎水材を充填するとともに，深さ 50 ∼ 80 cm
への浅い施工が標準となっている（農林水産省, 2017）．
また，水田の暗渠排水では，作土より下の層は，補助暗渠部を除き不透水層とみなされ，作土および補助暗渠部
での水平方向の流れと，疎水材での鉛直降下流の組み合
わせにより，排水が行われることが想定される．この時，本暗渠の疎水材内や補助暗渠内には，水位は形成されないことを仮定し，暗渠部の圧力水頭をゼロとする境界条件が設計においては多く用いられてきた．例えば，荻野· 村島（1985）では，本暗渠と補助暗渠で構成される圃場
の定常状態での耕盤上での水位形成において，両暗渠直上部の境界条件を圧力水頭ゼロとして与え，作土の横方向のマクロな透水係数と暗渠間隔が，暗渠排水量を決定するようなモデルを提示している．その後，この境界条
件の設定においては，暗渠直上部を「浸出境界」とする
数値解析（例えば，Ebrahimian and Noory, 2015）や，疎
水材も多孔体として計算領域内に含めた解析（古賀ら，2005）も行われてはいる．しかし，暗渠の排水能力を定量的に検討する際に，暗渠直上部から吸水管に至る部分の水の流れ（暗渠直上部の鉛直流れ）が暗渠排水量を律田修一郎，東京大学大学院農学生命科学研究科．

速するような現実的な現象を，現場での測定に基づき定

2 Shibata

量的に解析する方法は，確立されていない．

Regional Development Bureau, Niigata Prefecture, 3-3-2,
Yutaka-cho, Shibata, Niigata, JAPAN.
3 Niigata Prefectural Agricultural Research Institute, 857, Nagakura-cho,
Nagaoka, Niigata, JAPAN.
4 Department of Food Science and Business, Miyagi University, 1
Gakuen, Taiwa-cho, Kurokawagun, Miyagi, Japan.
2020 年 12 月 10 日受稿 2021 年 4 月 26 日受理

施工後年数が経過した暗渠では，作付け履歴や圃場の管理により，地表から暗渠に向かう経路の通水性は，施工直後とは大きく異なるのが普通である．暗渠疎水材には，暗渠管内への土粒子の流入を防ぐ被覆材（Envelope

土壌の物理性

4

第 148 号

（2021）

material）としての役割と，暗渠への水の流入を助ける

近年施工される暗渠では，用水路側に洗浄や灌漑を目的

人工の水みちとしての機能がある．この二つの機能を併とした管の立ち上がり部が設置されたものが多く，このせ持ち，かつ安価で容易に入手できる素材として，水稲ような設備があれば，定期的に吸水管の洗浄を容易に行のもみがらが広く用いられている．永石（1977a, 1977b,

うことができる．また，それぞれの吸水渠が直接出口に

1980）は，佐賀県の水田および畑において，もみがら疎
水材の調査を行い，施工後 10 年を耐用年数のおおよそ向かうタイプの暗渠であれば，出口側から洗浄ノズルを注入して，管内を洗浄することも可能である．

の目安とし，田畑輪換田においては，数年で腐敗が進む

以上のように，暗渠排水を構成する各部分の劣化に関と報告した．その後，山形県において，清野ら（1994）

する研究や，排水量の経年的な低下の観測が広く行われ，は，もみがらが完全に分解されるまでの期間が，畑で 11

その進行速度や対策についての研究も進められてきた．

∼ 12 年，水田では，その約 3 倍であったとの報告をし一方で，総合的な機能診断方法や，個々の部分の劣化がている．また，もみがらの分解が，暗渠機能の低下の原

全体の排水能力に及ぼす影響を客観的に推定する手法に因になっている事例はなかったものの，腐敗に伴って，ついては，いまだ研究が不十分である．2017 年度の土地

渠溝が空洞化し，陥没を引き起こした事例が示されてい改良事業計画設計基準「暗渠排水」（農林水産省, 2017）

る．吉田ら（2005）は，新潟県の粘質な水田において，の改定においては，暗渠の機能診断や機能回復に関して

もみがら疎水材の泥土混入率を調べた結果．通水性に影言及され，その具体的な内容として，暗渠断面の掘削に響を及ぼす目安とされる 400 % に達するためには，早いよる調査などが「詳細機能調査」方法として挙げられてところで 7 年 ∼ 8 年，遅いところで 12 年以上を要している．しかし，各部の劣化がどの程度排水機能の低下にいたことを明らかにした．また，分解損失率の測定によ影響しているのかを目視や試料採取調査で判断すること

り，もみがらの腐敗は，平均的に見れば徐々に進行し，は現実には難しく，暗渠の診断方法としては不確実な面

早いところでは 8 年経過した頃には細粉化すること，田が否めない．

畑輪換がもみがらの腐敗に及ぼす影響は，疎水材が乾き暗渠を経由して排水路に至る水の経路は，①疎水材へにくい地域では小さいことなどを示した．また，渠溝の浸入する前の区間（作土，耕盤，補助暗渠），②疎水材層空洞化は，最短で施工後 8 年で発生し，12 年で多発する

内部，③吸水管に浸入する部分，④吸水管 · 集水渠に分こと，腐敗が進行しても，土の軟弱性による渠溝幅の縮けられる．この流れは，実際には 3 次元的なものである小が著しいところでは，空洞が発生しにくいことを明らが，本暗渠直上の代表点での作土下端から排水路に至るかにした．

経路上での水の流れやすさを評価する場合には，その経疎水材は，作土直下まで充填されて，作土を横に流れてきた水を集水する機能が期待されるが，施工後の年数

路を一続きの一次元的なものとみなすことで，解析が容易になる．

が経過すると，徐々に沈下し，疎水材と作土の間に耕う

そこで，本研究では，排水路の水位上昇の影響も考慮

んや代かきにより透水性の低い土層が形成される（例えしつつ，吸水渠部分の降雨時の全水頭分布から通水阻害

ば，村島 · 荻野, 1992）．吉田 · 足立（2005）は，粘土質箇所を特定する方法を検証し，転換畑を含む水田の暗渠

水田の本暗渠直上の浸入能を 1 m 間隔で測定するとともの土層，疎水材，吸水管全体をカバーする総合的な機能に，各位置において地表から疎水材上端までの深さを測

診断の可能性について考察する．

定したところ，疎水材層の数センチの沈下により，浸透能が桁違いに低下していることを示した．また，水田の2． 方法

排水性には，亀裂の消長が強く影響する（例えば，山崎ら, 1966; 丸山, 1966; 田渕, 1966; Tabuchi, 1985; 長浜ら,

2.1 試験圃場

1968; Inoue, 1993）．特に作土下端から耕盤付近の通水試験は新潟県上越市内の粘土質水田転換畑 2 筆におい性は，亀裂の消長と関わるため，暗渠の排水能力は，圃

て 2019 年 10 月に行った．どちらも，もみがらを疎水場の乾湿により顕著な季節変化を示す（吉田ら, 2008）．

材とし，ϕ 75 mm の素焼き土管を吸水管とした暗渠が，吸水渠や集水渠に関しては，泥の堆積などの機能低下の顕著な集積は，吸水管の下流 1/3 に発生すると指摘しFig. 1 のように 8.4 m 間隔，深さ 70 cm ∼ 80 cm に 2009
年に施工され，その後 2018 年まで水稲が作付けられてきた圃場である．2018 年秋には，暗渠と直交する方向に
間隔 2 m で幅 30 cm，深さ 40 cm（深さは設計値）のもみがらトレンチ補助暗渠が施工された．この際，圃場 A では施工直後に作土が埋め戻され，圃場 B では翌春に作土が埋め戻された．その後，2019 年の夏作としてエダマメている．吸水管や集水渠に堆積する泥土は，大きな排水が栽培され，その収穫後に耕うんが行われた状態で，暗により掃流されるが，排水機能が低下すると，堆積が起渠直上部での水圧計測を行った．センサー設置時に，圃

こりやすくなり，悪循環に陥る．つまり，泥土の堆積に

場 A の排水路側（DA）· 用水路側（IA）の作土は，作業は，それより上流部の排水機能の低下も関係している．

に支障のない程度に乾燥していたが，圃場 B の用水路側の問題も含めた検討が，国内外を問わず広く行われてきた．堆積 · 集積が集中する箇所は，堆積物の性状により，
例えば，村島 · 荻野（1992）では，泥土の堆積量が上流側で多く, 下流側で少ない現象が一般的に観察されるとしたが，一方で Ford （1979）は，鉄酸化物（iron ocher）

論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

5

Fig. 1 測定圃場および測定点の概要．
Rough sketch of the paddy ﬁelds and the monitored locations.
∗ The monitoring was failed at the Drainage canal side of Field B.

Fig. 2 暗渠直上部および吸水渠に沿った水圧の計測点．
∗ p は，圧力水頭分布計測点下部の吸水管内の全水頭を表す．満流状態でないときには，この値は位置水頭値に等4
しいとみなした．

The measuring points for water pressure above and along the drainpipes.
4 denotes the total hydraulic head in the drainpipe below the measuring point of pressure head proﬁles. It was notmeasured but estimated from the ﬂow regime in the drainpipe and the height at the point. When the drainpipe was notcompletely ﬁlled with water, H4 was regarded to be equal to the elevation head.
∗p（IB）は極めて湿った状態であった．なお，圃場 B の排

よび疎水材内の圧力水頭 p1 ， p2 ， p3 をテンシオメータ

水路側（DB）にも測定器を設置したが，データロガーの（センシズ社製 ZTVN-100KP とポーラスカップ付塩化ビ

不備により欠測となったため，結果は提示していない．

ニルパイプ）を用いて測定した．測定点 0 ∼ 3 の直下の2.2 現場観測
Fig. 2 に示す通り，作土下端，用水路側の立ち上がり
管および排水路の圧力水頭 p0 ，pp ，p5 を，水位計（センシズ社製 ZTV-020KP）を用いて測定した．また，耕盤お管内の圧力水頭 p4 は，管内が満流状態でないときに限り，大気圧（0 cm）とみなして，管への浸入抵抗の計算に用いた．各計測点での圧力水頭値に，レベルにより測量した各センサーの感知部の高さ，すなわち位置水頭 h0

土壌の物理性

6

第 148 号

（2021）∼ h5 ，hp を加え，各点での全水頭値 H0 ∼ H5 ，Hp を求る比流量であり，調査地点の吸水渠毎の流量ではない．

めた．なお，位置水頭の基準は，暗渠の出口の高さとし2.3 暗渠排水量および降水量

Fig. 3b ∼ 3d（後述の Fig. 5b ∼ 5d も同様）では，水頭観測点の高さを破線と hi （i = 0, 1, 2, 3）で示しており，全
水頭 Hi（i = 0, 1, 2, 3）が対応する破線より上にある時に暗渠排水量と降水量は，電磁流量計（愛知時計社製

は，圧力が正圧となっていることを示す．

た（h5 = 0 cm）．

SU65）および雨量計により測定した．結果は 10 分間隔

2019 年 10 月 6 日の降雨イベントでは，排水路の水位は，暗渠出口より上には上昇せず，両圃場の用水路側ので整理した．

2.4 もみがら疎水材の分析

暗渠の立ち上がり管内にも，水位は形成されなかった．

測定機器を設置した圃場 A の用水路側，圃場 A の排（そのため，Hp を図中には示していない．
）すなわち，吸水路側，圃場 B の用水路側で本暗渠のもみがら疎水材を水管内は満水とならずに推移した．

採取した．永石（1977b）や吉田ら（2005）に準じた方法

10 月 6 日深夜の雨の降り始めに対応して，圃場 A の排水路側（Fig. 3b），用水路側（Fig. 3c）とも，耕盤（H1 ），疎水材上部（H2 ），疎水材下部（H3 ）の順に全水頭の増で，泥土混入率と腐敗度の測定を行なった．
泥土混入率（Filtered Soil Content）の定量では，最初に，試料を 70 ◦ C で 48 時間炉乾し，質量（w1 ）を測定
し，6 % の過酸化水素水に 24 時間浸した．その後 0.52

加が起こり，その後，さらに雨が強くなってから作土下端に水位が一時的に形成された．一方，圃場 B の用水路

mm メッシュの篩の上で洗浄し，再度 70 ◦ C で 48 時間
炉乾した後，質量（w2 ）を測定した．
一方，腐敗度の定量では，採取した試料をまず 0.52mm メッシュの篩で水道水により十分に洗浄し，70 ◦ C
で 48 時間炉乾した．質量（w3 ）を測定した後，2 % の水
酸化ナトリウム水溶液に 24 時間浸し，洗浄して再び 70◦ C で 48 時間炉乾した．炉乾後に質量（w ）を測定した．
4
泥土混入率（FSC）は以下のように定義して求めた．

FSC = (w1 − w2 )/w2 × 100 (%)(1)

また，腐敗度の指標としては，次式で定義される「アルカリ分解損失率（Decomposition Index）」を用いた．

DI2% = (w3 − w4 )/w3 × 100 (%)(2)

なお，吉田ら（2005）によれば，10 %NaOH を用いた
ときの DI10% は，2 %NaOH を用いたときの DI2% から次式を用いて変換可能である．

DI10% = DI2% × 1.19 + 4.88

(3)

3. 結果および考察
3.1 降雨時の水頭分布
観測期間中の日雨量が，それぞれ 2 番目と 1 番目となった 2019 年 10 月 6 日の温帯低気圧による降雨と，

2019 年 10 月 12 日 ∼ 13 日の台風 19 号による降雨の時の暗渠直上部の全水頭分布の変化について分析を行った．なお，暗渠機能の診断の対象となりうる降雨の条件については後述する．

3.1.1 通常降雨時の全水頭分布
Fig. 3 は，2019 年 10 月 6 日の降雨量（a）および降雨時の暗渠排水量と各点での全水頭の経時変化（b ∼ d）を示したものである．ただし，「暗渠排水量」は，それぞれの圃場全体から集水渠でまとめられて排水路へ流出す

Fig. 3 通常の降雨に伴う全水頭および暗渠排水量の経時変化（2019 年 10 月 6 日 ∼ 7 日）
． a：降水量，b：圃場 A の排水路
側の全水頭および暗渠排水量（A 全体），c：圃場 A の用水路側の全水頭および暗渠流排水量（A 全体），d： 圃場 B の用水路
側の全水頭および暗渠流量（B 全体）．hi を記した破線は，全水頭の測定点 i の高さ（位置水頭の値）を記している．Hi と hi（i = 0, 1, 2, 3, p）の差が，圧力水頭に相当する．
Temporal change in total water head and discharge of subsurface
drainage along with the normal rainfall (From 6 to 7 Oct. 2019).
The broken lines indicated with h represent the height of the measuring point i from the baseline. The difference between Hi andhi is the pressure head at the point i.

論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

7

Fig. 4 圧力水頭および全水頭の分布（2019 年 10 月 6 日 15 : 40）．a：圃場 A の排水路側，b：圃場 A の用水路側，
c： 圃場 B の用水路側．
Distribution of water pressure head and total water head (From 6 to 7 Oct. 2019).

側（Fig. 3d）では，耕盤（H1 ），疎水材上部（H2 ）での全

3.1.2 台風時の全水頭分布

水頭の増加が起こる前から，作土下端に水位（H0 > h0 ）Fig. 5 は，2019 年 10 月 12 ∼ 13 日の台風 19 号によるが形成されたが，吸水管近傍では，ほとんど全水頭の上

非常に激しい降雨の際の暗渠排水量と各点での全水頭の昇は起こらなかった．

経時変化を示したものである．降雨強度が強まると，排Fig. 4 は，暗渠排水量が最大となった 10 月 6 日 15：40

水路の水位（H5 ）が暗渠出口より上昇し，これに対応し（Fig. 3 に▼▲示した）における圧力水頭と全水頭分布をて用水路側にある暗渠の立ち上がり管内の水位（Hp ）も示したものである．圃場 A の排水路側（Fig. 4a）では，大幅に上昇した．すなわち，吸水管内は満水となり，こ吸水管近傍での水頭損失が 50 cm 以上と顕著で，疎水の影響は，疎水材層より上の圧力水頭分布に及んだ．暗材は最上部まで飽和しており，動水勾配は約 0.5 であっ渠排水量は，圃場 A，B とも，この間にはあまり増大せた．圃場 A の用水路側（Fig. 4b）では，吸水管近傍でのず，排水路の水位が下がりだしてからピークに達してい水頭損失が 40 cm であるが，作土から疎水材に至る区間

る．すなわち，排水路の水位上昇による暗渠管内での排の動水勾配が 1 を超えており，この部分の抵抗も大きく

水の滞留が発生した．

なっていた．疎水材部分は，吸水管直上での圧力水頭に

このような条件下にあった 2019 年 10 月 12 日 22：00相当する 30 cm 程度の高さまで飽和し，ほぼ静水圧分布（Fig. 5 に▼▲で示した時刻）の全水頭分布を Fig. 6a ∼

（勾配はほぼゼロ）となり，その最上層は，部分的に不飽

6c に示した．この時刻に排水路水位（ p5 = H5 ）は最大となり，暗渠の出口は，40 cm の深さに潜った状態となった．圃場 A の排水路側（Fig. 6a）では，10 月 6 日の時

和になっていたと考えられる．圃場 B の用水路側（Fig.
4c）では，吸水管周辺の水頭損失はほとんどなく，一方で，疎水材内の 2 つの測点 H2 （疎水材上部），H3 （疎水
材下部）間（間隔 35 cm）で 55 cm の水頭損失が発生しに比べ，おおよそ排水路水位の上昇分に相当するだけ疎
水材下端の圧力水頭（ p3 ）が増加しており，地表面までていた．また，その上層（耕盤下部）では，静水圧分布

完全に飽和した状態であった．作土下端（H0 ）から疎水となっており，水の流れが疎水材内で強く阻害されて，材下端（H3 ）までの間の全水頭差は 15 cm しかなく，排その上層で滞水していたと考えられる．

水路の水位上昇と吸水管近傍の通水抵抗により，暗渠排8土壌の物理性第 148 号

（2021）

いる．10 月 6 日より，疎水材層の水頭損失の割合がやや小さくなったが，この層が水の流下を律速しているという傾向は変わらない．このように，排水路水位の上昇の影響が，圃場内の排水に及んでいる場合には，水の流れが複雑であり，場所によっては逆流も考慮する必要がある．そのため，最大暗渠排水量を確認するうえでは有効
なイベントと言えるが，排水が不良な場合の通水阻害要因を全水頭分布から特定するには, 必ずしも向いていな
いと考えられる．

3.2 疎水材の劣化状況と通水性能調査時の疎水材層，およびもみがら疎水材上層の劣化状態を Table 1 に示した．疎水材上端の深さは，地表から 24 ∼ 40 cm あり，特に最も深くなっていた圃場 B の用水路側では，補助暗渠に充填したもみがらが，本暗渠の疎水材とつながっていなかった．また，施工時の渠溝
幅は 15 cm あるが，各点の渠溝上部では渠溝が縮小しており，特に圃場 B の用水路側では 5 cm まで縮小していた．疎水材上端の深さは，数センチの違いにより浸透能が桁違いに変わることが指摘されている（吉田 · 足立,2005）．しかし，補助暗渠が十分な深さに施工されている場合には，この影響は緩和される．しかし，この地点（圃場 B の用水路側）では，疎水材の上端位置が深すぎて，しかも狭小になっていることから，疎水材上端付近
で通水阻害が発生すると考えられた．
もみがら疎水材の腐敗は，圃場 B の用水路側，圃場 Aの排水路側で進んでおり，圃場 A の用水路側では両地点より軽度であった．2 % の水酸化ナトリウムを用いた分解損失率の測定値（DI2% ）を，（3）式を用いて 10 % のFig. 5 台風の降雨に伴う全水頭および暗渠排水量の経時変化（2019 年 10 月 12 日 ∼ 14 日）．a：降水量，b：圃場 A の排水
路側の全水頭および暗渠排水量（A 全体），c：圃場 A の用水
路側の全水頭および暗渠流排水量（A 全体），d：圃場 B の用水路側の全水頭および暗渠流量（B 全体）．hi を記した破線は，全水頭の測定点 i の高さ（位置水頭の値）を記している．Hi とhi （i = 0, 1, 2, 3, p）の差が，圧力水頭に相当する．
Temporal change in total water head and discharge of subsurface
drainage along with the Typhoon (From 12 to 14 Oct. 2019). The
broken lines indicated with h represent the height of the measuring point i from the baseline. The difference between Hi and hi isthe pressure head at the point i.

水酸化ナトリウムに浸漬した場合の値（DI10% ）に換算す
ると，60 ∼ 76 % となる．同市内での吉田ら（2005）の調査における施工後 10 年経過した圃場の疎水材もみがらの分解損失率（DI10% ）の範囲は，40 ∼ 75 % であった
ので，施工後ほぼ水田単作を続けていたわりには，腐敗が進んでいると考えられる．
もみがらへの土の混入は，圃場 A の排水路側で 590 %と非常に高かったが，圃場 A，B の用水路側では，それぞれ 147，202 % と圃場 A の排水路側より低かった．もみがら疎水材層の乾燥密度は，50 ∼ 200 kg m−3 程度であること（遠藤ら, 1987; 清野ら, 1994）を考えると，もみ水が著しく遅滞していたと考えられる．Fig. 5c にも現れがらの重量の 5 ∼ 10 倍以上の土の混入（すなわち，泥土ているが，圃場 A の用水路側（Fig. 6b）では，疎水材下混入率 500 % ∼ 1000 % 以上）があると，疎水材層の密端の全水頭（H3 ）が，疎水材上端の値（H2 ）より一時的度は土壌に近づき，疎水材層としての通水機能を十分にに 10 cm 程度高くなった．疎水材は飽和しており，上方

果たせなくなると考えられる．Fig. 7 は，もみがら疎水

への水の逆流が発生していたと解釈することもできなく材の泥土混入率と透水係数の関係に関する永石（1980）

はないが，上層の水位低下時も，しばらく同じ状況が続の試験結果を図化したものである．泥土混入率が 100 %いていることを考えると，これら 2 点の測定位置の若干

以上のサンプルは限られてはいるが，Table 1 に示した泥の違いによる 2 次元的な圧力分布の不均一か，急激な水土混入率（147 ∼ 590 %）におけるもみがら疎水材の透の浸入による空気の封じ込めにより過大な圧力が疎水材

水係数は，0.1 ∼ 10 m d−1 のオーダーである．暗渠排水

下端に一時的に発生したものでないかと考えられる．圃

量が，例えば 2 mm h−1 のとき，調査圃場のように 7 m

場 B の用水路側（Fig. 6c）では，全層が飽和し，排水路

間隔で暗渠が埋設され，疎水材の幅が 8.5 cm であった

水位の上昇に相当する分，全水頭分布は全層で増大してとすると，疎水材を通過する平均フラックスは，約 230

論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

9Fig. 6 圧力水頭および全水頭の分布（2019 年 10 月 12 日 22 : 00）．a：圃場 A の排水路側，b：圃場 A の用水路側，c：圃場 B の用水路側．
Distribution of water pressure head and total water head (22 : 00 6 Oct 2019).

Table 1 もみがら疎水材層の劣化状況試験結果．
Deterioration status of backﬁlled trench and husk ﬁller.
疎水材上端の深さ
位置

Location

DA: Drainage canal side of Field A
IA: Irrigation canal side of Field A
IB: Irrigation canal side of Field B／上部での渠溝幅

泥土混入率

アルカリ分解損失率

Depth / widthof husk ﬁller
（cm）

FSC
（%）

（%）

30/8.524/7.5
40/5

590
147
202

57
46
60

DI2%

mm h−1 すなわち，5.5 m d−1 となる．圃場Ａの排水路

れれば，圧力水頭の計測によりその場所の水フラックス

側の泥土混入率の実測値から考えると，疎水材層の通水を正確に算定できるが，現時点で有効な方法はない．吉性はこれより小さくなると予想されるが，実際の水頭分

田ら（2005）によれば，泥土混入率は，疎水材の上部と布（Fig. 4a）では，むしろ疎水材層の動水勾配は 1 より

吸水管周辺部（疎水材層下端）で高くなる傾向があるこ

小さくなっているにもかかわらず，圃場全体では最大 2とがわかっており，上層での泥土の混入が多い圃場 A のmm h−1 の排水が観測されている．このような矛盾が生排水路側については，下端においても泥土の堆積が多い

じる理由としては，泥土混入率と透水係数の関係に大きことが予想される．吸水管近傍での水頭損失が大きいのな幅があること（Fig. 7）と，観測点での降下フラック

は，吸水管周囲の顕著な泥土混入が原因となっている可スが，圃場全体の平均を中心として大きくばらついてい能性が高い．

る可能性があることが挙げられる．現場において不かく圃場 A の用水路側については，泥土の混入が少ない

乱状態でのもみがらの透水係数を測定する方法が確立さ（Table 1）が，全水頭勾配（Fig. 4b）は，圃場 A の排水路

10

土壌の物理性第 148 号

（2021）

への浸入速度の違いは考慮せず，各層での流量は，圃場
全体からの暗渠排水量を均等に配分したものと仮定する
点である．
一つ目の仮定は，各部が完全に飽和していれば確実に成立する．しかし，不飽和部がある場合には，（鉛直）位
置により流量に違いがないかどうかを確認する必要がある．ここでは，2019 年 10 月 6 日 ∼ 7 日の全水頭分布（Fig. 3b ∼ d）について考える．圃場 A の排水路側（Fig.

3b）では，Fig. 4a で示している時刻（15 : 40）前後で，全層が飽和となっている．一方，圃場 A の用水路側（Fig.
4b）では，疎水材上端の全水頭（H2 ）が h2 とほぼ同じ
値，すなわち大気圧になっている．疎水材の空気侵入圧は限りなくゼロに近いため，空気の侵入が進んでも，テFig. 7 もみがら疎水材の泥土混入率と飽和透水係数の関係（永石（1980）の表 2 のデータを図化したもの）．

ンシオメータの指示値はゼロのままとなる．つまり，こRelationship between FSC and hydraulic conductivity of ﬁller
rice husk (from Table 2 of Nagaishi 1980).

意味している．また，圃場 B の用水路側では，測定点での状態は，疎水材上部が不飽和状態になっていることをの圧力水頭は，全て正圧であるが，疎水材下端の圧力水頭が，10 cm に満たないことから, これより上部で不飽和側より小さくなっており，この点では整合している．圃

になっている可能性がある．疎水材下端より上 20 cm の場 B の用水路側については，全水頭分布（Fig. 4c）は，層は，グライ層であり，暗渠流出に寄与する粗大な間隙疎水材層で大きな通水抵抗が発生していることを示しては，疎水材部分を除けば極めて少ない．同地域の粘土質

いるが，泥土混入率は高くない（Table 1）．疎水材層上端

転換畑での測定例（足立ら, 1998）では，疎水材部分もの深さが 40 cm と非常に深く，しかも幅が顕著に縮小し含めた土層の短期間の排水に関与する間隙率は，乾燥がていたことから，疎水材層上部に設置したテンシオメー

最も下層まで及んだ時に 4 % 程度，通常は 2 % 以下でタが，疎水材の充填状態が悪いところに設置されていたある．圃場 A の用水路側では，疎水材下端の全水頭 H3可能性も完全には否定できない．センサーの設置は，検は 10 月 6 日の 16 : 00 からの 14 時間に 14 cm 低下した．

土杖で下穴を穿孔して，そこにテンシオメータを挿すこするとこの間に排水される水量は，上記の間隙率を用いとにより行っている．疎水材層下端への設置では, 検土

ると 2.8 mm ∼ 5.6 mm となるので，時間当たりに換算す

杖が吸水管に当たったのを確認して，そこに設置するた

ると 0.2 ∼ 0.4 mm h−1 である．一方，この期間の暗渠排め，確実に疎水材の内部に設置ができる．しかし，疎水

水量は, 0.6 mm h−1 ∼ 1.2 mm h−1 であるため，下層土

材上部については，吸水管の直上に設置する以外に疎水に排水可能な間隙がある場合には，この貯留水の排水量

材の正確な位置を確認する方法がない，そのため，渠溝は無視できない．圃場 A の用水路側の通水抵抗を求めるが完全に鉛直ではない場合や，上部が非常に狭くなって場合には，この点を考慮する必要がある．

いる場合には，テンシオメータの先端が，疎水材層から

圃場 B の用水路側では，前述の通り疎水材層の中間で少しずれてしまう可能性もある．この場合，H2 は耕盤下

不飽和になっている可能性があるが，H3 と H2 は，16 : 00

端付近の全水頭という意味になり，疎水材層での水頭損以降同じような正圧値を維持していることから，疎水材

失を過大評価することになる．いずれにしても，疎水材層への流出入はほぼ均衡していると考えられる．そのた上部の圧力水頭が高くなり，疎水材層の全水頭勾配が相め，不飽和になっていたとしても，位置によるフラック

対的に大きくなった場合には，疎水材の透水性か，疎水スの違いは考慮する必要はないと考えられる．

材上部の渠溝の状態に問題があるため，この部分の改修

二つ目の仮定について，その妥当性を検証するためにか，補助暗渠を通常より深く施工するなどの対策が有効は各部の流量を個々に求める必要がある．しかし，3. 2であると判断できる．

で述べた通り，これは非常に困難である．一方で，排水3.3 暗渠各部の通水抵抗

不良個所は，圃場内のある部分に偏って分布することがNishida et al.（2020）は，作土から補助暗渠や疎水材，多いため，その場所がどうなっているのかを明らかにし

吸水管を経由して排水路に流出する水の通水経路を，一たいことは多い．そのため，圃場全体の平均である暗渠

次元的にとらえ，各区間の通水抵抗による排水機能の定

排水量を用いるこのアプローチには一定の正当性が認め量化を試みた．本報でも，同様な方法を用いて，通水性られるとここでは考えることにする．

の定量化を試行した．ただし，適用に際しては，事前になお，Nishida et al.（2020）では，作土を水平方向に検討すべき課題がある．一つ目は，鉛直方向の各層の流

流れて本暗渠に至る区間の通水抵抗の経時変化も定量す量には違いはない（各部での貯留水量の時間変化はない）

るために，本暗渠の中間（最遠点）における作土下端のとする仮定である．二つ目は，圃場内の位置による暗渠水位変化を計測しているが，本研究では，暗渠直上部分

論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

11式で明らかなように，通水抵抗の次元は，時間となり，単位は h で表す. また，定義より，通水抵抗の絶対値は
暗渠排水量に反比例し，それぞれの抵抗値の比は，全水頭損失の比となる．そのため，通水抵抗値は，暗渠排水量の多少と全水頭損失箇所という二つの情報を併せ持つ量となっている．

Fig. 8a ∼ 8c は，2019 年 10 月 6 日の通常の降雨後に暗渠からの排水が増加した時間帯の各通水抵抗の経時変化を示したものである．この時には，吸水管内は満水とならなかった．経路全体の抵抗値（直列抵抗となるため，

3 つの区間の抵抗の和となる）がわかるように，積み上げグラフで表した．測定を行った 3 地点の通水抵抗を 3つの区間に分けると，その大勢を占めていたのは，圃場

A の排水路側では，吸水管周囲部の抵抗 Rentry ，圃場 Aの用水路側では，耕盤層の抵抗 Rplowsole ，圃場 B の用水
路側では，疎水材層の抵抗 Rﬁller であった．特に，圃場
B の疎水材層の抵抗は，値も他の 2 地点より大きく，排水機能に少なからず影響を及ぼしていると考えられた．
場所によらず，Rentry は時間変化がほとんどないが，
Rplowsole と Rﬁller は，時間の経過とともに増加する傾向がみられた．通水抵抗が増加する要因としては，その区Fig. 8 通水抵抗の経時変化（2019 年 10 月 6 日）．a： 圃場
A の排水路側，b：圃場 A の用水路側，c：圃場 B の用水路

間の飽和度の低下がまず考えられる．圃場 A の排水路
側では，耕盤が 18 : 00 頃にはすでに不飽和になってお側．

り，Rplowsole が増加する傾向にあることを説明できる．

Distribution of ﬂow resistance (6 Oct 2019).

また，圃場 B の用水路側では，Rﬁller が顕著に増加する傾向にある．これも，疎水材の下端と上端の間に不飽和層の鉛直水圧分布のみの測定であるため，作土の水平方向があると考えれば，この層のフラックスの減少が通水抵抗の増加につながっていると説明することができる．この流れについては言及しない．

のように，通水抵抗の値が変化する場合には，どのタイ

通水抵抗は，耕盤（作土下端から疎水材上端）Rplowsole ，ミングの値を通水性能の評価に用いるべきかを定める必疎水材内部 Rﬁller ，吸水管周囲から吸水管内への浸入部
Rentry の 3 つの区間について次式により求めた．

要がある．Nishida et al.（2020）は，各降雨イベントでの通水抵抗の最小値が，最も飽和に近い状態での抵抗を反映し，唯一性のある値であると考えた．そこで，このRplowsole = (H0 − H2 )/Q(4)

通水抵抗の最小値を Table 2 にまとめた．これらの特徴
としては，吸水管近傍の通水抵抗が，圃場 A の排水路側

Rﬁller = (H2 − H3 )/Q(5)と用水路側で 200 h を超えた値になっている点，疎水材
より上部の通水抵抗が圃場 A の用水路側で 200 h を超えている点，疎水材の通水抵抗が圃場 B の用水路側で 500

Rentry = (H3 − H4 )/Q(6)

ただし，H0 ，H2 ，H3 ，H4 は Fig. 2 に示した各位置での
全水頭（cm），Q は当該暗渠の出口で観測される排水量（cm h−1 ）を表す．吸水管が満水となるときには，吸水管内の全水頭 H4 は，その位置での位置水頭 h4 に圧力水
頭 p4 を加えた値となるが，満水となっていない場合には，位置水頭 h4 に等しい．満水時の管内圧力について
は，複数ある吸水渠の各区間での集水量が，圃場全体で均一であると仮定すれば，排水口での水圧から理論的に計算することは可能である．しかし，本研究では，非満水時のデータのみについて通水抵抗の算出を行った．すなわち，H4 = h4 となるときを対象とした．（4）∼（6）

h を超えている点が挙げられる．なお，本節の冒頭で述
べた通り，圃場 A の用水路側では，流量が上層と下層で異なっており，その差は最大で 50 % くらいになりうる．
この場合，Rplowsole や Rﬁller を計算する際の Q が半分になるとすると，通水抵抗値は最大で 2 倍になる．
Nishida et al.（2020）の粘土質転換畑（もみがら疎水材，ポリエチレン吸水管）での測定では，本研究の Rplowsoleと Rﬁller の和に相当する疎水材層に耕盤を加えた層の通水抵抗のレンジは，16 ∼ 110 h であり，また，本研究のRentry に対応する吸水管周囲での通水抵抗のレンジは，
17 ∼ 125 h であった．この圃場の暗渠排水量は，最大で3.4 mm h−1 が観測されており，今回の調査圃場の最大
暗渠排水量（圃場 A が 2.4 mm h−1 ，圃場 B が 1.8 mm

土壌の物理性

12

第 148 号

集水量（m2 d−1 ），K は被覆材（被覆がない場合には下層

Table 2 排水経路上の通水抵抗の計算結果．
Evaluated ﬂow resistance of water pathway.
位

置

Location

DA: Drainage canal sideof Field A

区

間（2021）

土）の透水係数（m d−1 ），r0 は吸水管の半径である．こ通水抵抗SectionResistance (h)Rplowsole

57

Rﬁller123

Rentry330の区間での抵抗 Wr は，

hr = qLWr

(8)

( )
1
r
ln
2π K
r0

(9)

で定義されるので，

Wr =IA: Irrigation canal sideof Field A

IB: Irrigation canal sideof Field B

Rplowsole

275

Rﬁller<1

で与えられる．右辺の透水係数を除いた部分を αr と置

Rentry232

いて，

Rplowsole

61

Rﬁller564

Rentry

70

Wr =

αr
K

(10)

（この場合
のように表すと，αr は，流れの「幾何的条件」には radial ﬂow）が抵抗に及ぼす影響を表す無次元のパラメータとなる．吸水管への浸入に関わる追加の抵抗がh−1 ）に比べると高い排水能力が維持されている．今回ある場合には，r 離れた円周上から吸水管内部までの全の調査圃場の暗渠排水能力は，圃場全体の平均では，転抵抗 Wap （ap は approach の略）は，換畑の排水に必要な目安と考えられる 2 mm h−1 に近い値であったが，通水抵抗が大きくなっている層のある個所が複数みられることから，排水能力が低下した吸水渠区間が各所に分布していると考えられる．補助暗渠の施工を行う前には，両圃場の排水性は，極めて悪かったとの耕作者の証言があり，補助暗渠施工前は，疎水材より

Wap = Wr +Weのように Wr に浸入抵抗 We を加算することで考慮できるが，この効果を，通水距離の増大によるものと考え，幾何的条件を表すパラメータ αe により次のように表す．

上部の区間の通水抵抗も大きかったと考えられる．しかし，この区間の通水性が，高密度な補助暗渠の施工により改善されたことで，次に疎水材層の通水性能の劣化が，排水能力を律速するようになったものと考えられる．
3.4 吸水管への浸入抵抗(11)

Wap = Wr +We =αr + αeK(12)

このように定義された αe の値は，各種吸水管素材に対して実験的に求められており，土管およびコンクリート

吸水管近傍の通水抵抗が，全体の排水性を左右するの管で 1.0 ∼ 3.0，プラスチックコルゲート管では 0.3 ∼ 0.6

は，吸水管以降の排水容量に余裕があり，かつ作土からとの報告がある（Dierickx, 1993）．本研究において観測

疎水材への水の流入がスムーズな場合である．吸水管内された最大暗渠排水量は，10 分間で 2 m3 であり，これが満水ではないにもかかわらず，疎水材内の水位が疎水を暗渠の全長で除して，単位吸水管当たりの流入量 qL

材上端まで達するような場合には，吸水管への浸入部分を求めると，0.5 m2 d−1 となる．吸水管の外径が 8 cm あの抵抗を減らすことで，システム全体の排水能力は向上

り，その外側を 8 cm 厚の疎水材が円筒状に覆っていたする．しかし，すでに施工された暗渠の吸水管周囲の流とした場合，αr は（9），（10）式より 0.11 と計算される．

動抵抗を改善するのは難しく，むしろこの部分の抵抗がもみがら疎水材の透水係数は，測定時の圧縮強度の影響

年数とともに高まらないようにする設計が求められる．
吸水管近傍での水の流れの抵抗は，吸水管の周りの被覆材（envelope）における半径方向の流れの抵抗（Wr :を受けるが，0.5 ∼ 1.0 kPa で圧縮された疎水材もみがらの透水係数の最低値は，新品で 100 m d−1 ，施工後年数が経過したものでは，0.1 ∼ 10 m d−1 のオーダーである

resistance of radial ﬂow）と，吸水管への浸入部分が，吸水 （永石, 1977b; 永石, 1980; 橋本ら, 1985; 清野ら, 1994）．
例えば，疎水材の透水係数を，1 m d−1（泥土の堆積が進
管全周ではないことによる抵抗（We : entrance resistance）
んでいる場合）と仮定すると，吸水管の周囲 4 cm 厚部分の和と考える解析が行われている（FAO, 2005）．吸水管の通過による水頭損失 hr は 5 cm にしかならない．しか中心から半径方向に r 離れた円周上から吸水管の外殻まし，ここに浸入抵抗の αe を 1.0（土管の場合の最小値）
での間の水頭損失は，として加えると，hr は 55 cm となり，圃場 A の排水路
( )側での吸水管浸入部での水頭損失に近い値となる．本研
qL
r
hr =
(7)
ln
2π K
r0
究で対象としている水田の暗渠では，FAO（2005）で前提としているような下層の透水が良い場合に比べ，吸水と表される．ここで，qL は単位距離の吸水管当たりの管周囲の通水可能部が一層制約されていることを考える論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

13と，疎水材の透水係数が低下している場合には，この部

圧力水頭計測や試掘調査の結果，耕盤の通水抵抗が大分の水頭損失が，暗渠全体の排水性に影響することは十きいと判断された場合には，渠溝上端の深さをコーンペ分に起こりうる．しかし，管周辺部の疎水材の劣化が進

ネトロメータなどで確認した上で，十分な深さに補助暗んでいるときには，その他の部分の通水性も全体的に低渠を施工することが有効と考えられる．また，疎水材層下していることが多いと考えられる．そのため，システの通水抵抗が大きい場合には，補助暗渠を浅い深度に施ム全体として管浸入部が排水を律速するケースが多いか工するのでは排水能力が改善されない可能性があるたどうかは，今後の同種の調査の結果により結論付けるべめ，補助暗渠（サブソイラ）をできるだけ深く施工するきである．

などの対策を試してみる必要がある．吸水管への水の浸3.5 暗渠の機能診断への応用

入が，圃場全体で滞り，それが排水性の低下をもたらし

暗渠の機能診断は，1）必要な排水能力が今後どのくらていると考えられる場合には，吸水管周囲の疎水材の交いの期間維持されうるか，2）すでに機能が低下している

換などのより抜本的な対策が必要となる．吸水管内の動ときに，どのような機能回復措置が可能か，といった点

水勾配が，流量から予測される値より著しく大きい場合について判断するために行うことが想定される．現況がには，管内への泥土や鉄の酸化物の堆積もしくは著しい

排水に支障がないかを最初に診断した上で，支障がある

不陸などが考えられるので，管の洗浄などを試す必要が場合や機能低下が始まっていると考えられる場合には，ある．それでも改善されない場合には，再施工などの抜その主たる原因を明らかにし，その結果から採りうる対本的な対策が必要となる．

策を提示するのが基本的な機能診断の流れとなる．暗渠の排水機能の現況は，作土に滞水が生じるくらいの比較的大きな降雨イベント後の暗渠排水量の計測による方法
が最も直接的である．暗渠の計画排水量は，20 ∼ 30 mm

4. まとめと今後の課題— 水頭分布計測の意義と限界 —d−1 が標準とされており（農林水産省, 2017），ピーク排暗渠吸水管の直上での水頭分布の計測により，その位水量で見たときには，施工後年数が経過している場合で置での吸水管へ向かう水の通水性を左右している層のも 2 ∼ 3 mm h−1 程度が期待される．大きな降雨の際に特定が可能であることがわかった．一方で，この層の位は，雨量の全てを暗渠から速やかに排出する能力は必要

置は，同じもしくは隣接する圃場でも測定点間で大きくではなく，地表排水が終了したときに作土に残った過剰

異なることも明らかになった．作土から疎水材上端までな水を排除することが暗渠の主要な役割であるので，その区間の通水性は，疎水材の沈下状況に左右され，疎水の容水量が 1 日程度で排除できれば，圃場全体の平均的

材上端深さは圃場内で大きく上下することが明らかにさな排水能力には問題がないと考えるべきであろう．

れている（吉田 · 足立, 2005）．疎水材層の沈下は，直上

最大暗渠排水量が，この条件を満たしていない場合に部分の土層の通水性だけではなく，補助暗渠との接続のは，全体的に暗渠の排水機能の低下が進んでいると考え可否に影響する．疎水材の内部の通水性の不良についてられるので，圃場内の排水路側 · 用水路側に複数点を選は，泥土の混入が原因と考えられるが，泥土の混入は水んで，圧力水頭分布の計測を行い，主要な通水阻害箇所が集中的に流れる部分に生じやすい．そのため泥土の混がどの部分なのかを明らかにすることが対策を講じる上入により通水性が低下すると，通水部分が横に広がり結で有効と考えられる．

果的に泥土混入は数十センチの範囲では平均化されると最大暗渠排水量が，この条件を満たしていても，圃場

考えられる．しかし，補助暗渠を主体として水が本暗渠

内に局所的に排水が不良な場所が認められる場合には，に浸入する状況では，補助暗渠と疎水材の接続部近傍に暗渠が機能していない何らかの原因がその付近にはある水が集中することは避けられず，泥土の混入も進みやすので，追加の調査が必要となる．例えば，今回調査した

いと考えられる．測定点が補助暗渠を過去に施工された

圃場Ｂでは，圃場全体で 2 mm h−1 くらいの最大排水量ことがある位置に近いか離れているかで，測定結果に違を観測している．しかし，圧力計測を行った地点近傍は，

いが出ることは避けられないであろう．吸水管近傍の圧作土が非常に高水分で，明らかに他の場所と比べ排水性

力水頭については，土管の場合には測定位置と接手とのが劣っていた．このような場合には，本論で提示した圧位置関係で違いが生じる可能性がある．また，管種を問

力水頭の計測が原因の特定に有効である．

わず，敷設レベルに不陸があると，泥土の沈降堆積に不全水頭分布や通水抵抗による通水不良個所の診断に均一が生じる可能性がある．

は，全層が飽和するような条件となる降雨イベントの以上のように，渠溝の状態や疎水材の深さ，泥土の混データが望ましいが，一方で排水路の水位が上昇して排入や腐敗などの不均一性については，補助暗渠の設置位水が抑制されているときのデータは解析に向かない．水置のような人為的な要因や，排水路からの距離などの水頭分布の計測で原因箇所が特定されたら，試掘調査を行

理的な条件，さらに必ずしも原因が特定できない確率的うことにより，結果の妥当性を検証することが可能であな変動などが関係していると考えられる．水頭分布の計るが，診断目的であれば，試掘調査をすべての測点で行測結果により，圃場全体の暗渠機能低下要因を診断する

うのは効率的ではないと考えられる．

手法を確立するためには，必要な測定点数や測点の配置

土壌の物理性

14

第 148 号方法についてのさらなる知見が求められる．そのためには，吸水管直上部分の通水抵抗の空間変動特性を明らかにしてゆくことが必要である．

（2021）
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永石義隆 (1977a): 暗渠疎水材としてのモミガラの利用. 圃

本研究の実施にあたり，耕作者の雲田静男氏には多大なご協力ご支援を賜りました．ここに謝意を表します．

場と土壌, 91: 10–13.
永石義隆 (1977b): 暗渠疎水材としてのモミガラの耐用性について. 農業土木学会誌, 45: 387–390.

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論文：水田の暗渠への水の流れの実相の解明とその機能診断への応用

要旨

施工後年数の経過した水田の暗渠の排水挙動の実相は，未だ十分に解明されておらず，機能診断法も確立されていない．本研究では，吸水管に向かう排水経路上の水頭分布から，通水性を阻害する箇所を特定し，暗渠の排水機能診断に活用する手法の開発を目的とした．粘土質転換畑 2 筆において，本暗渠の吸水渠直上の作土下端，耕盤内，疎水材の上部，疎水材下部（吸水管の外側）において，暗渠排水時の圧力水頭を測定するとともに，暗渠排水量，排水路水位，吸水管内の水圧も同時に測定した．全水頭分
布や通水抵抗の算出により，各場所での主要な通水阻害箇所を特定することができた．一方で，その箇所は，一つの圃場内でも大きく異なり，圃場の筆スケールでの診断の在り方には課題を残した．
キーワード：圃場排水，地下排水，機能診断，水頭分布，通水抵抗

15

true TDR 土壌水分センサ
CACC-SEN-TDR315H ¥45,000(税抜)

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。事実、このコンパクトなセンサーから生の波形データを取得(*)できます。

計測項目

出力

サイズ・重量

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

デジタル(SDI-12)

本体200Ｌ＊553Ｗ＊19Hｍｍ
150mmロッド
440g(10m cable)

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
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TEL 011-711-9921 FAX 011-711-9922

シンポジウム特集

J. Jpn. Soc. Soil Phys.

⥲ࠉㄝ

土壌の物理性

Reviews

No. 148, p.17∼30 (2021)

耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法
江口定夫 1

Usage of penetration resistance and other soil physical properties
to evaluate soil physical conditions in croplands
Sadao EGUCHI1

ように（暗渠排水等），解決策の一つともなる．

1. はじめに土壌が持つ様々な物理的性質（soil physical properties）に基づき，農地土壌の物理性（ここでは，物理的条件［soilphysical conditions］の意味）を評価する際，その目的としては，（1） 良好な作物（根）生育の実現（根の伸長，呼吸，水 · 養分吸収，病虫害予防等），（2） 人や機械の作業性 · 管理能力の向上（地耐力，砕土性，均平度等），（3） 食（人の健康）の安心 · 安全性の確保（重金属 · 農
薬 · 放射性核種等有害化学物質の吸収低減，放射性核種による汚染土壌からの被曝低減等），（4） 農地内外の環境保全（土壌 · 水 · 大気環境，生態系等の保全）等が考えられる．中でも（1）は，食料生産の場としての農地土壌
にとって，最も重要と言える．
土壌の層位 · 層厚 · 層序（鉛直土壌断面），微視的 ∼ 巨
視的構造，保水性 · 通気性 · 透水性，そして，農地内外の微地形や明渠 · 暗渠設備の有無を考慮した排水性等は，
上記（1）∼（4）のどの目的にとっても，極めて重要な基本的情報となる．但し，評価の目的に応じて，その測定では特にどこに注意すべきか，その測定値をどのように活用すべきか等は一般に大きく異なる．また，特に目的（4）では，農地系内だけでなく，根域下の不飽和帯 ∼ 帯
水層の環境負荷物質輸送に関わる物理的性質，地形 ∼ 流域スケールでの水文地質環境（hydrogeological setting）（Vidon and Hill, 2004; 江口, 2008）に関わる物理的性質
等，農地系外の情報が不可欠となる．さらに，どれを目的としても，様々なスケールでの物理的な性質 · 現象の時空間的変動性（不均一性）は，ときに問題解決のための障壁の一つとなり，また，粗大間隙を通じた選択流が速やかな内部排水を促し表面湛水を抑制する効果がある
1 Institute for Agro-Environmental Sciences, NARO, Kannondai 3-1-3,

Tsukuba, Ibaraki 305-8604, Japan. Corresponding author: 江口定夫，農研機構農業環境研究部門
2021 年 6 月 21 日受稿 2021 年 6 月 30 日受理

近年，農地土壌の物理性を広域多地点で迅速に評価するための実用的 · 汎用的手法に対する社会的ニーズが高まっている．日本の農業人口の減少 · 高齢化，農地一
筆面積の大規模化等に伴い，「ロボット，AI（Artiﬁcial

Intelligence），IoT（Internet of Things）など先端技術を活用する農業」と定義される「スマート農業」が注目され，生産現場の課題を先端技術で解決することで，農業分野における Society 5.0（内閣府, 2020）の実現に貢献することが期待されている（農林水産省, 2020c）．新たな食料 · 農業 · 農村基本計画（2020 年 3 月 31 日閣議決定）においても，農業データ連携基盤（WAGRI）（農業
データ連携基盤協議会, 2020）等を活用した「スマート農業の加速化など農業現場でのデジタル技術の利活用の推進」が求められている（農林水産省, 2020b）．
スマート農業では，圃場内の土壌肥沃度や作物生育を対象としたセンシング結果のバラつきに応じて，臨機応変に対応する可変施肥，可変防除（農薬散布），選別収穫，気象条件に応じた散水 · 止水等がクローズアップされ，実用化が進んでいる（農林水産省, 2020c）．これら
は「データ駆動型（精密）農業」と呼ばれ，農林水産省（2018）は，2025 年までに，農業の担い手のほぼ全てがデータを活用した農業を実践できる環境を整備することを目標に掲げている．
これら国の政策 · 社会情勢を背景に，生産現場から多くのニーズが寄せられている土壌の物理性や圃場の排水性の評価 · 改善 · センシング手法，豪雨や干ばつへの対応
技術，土壌水分予測に基づく潅水支援システム（高橋ら,2020）等の技術開発が様々なレベルで進められている．
その中で，最近，簡易な土壌物理性診断手法として，次節で詳述する貫入式土壌硬度計（諸遊, 1986a; 在原, 1997）を用いた土壌の貫入抵抗（penetration resistance, PR）測
定値が，作物生育と関連付けた広域多地点での土壌の物理性評価に活用されつつある（望月ら, 2016; 江波戸,

2018; 江波戸 · 岡崎, 2018; Ebato, 2020; 高橋ら, 2020）．

土壌の物理性

18

第 148 号

（2021）

この手法は，土壌試料を採取する必要がなく，試坑を作がら，手にかかる反力の触感の変化から SH の変化を推成する必要もなく，比較的短時間で多地点での測定がで測し，緻密度やかさ密度（bulk density）の変化を伴う層きるという点で，他の物理的性質の測定と異なり，デー界（e.g., 作土層と耕盤層の層界）の特定を行う．一方，タ駆動型農業に活用できるツールとして期待されていSH と透水性（飽和透水係数）の関係を調べた報告（e.g.,
中野ら, 1998）はあるが，両者に明瞭な関係性を見出した報告は見当たらない．これは即ち，粗大間隙の量 · 形
状と SH の間には，特段の関係性がないことを示唆する．

る．一方，PR は土壌の物理性の一側面を見ているに過ぎず，営農現場における土壌評価 · 診断に活用する上では，問題や課題も多いと思われる．
本稿では，土壌の物理的性質の中で，現在，特に注目

2.2 鉛直下方へのコーン貫入抵抗（VPR）

されている PR について概説すると共に，作物（根）の土壌表面からコーン全体を鉛直下方へ静的または動的生育に対する農地土壌の物理性評価手法や改善指針につに深く挿入していくときの PR（以下，VPR とする）は，いて，既往の知見を整理する．更に，日本の農地土壌のコーン周囲から土圧の影響を受けるという点で，SH と

平均的な物理的性質の特徴を把握した上で，営農現場へ

は測定対象が本質的に異なる．このため，同じ層位ならの適用 · 普及を考えたときの PR の活用方法や課題等にば，一般に，VPR は土圧の影響を受けない SH よりもついて検討する．

大きな値を示す（Fig. 1：静的 VPR の例）．特に砂丘未熟土は，砂粒子間の結合力が小さく，大気開放面である

2． コーンによる土壌の貫入抵抗（PR）

鉛直土壌断面上では崩れやすい（コーン先端により容易の測定法に剪断される）ために SH は小さいが，周囲から土圧を受ける VPR 測定では，砂粒子自体は圧縮しないため，土壌中へのコーン貫入過程では，コーンの頂点周辺土

コーンは土圧下にある砂粒子を押しのけて（剪断して）壌の圧縮と底面周辺で生じる剪断（shear）によって周貫入する必要がある．このため，他の土壌タイプにおけ

辺土壌の体積減少と変形が生じ，このときの変形応力

る VPR–SH 関係を表す経験式から予想されるよりも，2（deforming stress）が PR 値に反映される．農地土壌で∼ 5 倍も大きな VPR 値を示す（Fig. 1）．なお，VPR 測定器のコーン頂角や底面直径は，SH 測定器とは異なる場合が多く，この VPR–SH 関係（Fig. 1）にはその影響

は，以前より，この PR 値を簡易な土壌物理性評価法の一つとして利用してきた．以下，PR 測定法を大きく 2
つの方法に分けて，それぞれの特徴や両者の関係，活用事例等について概説する．

2.1 土壌硬度（SH）
コーン先端の一部を鉛直土壌断面に対して垂直に，静的に水平挿入するときの PR は，土壌硬度（soil hardness,SH），土壌強度（soil strength），土壌抵抗（soil resistance）
等と呼ばれ，土壌の緻密度（compactness）の指標として用いられる．SH の測定は，土壌の試坑側の大気開放面で行われるため，SH 値は土圧の影響を受けない．SH
は，現場で簡便に測定できる物理的性質だが，通常，測定対象とする深さ以上の試坑を作成する必要があるため，広域多地点での迅速な物理性評価には向いていない．なお，不攪乱土壌コアを採取し，実験室内で土壌の水分条
件や圧縮条件を変えながら SH を測定する方法（瀧島 ·佐久間, 1969; 遅澤ら, 1990）もある．

SH 測定器の代表例としては，標準型山中式硬度計（頂角 25◦ 20′ ，底面直径 18 mm，荷重 8 kg でバネが 40 mm
縮む）（諸遊, 1986b; 田中, 1997）がある．SH 値は，山中式硬度計のバネが縮んだ距離（mm）で読み取り，必要に応じて，圧力（kgf cm−2 ，kPa 等）の値に換算する．なお，鉛直下方へコーンを挿入する際には，硬度計の自重を考慮する必要がある（瀧島 · 佐久間, 1969）．

SH は，鉛直土壌断面上における巨視的土壌構造の把握（江口 · 長谷川, 2002），機械走行跡の土壌の緻密化（中野ら, 1998），耕起法の違いによる緻密度の変化の評
価（渡辺, 1992）等に有用である．また土壌断面調査では，通常，移植ごての先端等を深さ別に軽く突き刺しなFig. 1 様々な地目 · 土壌タイプで得られた鉛直下方への静的コーン貫入抵抗（静的 VPR）と土壌硬度（SH）の関係を表す経験式と，山中式硬度計の読み（mm）を圧力（MPa）に変換する理論式（瀧島 · 佐久間, 1969）．

総説：耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法も含まれている．

19の水田下層における砂 · 粘土の互層から成る複雑な土層

農地では，コーンを人力で，約 1 cm s−1 の一定速度で構成を，土壌断面を作成することなく，比較的容易に把握

土壌中へ貫入させていく静的 VPR を適用することが多することが出来る（今井ら, 2006; Eguchi et al., 2009a）．

い．代表例としては，貫入式土壌硬度計（頂角 30◦ ，底面がある．静的 VPR は，人力で貫入速度を一定に保つこ

VPR は，広域多地点（中津ら, 2003; 望月ら, 2016）あるいは圃場スケール（近江谷, 1998; Grunvald et al., 2001;
Eguchi et al., 2009b; 江波戸 · 岡崎, 2018; Ebato, 2020）でとが難しく，測定者の経験 · 能力 · 腕力（体重）等に依の対象とする土層の物理性評価や三次元的な土層調査，存する部分がある．但しこれを機械化すれば（近江谷,

更には特定の作物を対象とした土壌の物理性改良目標の1998; Grunwald et al., 2001），この問題は解消する．

提案（瀧ら, 2005）等に活用される．

積 2.0 m2［底面直径 16 mm］）（諸遊, 1986a; 在原, 1997）

これに対して，動的 VPR は，ある一定の高さから一土壌が湿っているときほど，圧縮に対する土壌の降伏

定重量のハンマーを落下させたときの打撃によるコーン

応力は小さく（加藤, 1989），PR 値は低下する（Da Silva

貫入深さを記録するものであり，人力ではコーン貫入がet al., 1994; Eguchi et al., 2013）．Fig. 2 は 1 つの圃場内

不可能な硬い層や深い層にも適用できる．動的 VPR はで，異なる日に VPR を測定した例だが，土壌の乾湿によ林地土壌に適用されることが多く，基岩までの土層深度り，表層（0 ∼ 30 cm）で約 2.5 倍，下層（30 ∼ 100 cm）の面的分布の調査等で利用される（大貫, 1999）．農地でで約 2 倍の違いがある．また，VPR 値と土壌水分量の関も，難透水層の面的分布（Eguchi et al., 2009b）や地形

係は，表層と下層で大きく異なる（Fig. 2）．このことが，連鎖系を通じた砂礫質帯水層の連続性の把握（今井ら,

土壌の物理性評価指標として VPR 値を利用する上で，一2006）等で利用される．動的 VPR 測定器の代表例としては，土研式簡易貫入試験器（頂角 60°，底面直径 25mm, ハンマー重量 5 kg，落下高さ 50 cm）（三浦ら, 1993;
大貫, 1999; Eguchi et al., 2009a; 2009b）がある．

番大きな問題となる．例えば，異なる土壌 · 作物管理に

いが土壌水分の違いによるものか，物理性の変化による

動的 VPR は，深さ 5 cm 毎（Eguchi et al., 2009b）またものかを判断することが出来ない．一つの解決策としては 10 cm 毎（三浦ら, 1993; 大貫, 1999）のコーン貫入には，VPR 測定と TDR（time domain reﬂectometry）によ

必要なハンマー打撃回数で表すことが多い．しかし打撃

る土壌水分測定を同時に行う（Vaz and Hopmans, 2001;

1 回毎に，貫入深さを ±1 mm 以内の精度で読み取り，単位貫入深さ当たりの打撃回数（m−1 ）（今井ら, 2006）や圧力（MPa）（Eguchi et al., 2009a）で表せば，土層の物理

Miyamoto et al., 2012）ことだが，異なる処理区間の差を出そうとすれば，Fig. 2 のように異なる乾湿条件の日に
VPR 測定を行う必要があるだろう．

性について，より詳細な定量的情報が得られる．例えば，礫を含む層は動的 VPR の不均一性が非常に大きい等，

VPR 値と SH 値の関係は，土壌構造の異方性により大きく異なる場合がある（Fig. 3）．長期間裸地管理下（まばらに生える雑草を鋤き込むため年 2 ∼ 3 回のみロータ

PR 値が同じであっても層の中身は異なることが把握でリー耕起する）にある黒ボク土畑の表層は，鉛直土壌断

粘土層は動的 VPR がほぼ均一な層であるのに対して，

よる物理性の変化を VPR で調査するとき，多くの場合，異なる管理下では土壌水分も変化するため，VPR 値の違きる．なお，貫入深さの読みを圧力に変換する際は，動的 VPR 測定器の自重等を考慮する（Vaz and Hopmans,

2001）．
動的 VPR は，検土杖による土層調査に比べると，（a）
主観的判断が入る余地がなく（層界の判定等で迷うことなく）測定者の経験 · 能力によらず，全く同じデータが得られること，（b） 土層が崩れやすくても，また，地下水面下の土層でも作業能率が低下しないこと，（c） 検土杖では定量化できない土層の緻密さや不均一性を数値化できること，（d） 調査後に何度でも測定データを見返して判定基準の検討 · 変更ができること（調査後にじっく
り迷えば良い）等の点で優れている（江口, 2008）．一方，
検土杖の最大の利点は，深さ別の試料を直接採取 · 目視できる点にある．試坑を作成せずに下層土を調査する際には，静的 VPR や動的 VPR と検土杖を併用することが望ましい．

2.3 VPR の変動要因，活用事例と課題
PR 値は，かさ密度や固相率と共に増大し（瀧島 · 佐久間, 1969），湿潤状態では，PR は粘土質土壌で低く，砂礫質土壌で高い傾向がある．これを利用すれば，沖積地帯

Fig. 2 黒ボク土野菜畑圃場（面積 0.1 ha）において異なる日に測定した深さ別土層の鉛直下方への動的コーン貫入抵抗（動的 VPR）（Eguchi et al. [2009b] より算出）と体積含水率（Eguchi and Hasegawa [2008] より算出）の関係．

20

土壌の物理性第 148 号

（2021）

澤ら, 1990）がある．これは，後に，最小制限水分域（least

limiting water range, LLWR）（Da Silva et al., 1994）と名称変更され，現在も世界各地で多くの研究が進められている（Mishra et al., 2015; Oliveira et al., 2019; Kazemi etal., 2020; Li et al., 2020）．
この手法の最大の特徴は，それまで個別または多元的に評価されることが多かった複数の土壌物理性因子を，

LLWR という体積含水率の指標（m3 m−3 または vol%）により，定量的かつ一元的に表した点にある．即ち，作物の根生育を制限する主な物理的要因として，①根伸長に対する機械的阻害（mechanical impedance）が制限とならない土壌硬度（SH）（<2 MPa [Letey, 1985]，または，<1.2 MPa [遅澤ら, 1990]），②土壌水のマトリックポテ
ンシャルから見た根吸水に対する有効水分域の下限（永久萎凋点：−15 MPa）から上限（圃場容水量：−10 kPa

Fig. 3 長期裸地管理下の黒ボク土畑における鉛直下方への動的コーン貫入抵抗（動的 VPR 測定を 2 回実施）（Eguchi
et al. [2009b] より作成）とポケット型山中式土壌硬度計による土壌硬度（江口 · 長谷川 [2002] より作成）の比較．エラー
バーは標準偏差．

[Letey, 1985]，または，−6 kPa [遅澤ら, 1990]）までの体積含水率，③根呼吸を阻害しない通気性（気相率：>10
vol% [Letey, 1985]，または，相対ガス拡散係数 D/D0 ：>0.005 ∼>0.02 [Lima et al., 2020; 遅澤ら, 1990]）の 3因子に注目し，これらが制限とならない水分域を LLWRと定義している．LLWR の 3 因子のうち，②有効水分域の体積含水率（以下，有効水分率）と③通気性は勿論，①
機械的阻害も土壌水分（とかさ密度［bulk density］）の面上の SH（ポケット型の山中式硬度計［頂角 25◦ 20′ ，底関数として表され（Da Silva et al., 1994），乾燥による土面直径 9 mm，荷重 8 kg でバネが 20 mm 縮む］を使用）

壌の硬化と水分不足から，過湿による酸素不足までを考は 0.1 MPa 程度だったが，動的 VPR による測定では最慮することができる．したがって，LLWR が大きい土壌

大 2 MPa 以上の大きな値を示した．これは，表層付近はは，干害や湿害を受け難い土壌，と言うことが出来る．

鉛直上方から機械による踏圧の影響を受け，巨視的には

また，LLWR の① ∼ ③の因子に加えて，土壌の透水性

ある程度の締固めが生じていたと考えられるが，小さなも考慮した積分水分容量（integral water capacity, IWC）

コーンの先端を土圧のない条件で水平貫入させても，大（Groenevelt et al., 2001; Kazemi et al., 2020）や，これ

きな抵抗は受けなかったためと考えられる．一方，深さら① ∼ ③の閾値を固定値としない LLWR（Lima et al.,40 ∼ 90 cm 付近（弱い柱状構造が発達）では，VPR とSH はほぼ同じ値を示した．この深さの SH のバラつきは非常に大きく，柱状構造では SH の小さい部位が鉛直方向に繋がっている．VPR 測定のコーンは単位構造間のSH が小さい部位に貫入して行き易いのかもしれない．

2020）等が提案されている．土壌の物理的な質の定量的評価指標としては，Dexter（2004）が提案した S 値（cm−1 ）
（土壌水のマトリックポテンシャルの自然対数に

VPR 値が大きい程，土壌の透水性が低いことを仮定と S 値との間には，有意な正の相関関係があることを示した研究はあるが，その関係が一般的に成り立つことを対する土壌の重量含水率の曲線の変曲点における傾き）があるが，Asgarzadeh et al.（2010）は，LLWR や IWC
している．

実測データに基づき明示した報告は見当たらない．反対

これら LLWR 等の物理性の指標に共通する特徴は，いに，Eguchi et al.（2009a）は，沖積低地の水田下層を対象

ずれも，土壌の水分特性曲線が中心的役割を果たす点にに，VPR が大きい砂礫層は，VPR が小さい粘土層よりもある． LLWR は，根の生育に対する土壌の物理性の影

飽和透水係数が高いことを示した．VPR と土壌の透水

響を単純化し過ぎている面はあるが，実用的 · 汎用的な性の間に何らかの関係が成り立つかどうかについては，

簡易評価指標として，また，何が主な物理的制限要因と各調査地において実測データによる確認が必要である．

なっているかを理解し，現象と原因の関係をできるだけ単純化して整理する上で，更に，土壌の物理性診断（問3. 作物生育と関連づけた土壌の物理性評価

題の所在を特定し，処方箋を出す）を行う上で，有用で3.1 最小制限水分域（LLWR）

れの閾値は，土壌 · 作物条件によって変化しうるもので作物の生育改善 · 収量向上等を目的とした土壌の物理あり（長谷川, 1994），適用対象に応じて変更することも性評価手法としては，35 年以上前に提案された非制限水
分域（non-limiting water range, NLWR）（Letey, 1985; 遅ク土は <15 ∼ 20 vol%，非黒ボク土は <10 ∼ 15 vol% である．上記① ∼ ③の因子が根生育の制限となるそれぞ必要だろう．例えば D/D0 <0.02 となる気相率は，黒ボ

総説：耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法

21

Fig. 4 異なる土壌の最小制限水分域（LLWR）．遅澤ら（1990）より作成．

Fig. 5 コムギ幼植物の根長密度と（a）土壌の最小制限水分域（LLWR），（b）土壌硬度（SH）及び（c）粗大間隙率の関係．遅澤ら（1990）より作成．回帰式は，硫化物等の影響により根長ゼロだったプロットを除外して作成．なお（a）に相当する原著のグラフでは，有効水分域の上限をコムギ栽培土壌の水分状態に近い pF1.5 として LLWR を求め直してプロットしたと思われ，高い相関係数 0.71 が示されている．

ある（遅澤, 1998）．

が，LLWR よりも土壌硬度（Fig. 5b）や粗大間隙率（Fig.

トリックポテンシャルを −30 cm に調節した砂柱上に5c）の方が，根長密度との関係が明瞭だった．現地土壌
では，乾湿が繰り返されるため，干害 · 湿害の受け難さの指標である LLWR の有効性は，より高まると考えら

各コアを置き，コムギを播種して幼植物の根長密度を計れる．あるいは，基本的に天水依存で畑農業を広く実施測した．その結果，LLWR が大きい程，根長密度が高く可能な日本の湿潤気候下では，畑灌が必要不可欠な諸外なる関係が得られ（Fig. 5a），根の生育に対する土壌の国の乾燥地農業に比べて土壌水分の変動幅が比較的小さ

物理性指標としての LLWR の有効性が示された．但し，く，LLWR を導入する利点はさほど大きくないのかもし

土壌水分状態がほぼ一定だったことが原因と考えられる

れない．そのためかどうかは不明だが，残念ながら，日遅澤ら（1990）は，熊本県内の異なる土壌タイプの不攪乱土壌コアの LLWR を測定（Fig. 4）すると共に，マ

22

土壌の物理性第 148 号

（2021）

Fig. 6 非火山灰土壌の三相分布と根群分布良好域．三好（1972）より作成．

本の LLWR の研究は遅澤ら（1990）以外には見当たら

三好（1972）は更に，SH と根群分布良好比率（根量ず，現地土壌へ適用した事例もない．しかし，国際的にが「富む」または「含む」と判定される土層の割合）のは LLWR の研究は非常に盛んであり，LLWR は，土壌の関係を調べた（Fig. 7）．その結果，個別に見れば土壌タ

耕起やカバークロップの影響に対して感受性が高いこと

イプ別 · 作物別に大きく異なる部分もあるが，全体的に（Oliveira et al., 2019），土壌炭素との関係が見られるがは，火山灰土壌も含めて，SH：22 ∼ 23 mm（0.84 ∼ 0.98
MPa：Fig. 1 の理論式による）付近が閾値となり，それ

作物生産性との関係は不明瞭であること（Mishra et al.,2015），トウモロコシ収量変動をよく説明できること（Liet al., 2020）等が報告されている．

以上の緻密な土層では根の生育が不良になることが示唆

3.2 土壌硬度（SH）及び他の物理性因子と根生育の水稲における土壌の SH と根の生育の関係については，

関係

された．
瀧島 · 佐久間（1969）の研究がある．この著者らは，人

日本では LLWR の研究は殆ど実施されていないが，同工的な充填土壌と不攪乱土壌の両方について，SH や他様の方向を目指していたと思われる研究として，土壌のの基本的な土壌物理的性質と，水稲の根量や収量との関三相分布と SH が土壌中の作物根（水稲以外）の分布に係を調べ，水稲収量を殆ど制限しない SH 値として，湛与える影響を包括的に調べた三好（1972）の研究がある．

水時 <17 mm（落水後 <23 mm）を提案している．また，この著者は，土壌断面調査での目視判定による根量を 3

不攪乱土壌では根が伸長可能な間隙構造の発達が顕著で区分して，不攪乱土壌コアの三相分布の三角座標上に多あり，人工的な充填土壌に比べて，圧縮による SH の上数（計 3285 点）プロットし，土壌タイプ別 · 作物別に分昇に対する根量 · 収量の低下傾向が弱いこと，土壌タイ

けて，「根群分布良好域」（根量が「富む」または「含む」

プ（土性等）の違いが不明瞭になること等を示した．即と判定される土層の殆どが持つ三相分布の領域）を決定

ち，土壌の不均一な間隙構造が，圧縮による土壌マトリしようとした．その結果，「根群分布良好域」は，土壌タ

クスの物理性の悪化がもたらしうる根生育への負の影響

イプ別 · 作物別に異なるが，（i） 固相率の上限（52 ∼ 57
vol%），（ii） 液相率の下限（15 ∼ 29 vol%），（iii） 気相率の下限（10 ∼ 18 vol%）でおよそ区切られる範囲内に存在していた（Fig. 6）．これら（i）∼（iii）の境界は，それぞれ，LLWR の①機械的阻害，②有効水分率，③通気を緩和したと言える．

性の各因子の閾値と深く関係する．しかし「根群分布良SH は測定が簡便かつ有用な物理性指標として認識され，好域」は，非火山灰土壌でのみ決定でき，火山灰土壌で現場でも広く普及したと考えられる．

三好（1972）と瀧島 · 佐久間（1969）に共通するのは，根の生育を説明する上で有用な土壌の物理性の指標として，最終的には SH（LLWR の①機械的阻害）という一つの因子を抽出したことである．これらの研究により，は決定できなかった．それは，噴出起源 · 年代が異なる

しかしここで注意すべき点は，国際的に広く使われて火山灰の累積層を母材とする黒ボク土では，表層よりもいる LLWR の機械的阻害の閾値が 2.0 MPa（Da Silva et

固相率が低い下層の方が，SH が大きい傾向を示す（三好, 1972; 農林水産省農業環境技術研究所, 1984）等，非al., 1994）であるのに対して，三好（1972）の結果はその半分にも満たない（0.84 ∼ 0.98 MPa）ことである．日

黒ボク土とは異なる物理性を有するためである．

本と世界では同じような作物を栽培しているにも拘わら

総説：耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法

23

Fig. 7 様々な作物の根群分布良好比率と土壌硬度（SH）の関係．三好（1972）より作成．作物名の後の S は砂質土，L は壌質
土，C は粘質土，V は火山灰土壌を示す．

ず，作物の根自体の強さにこれだけ大きな差が生じるとは考えにくい．SH は土壌の物理性のある一側面を示す値に過ぎず，見かけ上，SH が根の生育を説明する因子∼ 2.7），③通気性は，重力排水後の粗大間隙量（透水性とも密接に関係する）として，>10 vol%，が示されている（Table 1）．

として抽出されたとみなす方が妥当かもしれない．例え3.4 多元的な視点と一元的な指標の使い分け

ば，Fig. 5b が示す根長密度と SH の間の負の相関関係

地力増進基本指針（Table 1）に沿った土壌物理性の改は，コムギの根が僅か 0.5 MPa 未満の SH で既に機械的

善方向は，LLWR とほぼ同じと思われるが，多元的に示阻害を受けていたことを示すのではなく，粗大間隙率がされている．同様に，瀧ら（2005）は，ハウスミカン園

10 vol% に満たないこと（Fig. 5c）が，通気性の低下をの土壌改良目標値として，静的 VPR による貫入可能深もたらし，酸素不足で根の呼吸が阻害された結果，根の度（静的 VPR <25 kgf cm−2 の土層深）や主要根群域の伸長が制限されたと解釈（診断）できるだろう．国際的厚さ等に加えて，下層土については，SH：<20 mm，固に広く利用されている 2.0 MPa（山中式硬度計：27 mm）
として妥当かどうかについても検討すべきだが，日本国

相率：40 vol% ∼ 50 vol%，粗大間隙率：10 vol% ∼ 20
vol% を提案し，多元的な視点の必要性を示している．営
農現場における農地土壌の物理性診断（安西, 2016）に内でよく利用される閾値（22 ∼ 24 mm）は，土壌の通おいても，必ず土壌断面調査が行われ，土壌から得られが，根の伸長に対する機械的阻害の閾値のデフォルト値

気性（気相率）の低下等の影響を含む結果であることはる多元的な情報と作物生育の状況を照らし合わせながら認識すべきであり，見かけ上の簡易指標とみなすべきで（一般的な推論と現実とのギャップの擦り合わせを行い

ある．

ながら）
，その場に合った解釈 · 診断を行い，処方箋（改3.3 地力増進基本指針良方針）を提示している（その後の経過観察も行う）．

国としての農地土壌の具体的な改善目標値は，地力増

LLWR は，多元的な土壌の物理性評価手法を一元化

進法（農林水産省, 1984）に基づく地力増進基本指針（農し，定量的な評価指標として取り扱い易くした．しかし

林水産省, 2008）の中で，地目別（水田，普通畑，樹園

その結果（Fig. 5a）を，診断や改良に結び付けるために地）の土壌の物理的 · 化学的性質について示されている．
Table 1 では，その中から物理的性質について抜粋し，整は，再び多元的な視点（Figs. 5b, 5c）が必要となる．Fig.

理した（一部，表現を改変）．

不足が一番の問題であり（診断），気相率を増大させる

5 の例では，低い通気性（気相率）（Fig. 5c）による酸素

この指針は，LLWR とほぼ同じ物理性因子に注目してための改良方針を提示すべきだろう．また，複数の因子いるが，各因子が制限となる閾値は異なっている．例えの改良が必要と診断される場合には，どの因子をどれだば，普通畑の改善目標値について，①機械的阻害についけ改善すれば一番効果的か？ といった判断が必要となては，SH <22 mm（圧力：<0.84 MPa），②有効水分率

る．その際には，LLWR のように一元化した指標を用いは，易有効水分域のみを対象に，−49 ∼ −6 kPa（pF：1.8

れば，異なる因子の改善効果を数値化でき，最適な改善シナリオを提示することが可能である．

土壌の物理性

24

第 148 号

（2021）

Table 1 地力増進基本指針（農林水産省, 2008）における土壌の物理性の改善目標（表現方法を一部改変 1) ）．
改善目標値

作土の厚さ

水田

普通畑

樹園地

15 cm 以上

25 cm 以上 9)

–

–

–

40 cm 以上––

60 cm 以上––

主要根群域 2) の厚さ
根域 3) の厚さ
鋤き床層（水田）の緻密度 4) （貫入抵抗）の最小値

14 mm 以上
（0.26 MPa 以上）
24 mm 以下
（1.2 MPa 以下）
24 mm 以下
（1.2 MPa 以下）––

22 mm 以下
（0.84 MPa 以下）

22 mm 以下
（0.84 MPa 以下）

主要根群域（普通畑）· 根域（樹園地）の粗孔隙量 5)–10 vol% 以上

10 vol% 以上

主要根群域の土層 40 cm（普通畑）· の土層
60 cm（樹園地）当りの易有効水分保持能 6)–

20 mm 以上

30 mm 以上––

鋤き床層（水田）の緻密度（貫入抵抗）の最大値
主要根群域（水田 · 普通畑）· 根域（樹園地）の緻密度（貫入抵抗）の最大値

湛水透水性 7)20 mm 以上 30 mm 以下 8)1) 本指針における用語の定義や改善目標値の留意点などについて，できるだけ原典と同じ表現を使用したが，読者の理解のために一部改変した2) 主要根群域の定義は，水田では深さ 30 cm までの土層，普通畑では深さ 40 cm までの土層，樹園地では細根の 70 ∼ 80 vol% 以

上が分布する土層のことであり，改善目標値は，樹園地についてのみ提示されている
3) 根域（樹園地についてのみ定義）は，根の 90 vol% 以上が分布する範囲のことであり，この根域土層が，樹園地土壌の物理性改

善目標の対象となる
4) 緻密度の改善目標値は，山中式硬度計の読み（mm）で示されているが，この表では参考値として貫入抵抗値を併記
5) 粗孔隙量は，降水等が自重で透水することができる粗大な孔隙（粗孔隙）が占める容積割合を百分率（vol%）で表した値
6) 易有効水分保持能は，対象土層が保持する易有効水分量（pF1.8 ∼ 2.7 の水分量）を水柱（mm）で表した値
7) 湛水透水性は，水田の日減水深（mm）
8) 日減水深は，水稲の生育段階等により，10 mm 以上 20 mm 以下，で管理することが必要な時期がある
9) 普通畑の作土の厚さは，根菜類等では 30 cm 以上，特にごぼう等では 60 cm 以上確保する必要がある

4. 日本の農地土壌の平均的な物理性とその改良方向4.1 機械的阻害
土壌断面調査時の SH（Fig. 8）は，畑の耕盤層（第 2層）以深では，ごく一部の土壌統群で 2 MPa に近い値を個々の営農現場での土壌の物理性評価 · 診断をより効示しているが，全体的には 1 MPa 以下を示す土壌統群

果的に行う上で，日本の農地土壌の平均的な物理性をが殆どである．即ち，日本の農地土壌では，通常の水分把握しておくことは有用と考えられる．また国全体とし状態で機械的阻害が根の伸長を強く妨げる土壌は，かなて，日本のダイズ（農林水産省, 2021），コムギ（関根 ·り少ないと考えられる．なお，地力増進基本方針（Table

梅本, 2015），トウモロコシ（農林水産政策研究所, 2019;
その原因の一つが土壌の物理性にあるかどうかを検討す

1）では，畑 · 樹園地については 0.84 MPa 以下が目標とされる．これを上回る SH 値は，特に非黒ボク土畑（Fig.
8d）の耕盤層以深で顕著に見られるが，前述したように，る上でも，有用と考えられる．ここでは，日本の農地土

この目標値は低い通気性（気相率）の影響を含むもので壌の物理的性質データベース（SolphyJ）（江口ら, 2011）

あり，機械的阻害そのものが根の伸長に直接影響する土に基づき，日本の農地土壌の平均的な物理性を概観する．

壌は少ないと考えられる．

菅野, 2017）等，主な穀物の単収は諸外国に比べて低く，

このデータベースは，土壌統群別（60 区分）· 地目別（54.2 有効水分域の体積含水率（有効水分率）

区分）· 層位別（最大 6 層）の土壌の物理的性質の全国平土壌の全間隙量を深さ方向に積算すると（Fig. 9a），黒均値を収納している．これを土壌 2 区分（黒ボク土，非

ボク土は非黒ボク土よりも間隙量が大きいこと，また，

黒ボク土），地目 2 区分（水田，畑［樹園地，草地，施設

水田と畑では明瞭な差がないことが分かる．黒ボク土

畑を含む］）に大別し，各土壌統群毎の物理的性質の全国

は，採土時の保水量（Fig. 9b）は非黒ボク土より大きい

平均値の分布を層位別または土壌断面別に示す（Figs. 8が，作物に利用可能な有効水分量（Fig. 9c）は非黒ボク∼10）と共に，LLWR や地力増進基本方針における各閾値との比較を行う．

土と同等である．これを有効水分率に変換すると，多くの土壌統群は 25 ∼ 35 vol% の範囲にあり，深さ 1 m ま総説：耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法

25

日本の農地土壌の層位別（第 1 ∼ 6 層）の土壌硬度（SH）．江口ら（2011）より作成．各プロットは地目別 · 土壌
統群別の全国平均値，プロットの長さは層厚を表す．

Fig. 8日本の農地土壌における（a）間隙量，（b）採土時の保水量，（c）採土時の保水量のうち永久萎凋点（−1.5 MPa）
までの保水量，（d）採土時の気相量（空隙量）の深さ方向への積算値（江口ら [2011] より作成，江口 [2021] を一部改変）．

Fig. 9

土壌の物理性

26

第 148 号

（2021）

Fig. 10 日本の農地土壌における層位別（第 1 ∼ 6 層）の採土時の気相率．江口ら（2011）より作成．各プロットは地目
別 · 土壌統群別の全国平均値，プロットの長さは層厚を表す．

での土壌断面で考えれば十分な有効水分量（250 ∼ 350

する上記の推察（診断結果）が正しいとすると，どのよmm）を保持している（Fig. 9c）．これは日本の温暖湿潤

うな処方箋（改良方針）を提示すべきだろうか．

な気候条件と密接に関係していると思われる．

まず作土層（第 1 層）を見ると，少数ではあるが，気相4.3 通気性（気相率）

率 <10 vol% の土壌統群が存在する．こういった土壌で採土時の気相率を深さ方向に積算すると（Fig. 9d），畑は，表面排水や暗渠排水等による排水性改善のための対では深さと共に積算気相量（空隙量）が増加し，深さ 1

策は勿論，土壌の物理性自体を改善する対策として，堆m までを見ると 100 ∼ 300 mm の水を貯留可能な空隙量

肥や緑肥等の有機物施用により，粗大間隙率を増大させが存在する．一方，水田の空隙量は，耕盤層以深では殆ることが有効と考えられる．また Takahashi et al.（2018）

ど増加せず（Fig. 9d），落水時（採土時）でも耕盤層以深は，水田転換ダイズ畑を対象に，農業土木的な対策としの土壌水分状態は飽和に近いと言える．

て，地表面から深さ 15 ∼ 20 cm，幅 1.5 cm の粗大間隙

土壌の気相率を層位別に見ると（Fig. 10），水田の耕（スリット）を播種位置に沿って作成し，これによる通気盤層以深では殆どの土壌統群が <10 vol% の気相率を示性向上（酸素供給）がダイズ根の伸長と収量の向上に繋し，ほぼ全ての土壌統群において通気性が作物（畑作物）

がったと報告した．一方，耕盤層の破砕は効果がなかっの根呼吸にとって阻害要因になると考えられる．水田をたとしている．即ち，土壌マトリクスの物理的性質（容畑転換すると，耕盤層以深の気相率は徐々に増加するこ

積 100 mL 程度の不攪乱土壌試料で把握できるもの）はとも考えられるが，数年間隔で田畑輪換する栽培体系で変化せず，耕盤層破砕による物理性改善効果はなくても，は，大きな変化は期待できないのではないだろうか．

人工的な粗大間隙を作り，それに沿って根が伸長するこ畑については，黒ボク土では気相率 <10 vol% の土壌とで，根呼吸の阻害は大幅に軽減されたと言える．

統群は少数だったが（Fig. 10c），非黒ボク土では全体のFig. 4 の厚層多腐植質黒ボク土（風積性）の耕盤層

3 割程度が <10 vol% の気相率を示し（Fig. 10d），土壌（2A11）及び細粒黄色土の耕盤層（B2ir）では，LLWR

タイプによっては，耕盤層以深の酸素不足による根呼吸が算出できず（ゼロとなる），土壌の物理性はこれらの試の阻害が大きな問題になると推察される．
4.4 粗大間隙による土壌の通気性の改良
日本の農地土壌の物理性を土壌統群別 · 地目別の平均料の中では最も不良だったと言える．しかしコムギの根指摘しているように，土壌の粗大間隙や土壌と円筒管の値で見たとき，通気性（Fig. 10）が一番の問題であると間の壁面に沿った根の伸長が優勢だったことが推察され

長密度は中庸であり（Fig. 5），瀧島 · 佐久間（1969）が

総説：耕地における土壌の物理性評価のための貫入抵抗及び他の物理的性質の活用方法

27

大間隙に依存しないことを示した（Fig. 12）．これらの研究は，特に土壌マトリクスの物理性が根の生育にとって不良なとき，根は粗大間隙を通じて伸長し，酸素不足
による呼吸阻害を回避すること，また，根は基本的に，粗大間隙を利用して根の伸長や養水分の吸収を効率良く行っていることを示す．LLWR から見て土壌マトリクスの物理性が不良の土壌では，土壌マトリクスを根本的に改善する対策よりも，粗大間隙を利用する対策の方がより効率的で有効性も高いと考えられる．
日本の農地土壌の耕盤層以深の気相率を見ると（Fig.

10），<10 vol% となる土壌統群が多い．作土層とは異なり，耕盤層以深の粗大間隙を人工的に作成する方法は限Fig. 11 重粘土質転換畑における収縮亀裂の発達した土壌構
造とダイズ根の分布の模式図．Hasegawa and Sato（1987）を参考に作成．

られる（心土破砕，深耕等）．しかしその効果は一般に一時的であり，費用対効果や失敗するリスク，水田に戻したときの機械走行上の地耐力低下に繋がる可能性等を考えると，別の角度からより持続可能な改善対策が必要である．また，人工的な粗大間隙の作成と明渠 · 暗渠排水を組み合わせても，重力排水（pF：1.8 程度）以上の水分低下は期待出来ない．これに対して，重粘土質転換畑に
耐湿性に優れた作物を導入することで，土壌水分量を低下させ，粗大間隙や土壌構造の発達を促す方法（吉田ら,1997）がある．また黒ボク土畑の締め固め土層では，キマメの主根がこれを貫通して下層へ伸長し，深さ 1 m 以
上まで達した（松元ら, 1992）という．耕盤層以深まで到達する鉛直下方への粗大間隙構造を発達させる持続可能な対策として，こういった作物根の能力（耕盤層を貫通する根成孔隙の作成）を利用し，これを輪作体系の中に位置付けることが出来れば，機械走行上の耕盤層の地耐力を低下させることなく，低コストかつ省力的に，通気性を改善できる可能性がある．不均一性は土壌の本質であり，不均一かつ持続可能な粗大間隙構造を意図的に作Fig. 12 異なる土壌（BLLB 及び BLLC は褐色低地土 B 層
及び C 層，PSGB 及び PSGC は疑似グライ土 B 層及び C 層，
ADOB は黒色火山性土 B 層）の大型不攪乱土壌カラム内におけるトウモロコシ根の分布が粗大間隙の位置と一致する割合（P）と混合エントロピーの相対値（S′ /S）との関係．Hatano
et al.（1988）より作成．

出 · 活用することが，日本の農地土壌の物理性改善及び作物単収増加にとって，最も必要な対策と考えられる．

5. おわりに
先日，事前に何も土壌情報がない，広い（と言っても約る．Hasegawa and Sato（1987）によれば，収縮亀裂（平2.2 ha）緩傾斜畑圃場（裸地状態）を目の前にして，そこで連作する飼料用トウモロコシの生育が悪いことと土壌

均 15 cm 幅）が発達した重粘土ダイズ畑では，ダイズの物理性の関係について考える機会があった．最初に，圃

根は土壌マトリクス内ではなく亀裂面上に分布し（Fig.

場の中央付近で簡易な土壌断面調査と，活性二価鉄イオ11），細根だけを土壌マトリクス内に伸ばして吸水を行

ン及び活性アルミニウムの反応試験（日本ペドロジー学

う．土壌マトリクス内の鉛直上方への水フラックスは極会, 1997）を行い，耕盤層の上層は活性二価鉄イオンの反めて小さく，ダイズが蒸発要求に見合うだけの吸水を行応が顕著で表層グライ化が進んでいること，周辺の土壌

うためには，根が亀裂に沿って鉛直下方へ深く伸長する

図からアロフェン質黒ボク土を予想したが深さ 40 cm 付ことが必要不可欠としている．Hatano et al.（1988）は，

近までは活性アルミニウム反応が殆ど無く，圃場造成時

大型不攪乱土壌カラム内におけるトウモロコシの根の空の客土層であることが推察された．作物の生育と土壌の間的分布を異なる土壌タイプについて調査し，根の分布関係を考える上でこれらの知見は必要不可欠であり，こは，褐色低地土 B 層や疑似グライ土 B 層では，粗大間隙

れらのデータと面的な VPR 値を組み合わせれば，点だ（亀裂幅または孔径：>0.5 mm）への依存度が高い（同けでなく面的にも有効な処方箋を出せるかもしれない．

じ位置に分布する）こと，一方，黒ボク土 B 層では，粗VPR は，土壌の様々な物理的性質との相関が高いため

土壌の物理性28

第 148 号

（2021）に，値の大小や空間的分布の原因，根の生育に対する意物 理 性 診 断 を 行 う と 作 業 効 果 を 定 量 化 で き る.

味等を，普遍的な手法 · 理論等で説明 · 理解するのは難農 研 機 構 中 央 農 業 研 究 セ ン タ ー 2018 年 研 究 成

しい．VPR は，土性やかさ密度の変化を伴う層界を面的

果 情 報, https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/4thに同定するには適しているが，三次元的に得られるデー

laboratory/carc/2018/carc18 s19.html（2021 年 6 月 1 日）

タの意味を解釈する上で，点での土壌断面観察と SH 測

江波戸宗大 · 岡崎圭毅 (2018): 土壌物理性簡易診断とし定は欠かせない．現地土壌の物理的環境（特に土壌水分，て圃場全面深さ 60 cm までの土壌硬度を三次元分布で

地下水位，巨視的な土壌構造等）は現地でしか把握でき評価する. 農研機構中央農業研究センター 2018 年研ず，根生育の制限となっている土層も，現地土壌断面の究 成 果 情 報, https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/

根量の観察等を通してしか推定できない．例えば，根域

4th laboratory/carc/2018/carc18 s18.html（2021 年 6 月 1

以深の難透水層上には飽和帯が形成され易く，一般に日）

排水不良の原因となるが，地下水位への感受性は作物にEbato, M. (2020): Evaluation of soil hardness in paddy ﬁelds

よって大きく異なり（幸田, 1982），状況によっては貴重by cone penetrometer as a simple soil physical diagnosis

な水分供給源ともなる．VPR は基本的に，土壌断面調査
で得られる点の知見を面に広げるためのツールとして捉えるべきであり，根の生育を対象とした土壌の物理性診
断では，点の測定である LLWR 等，有効水分率や通気性も考慮した，総合的な物理性評価手法の枠組みの中に位

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面調査を行うと共に，現地測定が容易な負圧浸入計（加究所研究成果情報,

藤, 1997）を利用した透水性の確認や，土壌の不攪乱試料

http://www.naro.affrc.go.jp/archive/niaes/sinfo/result/から得られる基本的な物理的性質の把握が必要である．

VPR 値の面的分布と土壌断面調査等による点の情報を組み合わせ，広大な一筆圃場にも適用可能な土壌の物理性評価 · 診断技術の今後の発展に期待したい．

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Eguchi, S., Nakajima, Y., Yabusaki, S., Kasuya, M., Shibaya-

本研究の一部は，生研支援センター「イノベーション

ma, H., Tsunekawa, A. and Imai, K. (2009a): Denitriﬁ-

創出強化研究推進事業（02014B）」の支援を受けて行っ

cation during vertical upwelling at an alluvium-diluvium

た．図の作成に協力いただいた農環研の平野七恵氏に感interface below the upland perimeter of a riparian paddy.
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謝する．

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旨

本稿では，地表面から鉛直下方へのコーン貫入抵抗（VPR）の農地土壌における活用方法や課題に注目
し，VPR は土性やかさ密度の変化を伴う層界 · 部位をある範囲内で広域評価するには有効だが普遍的な基準値等は設定困難であること，VPR の面的分布は基本的に土壌断面調査等で得られる点の知見を面に広げるツールであること，根の生育を対象とした土壌物理性診断では最小制限水分域（LLWR）等，根伸長に対する機械的阻害だけでなく有効水分域の体積含水率や通気性も考慮した総合的評価手法の中にVPR を位置づけるべきことを指摘した．不均一性は土壌の本質であり，土壌マトリクスの物理性が根生育にとって不良の場合は，収縮亀裂や根成孔隙等の粗大間隙を積極的に活用する物理性改善が有効である．LLWR から見て日本の農地土壌では耕盤層以深の通気性改善が最も必要であり，下層土まで貫通する粗大間隙構造を作物根により作出 · 維持可能な輪作体系が有効と考えられる．
キーワード：貫入抵抗（PR），根の生育，通気性，粗大間隙，最小制限水分域（LLWR）

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 148, p.31 (2021)

Arduino などのマイコンを活用した土壌物理計測
坂口 敦 1 · 宮本英揮 2 · 宮本輝仁 3

土壌物理学では，昔からパソコンやデータロガーを活用した，土中の水分量，圧力，電気伝導度などの自動計測が行われてきている．しかし，パソコンを用いた計測は室内実験でしか使用できないこと，データロガーを用いた計測
ではデータロガー自体が高価であり多点観測に向かないことなど，いろいろな制限があった．
近年，Arduino や Raspberry Pi，M5stack などのシンプルで取り扱いやすいマイコンが普及している．これらのマイコンはデータロガーに比べて比較的安価で入手でき，電子工学やコンピューターの専門家以外でも様々な計測や制御に利用できるため，教育用にも活用できる上，多点観測網の構築にも利用できそうである．2019 年と 2020 年の土壌物理学会のポスター発表でも，これらのマイコンを活用した研究発表が４件あり，今後の利用拡大が期待される，

Arduino は 2005 年にイタリアで開発が始まったマイコンである．コントローラと入出力ポートを備えた基盤（Arduino ボード）とスケッチと呼ばれる手軽に始めることができるプログラムの開発環境（Arduino IDE）から構成されるシステムを Arduino と呼んでいる．Arduino はセンサー類などの電子部品の入出力機能を持ち，デジタルやアナログの入出力とシリアル通信処理ができるようになっている．また，計測だけでなくプログラムを実行して制御も行うことが可能である．さらに機能を追加するための拡張ボード（シールド）も豊富に用意されている．

Raspberry Pi は 2013 年にイギリスの Raspberry Pi 財団が学校のコンピューター教育向けにリリースしたマイコンである．Arduino では 1 度に 1 つのプログラムしか実行できないが，Raspberry Pi は様々な OS に対応したマイコンであるため複数のプログラムを実行できる特徴がある．また，Bluetooth，Ethernet，Wi-Fi 等の通信機能を備えており，インターネットに接続して使用することが可能である．

M5stack は 2017 年に中国 · 深圳でリリースされた比較的新しいマイコンである．他のマイコンと異なり，電子基盤がケースの中に納められ液晶ディスプレイが搭載されている．プログラミングには UIFlow という M5Stack 用の IDE
や MicroPython を用いるが，Arduino IDE にも対応しているため，Arduino に慣れている人にとっては乗り換えやすいマイコンである．Arduino にはない通信機能（Bluetooth や Wi-Fi）を備えているので，Raspberry Pi と同様，インターネットに接続したりセンサーネットワークを構築したりすることも可能である．
このように，マイコンは入出力機能やボード仕様が標準化されて使いやすくなり，加えてセンサーネットワークの構築まで容易に行えるようになりつつある．本特集では，主に Arduino や M5stack などを活用した土壌物理計測に関する情報を研究ノートと資料として発信していく．現時点では次の内容を想定している．

• Arduino を活用した自動潅水システムと自動採水機の作製• 低コスト静電容量式土壌水分センサーの出力値の塩分依存性とその補正法• フィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発• M5Stack IoT 開発ボードを活用した栽培環境の遠隔モニタリング• Arduino と XBee を用いた土壌水分 · 塩分センサーネットワークの開発• Arduino と CMOS センサーを用いた蒸発散量の測定
会員の皆様が Arduino などのマイコンを活用した土壌物理計測を行う際，本特集から有用な情報を得ていただければ望外の幸せである．また，これらの他にも土壌物理計測に Arduino や M5stack の他，Raspberry Pi も活用されている方がいれば，情報交換の場として本特集に投稿をお寄せいただきたい．

1 Faculty of Agriculture, Yamaguchi University, Yoshida 1677-1 Yamaguchi 753-8515, Japan. Corresponding author: 坂口 敦, 山口大学 農学部
2 Faculty of Agriculture, Saga University, 1 Honjo-machi, Saga 840-8502, Japan.
3 Institute for Rural Engineering, NARO, 2-1-6 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305-8609, Japan.

2021 年 6 月 21 日受稿

2021 年 6 月 21 日受理

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 148, p.33∼37 (2021）

低価格静電容量式土壌水分センサーの出力値の塩分依存性とその補正法
藤巻晴行 1 · 齊藤忠臣 1

Calibration of salinity effect of a low-cost capacitance soil moisture probe
Haruyuki FUJIMAKI1 and Tadaomi SAITO1

Abstract: Recently, extremely low-cost soil moisture sensors, which can be powered and recorded with a low
cost single-board microcontroller, Arduino, are available
in shopping sites in the internet. The purpose of this study
was to evaluate the accuracy of one of such low-cost sensors and present a methodology to correct the effect ofsalinity and temperature ﬂuctuation on the sensor outputs.
A test for individual difference among products were carried out using a saturated sand and 5 out of 10 probes were
found unsuitable for use. Although the effect of temperature was negligible, large salinity dependence was found ina calibration test using a sand having known water contents
and salinities, We presented an empirical function between
bulk electrical conductivity and the increment from theoutput of non-saline soil. By combining with another extremely low cost soil moisture sensors which is essentiallya electrical conductivity sensor, we may measure both water content and salinity simultaneously.
Key Words : soil moisture sensor, capacitance, electricalconductivity, salinity

ンサーであっても，同時に同位置で測定された温度や電気伝導度を用いて適切に補正することにより，実用上十分な精度で測定できることが示されてきた（Saito et al,

2009; 井上ら 2016; 大森ら 2019）．しかしながら，本誌の広告に記載されている誘電率水分センサーの価格は安い
ものでも今なお 1 万円以上と高く，開発途上国の農民が灌漑管理のために用いるには敷居がまだ高いと言える．
一方，数年前に商品化された著しく低価格な土壌水分センサーや Arduino およびその互換品，Raspberry pi な
どの低価格マイクロコントローラにより，作物の乾燥ス
トレスを早期に感知して灌水を行う自動灌漑システムの低価格化と普及が開発途上国でも急速に進む可能性がある．開発途上国でも所得水準の向上とともに従来型の計測精度の高いセンサーを用いた自動灌漑システムの普及も進むであろうが，精度は多少劣っても低価格のものの方がより広範かつ急速に普及が進むと予想される．Arduino またはその互換品は著しく低価格ながら複雑なプログラムに対応して出力値に応じた電圧出力ができる．しかし，それらの低価格センサーの精度検証は

1. はじめにほとんど行われてこなかった．そのため，本研究ではその一つである DFROBOT 社の静電容量式土壌水分セン

土壌水分の連続計測は，土壌中の水分移動の数値予測

サー Capacitive Soil Moisture Sensor V1.2（以下，CSMS,と並んで，土地の適切な水管理に大きく貢献しうる土壌

Photo 1）と製造会社不明の電気抵抗式土壌水分センサー

物理学の中心的課題である．時間領域反射法（TDR）に（以下， Resistive Soil Moisture Sensor の頭文字を取ってよる土壌水分観測が始まってほぼ 40 年，TDR を用いたれている（上村ら, 2020）．TDR は高精度ながら読み取

RSMS, Photo 2）について，温度や塩分への依存性を含
む精度検証を行なった．前者は Amazon に出店している
Wal front 社から 2019 年 3 月に 1 本 959 円で購入した．
CSMS は長さ 9.8 cm，幅 2.3 cm の薄板状で TLC555 とり装置（ケーブルテスタ）がなお高価であるため，時間いうタイミング回路で交流波を発信させ，周囲の静電領域透過法（TDT），静電容量法など誘電率に基づく様々

容量に応じた電圧出力をするセンサーである．後者はな土壌水分センサーが開発され商品化されてきた．宮本

同じく Amazon に出店している HK-JP-ShopStar 社からら（2017）は，著しく塩分濃度の高い土でなければ TDT2018 年 12 月に 1 本 158 円で購入した．後者は水分計を用いて塩分の影響をほとんど受けずに水分を測定できとしての使用ではなく，塩分依存性の大きな前者と組みることを示している．温度や塩分の影響を受けやすいセ

合わせて水分の出力値を補正するとともに土壌間隙水の土壌水分計測システムが商品化されてからも 30 年以上経過しているが，今なお TDR の精度は最も高く評価さ電気伝導度を同時に計測することを意図して試験に供し
1 Tottori University, 4-101 Koyama-cho Minami, Tottori, 680-8550, Japan.

Corresponding author: 藤巻晴行, 鳥取大学乾燥地研究センター
2021 年 5 月 14 日受稿 2021 年 6 月 8 日受理

た．RSMS は形状がほぼ同じものが異なる型番名で販売されている上に形状がやや異なるものも販売されている

土壌の物理性

34

第 148 号

（2021）

安定後の値と 0.15 もしくは 0.3 m3 m−3 に調整した平均
体積含水率を対応させた．10 本の CSMS について上記の測定を行った．実験時の室温は約 25 ◦ C であった．

2.2 CSMS の温度依存性試験
機差試験で平均値に近い出力値を示したものを選び，

Arduino で任意時刻に電圧を与えられる 5 V の出力ポートを用いて電圧を与えた．機差試験で用いた 3.3 V のポートは連続通電なので独立電源の野外では節電上好
ましくないため，測定時のみ通電できる 5 V で行った．
空中にぶら下げた状態で CSMS の出力値の変化を調べ，室温と対応させた．また，1 kg m−3 の NaCl 水溶液でPhoto 1 CSMS and Arduino used in the experiment.

0.075 m3 m−3 の体積含水率に調整した鳥取砂丘砂に挿入したまま土壌面を覆って室温を 26 ◦ C から 18 ◦ C からま
で冷房を稼働させて約 3 時間かけて下げ，さらに冷房を停止して約 2 時間かけて 22 ◦ C まで戻し，センサー中央からセンサー面の垂直方向約 1 cm，深さ 3.3 cm の位置
で熱電対により地温を測定し，地温の変化に対する出力値の変化を調べた．

2.3 CSMS の塩分依存性試験
純水を用いて風乾（0.005），0.075，0.15，0.3 m3 m−3の体積含水率に調整した鳥取砂丘砂を 1.5 Mg m−3 の乾燥密度で内径 6.3 cm のポリプロピレン容器の高さ 7.8

cm まで充填し，中央に深さ 6.5 cm まで CSMS を挿入
し，印加電圧 5V における出力値を読んだ．実験時の室温は 25 ◦ C に設定した．1 本に対しては 0.25，0.5，1，2
kg m−3 の NaCl 水溶液と混合した鳥取砂丘砂でも同じ試験を行った．

2.4 RSMS の出力値とバルク電気伝導度の校正試験

Photo 2 Experimental setup for the calibration of RSMS.

Photo 2 に示すように，0.063, 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0
kg m−3 の NaCl 水溶液に浸して出力値とバルク電気伝導度の関係を調べた．実験時の室温は 25 ◦ C に設定した．
2.5 RSMS の出力値とバルク電気伝導度の校正試験
上記と同じ寸法の容器に 0.5 kg m−3 の NaCl 水溶液でため，本研究で得られた結果をそのまま適用できない可体積含水率が 0.075 m3 m−3 になるように調整した鳥取

能性が小さくないものの，CSMS で許容できる精度での砂丘砂に RSMS の電極部（3.8 cm 長）の上端が深さ 0.3測定を行うために研究に広く用いられている高価なバル
ク電気伝導度センサーを用いては CSMS の使用の意義

cm になるように鉛直に挿入し，パソコン上に 5 秒毎に表示される出力値を読んだ．実験時の室温は 25 ◦ C に設が損なわれてしまうため，RSMS の試験結果も示した．

定した．蒸発によって体積含水率が低下しないように土壌面をビニールシートで被覆し，初回と初回から 10, 20,

2． 実験方法

30 日後に測定した．3 本について 1 容器 1 本ずつでこの実験を行った．

2.1 CSMS の機差試験
内径 6.3 cm のポリプロピレン容器の高さ 7.8 cm まで

3. 結果と考察

塩分をほとんど含まない鳥取砂丘砂を 1.5 Mg m−3 の乾燥密度で充填し，水道水を用いて平均体積含水率を 0.15

3.1 CSMS の機差試験

もしくは 0.3 m3 m−3 に調整した．CSMS をその先端が空中ないしは風乾砂中での計測では 10 本のうち 1 本

底から 1.3 cm の位置になるように鉛直に挿入し，3.3 V

が他のものに比べ著しく乖離していた（風乾砂で出力値の電圧を Arduino を介して与え，パソコン上に 5 秒毎にが 516）．また，飽和に近い高水分（0.3 m3 m−3 ）での測表示される出力値を読んだ．この出力値は電圧が 0 のと定では 10 本のうち 4 本が他のものに比べ著しく乖離しきに 0，与えた電圧と等しい時に 1023 となる電圧比例値ていた（出力値が 365, 393, 533, 563）．従って，使用開である．出力値が安定するまで 30 秒程度を要するため，始前の検定は空中のみでは不十分で，飽和に近い高水分研究ノート：低価格静電容量式土壌水分センサーの出力値の塩分依存性とその補正法
0.3Volumetric water content

0.2

0.1

0.0
400

(m3m-3)= 0.63 - 4.1×10-6x1.8
RMSE = 0.027
excluding No.3
= 0.55 - 1.7×10-7x2.3
RMSE = 0.017✁

Volumetric water content(m3m-3)

0.3

✁

35

1
2
3
6
8
10

0.2

0.0 dS m-1
0.5
1.0
1.9
3.8

0.1

= 6.5×10-7(587-xc )2.5 +0.005
500

600

700

0.0
200

400

Sensor output x

600

Sensor output x

Fig. 1 Calibration function of CSMS for non-saline Tottori
sand at input voltage of 3.3 V.

Fig. 2 Calibration function of CSMS for Tottori sand at different pore water salinity at input voltage of 5V.

（0.3 m3 m−3 ）で検定することにより校正式から著しく外の 0.075 と 0.15 m3 m−3 の体積含水率でも 0 kg m−3 でれた製品を排除できるものと思われる．次の式で曲線あの出力値に比べ明らかに下がり，0.5 kg m−3 以上の塩てはめを行い，推定値と実測値の間の残差二乗和平均根濃度ではいずれの水分条件においても出力値が 100 程（RMSE）を求めたところ，0.025 であった（Fig. 1）．

度下がった．静電容量式水分計の静電容量の塩分依存性は，合成誘電率の虚数部の誘電損失によって生じ，そθ = a0 + b0 x

c0

(1)

ここで θ は体積含水率，a0 , b0 , c0 は実験定数，x は出力値で，a0 = 0.63，b0 = −4.1 × 10−6 ，c0 = 1.8 であった．

θ = 0.15 m3 m−3 において 3 番が最も平均値から外れていたため，これを排除することにより，RMSE が 0.013
m3 m−3 に改善した．半数のセンサーを排除しなければならないということは単価が事実上倍になるということになるが，それでも従来のセンサーに比べおよそ 1/10である．

3.2 CSMS の温度依存性試験の誘電損失は塩濃度が上がるにつれ，また，周波数が下がるにつれ大きくなることが知られている（Kelleners,

et al., 2005）．CSMS の周波数は 2.1 MHz 以下（Texas
Instruments, 2019）で，現在，研究で広く用いられている METER 社の EC5, 10 HS（70 MHz）や Delta-T 社のWET（20 MHz）などに比べかなり低い．バルク電気伝導度（σb ）の推定値と純水での出力値に対する出力値の増分（∆xc ）の関係を Fig. 3 に示す．バルク電気伝導度（σb ）は鳥取砂丘砂における水分と バルク電気伝導度の関係式に基づき推定した（布ら, 2010）．σb と ∆xc の関係を次の式であてはめた．

18 ∼ 26 ◦ C の範囲では地温の変化に対する出力値の変化幅は 6 で，無視できる程度であった．
3.3 CSMS の塩分依存性試験
印加電圧 5 V で測定したところ，3.3 V より出力値が明らかに下がった（Fig. 2）．例えば，3.3 V における風乾時の出力値が 660 程度であるのに対して，5 V でのそ∆xc = ac [1 − exp (bc σb )](3)

ここで ac ，bc は実験定数で，ac = −105，bc = 71 であった．すなわち，土壌電気伝導度センサーで同時に近傍でバルク電気伝導度 の測定を行えば式（3）と式（2）から体積含水率が求められ，体積含水率とバルク電気伝導

れは 580 程度であった．従って，校正時と同じ計測電圧度がわかれば土壌間隙水の電気伝導度も同時に求められで運用する必要がある．出力値と水分の関係は，風乾でる．バルク電気伝導度が正確に測定できていると仮定しの出力値と各々の水分におけるそれとの差を底とするべて式（2）および式（3）により求めた体積含水率と実際き乗関数に切片を与えた次式でよく近似できた．

の体積含水率の間の RMSE は 0.053 m3 m−3 であった．
また，0.5 kg m−3 以上の塩濃度であることが明らかな場

br0

θ = ar0 (xrad − xr )

+ θad

(2)

ここで ar0 , br0 は実験定数，xrad は風乾時の出力値，θad は
風乾水分量で，ar0 = 6.5 × 10−7 ，br0 = 0.25，xrad = 587，

θad = 0.005 であった．土壌溶液の塩濃度が 0.25 kg m−3

合には，バルク電気伝導度センサーがなくても出力値に105 を加えることで水分を推定できよう．なお，これらの値は特定の条件で得られたものであり、印加電圧や土壌や埋設深度，防水処理等によって変化するであろうことに留意されたい．

土壌の物理性36

第 148 号

2

-20
-40

0.15

Measured
7 -3.0b = 19×10 x-1b (dS m )0.5 dS m-1
1.0
1.9
3.8

0.075

✁

-60
0.075

-80

0.075
0.3

-100

0.15

0.3

0.075

0.225

-120

0.15

xr = -105[1-exp(-71✁ b)]

EC of bulk solution

Increment from the output of non-saline soil, xr

0✂（2021）

1

0.15
0.3

-140
0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0
0

100

200

Bulk electrical conductivity ✁b(dS m-1)

300

400

500

600

700

Sensor output x

Fig. 3 Effect of pore salinity on the output. Numbers besidemarkers denote volumetric water content.

Fig. 4 Relationship between sensor output and EC of bulk
solution.

電気抵抗が低下していることを意味している．数値計算

800

上は鳥取砂丘砂の初期体積含水率 0.075 m3 m−3 では 7.8

Sensor output

cm 内部の再分配は 5 時間程度でほぼ平衡し，平衡時の上下端の体積含水率の差は 0.006 m3 m−3 程度であるた
め，長期に渡る鉛直方向の再分配の影響は考えにくい．
分極による腐食が原因であれば電気抵抗が増すと考えら700

れるが，逆の変化を示している．この原因は不明である
が，製造者が腐食防止のために何らかの皮膜剤を塗布し12
3ており，それが劣化していった可能性も考えられる．はじめの 10 日間の低下が急速で，10 日目から 20 日目にかけて変化が緩やかになっているが，20 日目以降再びやや急になっている．なお，各回の３本の変動係数の平均は

600
0

10

20

30

0.022 で，CSMS と異なり，使用すべきでないほどの不良品は，その３本については見つからなかった．それをDays

含めると同一状態における出力値の変動係数が 0.05 を超えるようなセンサー個体は，研究用にはもちろんのこ
Fig. 5 Change in the outputs for Tottori sand having a 0.075
m3 m−3 of volumetric water content and 1.0 dS m−1 of porewater salinity .

と，土地の水分や塩分を管理する目的でも許容できず，排除すべきと思われる．
出力値とバルク電気伝導度の関係の校正試験は比較的迅速かつ容易であることから，１ヶ月に１回程度，2 つ

3.4 RSMS の出力値とバルク電気伝導度の校正試験
出力値 xr とバルク電気伝導度の関係を Fig. 4 に示す．

の濃度の溶液に浸して係数を更新する必要があろう．機材の購入費用の低さと引き換えに作業コストが増すことにはなるものの，中性子水分計でも水中での測定値で線両者の関係はべき乗関数で良好に近似できた．

源の減衰の補正を行うことが行われてきており（Zhang,σb = ar xrbr(4)

ここで ar , br は実験定数で，ar = 0.017，br = −3.0 となった．

2018），それほど非実用的なことではないだろう．とはいえ係数更新の作業の手間を考えると，１ヶ月毎に交換する方が現実的かもしれない．
なお，CSMS, RSMS ともに接続部の防水処理が施さ

3.5 RSMS の出力値の経時変化試験

れていないため，埋設したり野外で使用する場合にはグ

Fig. 5 に示すように，水分が変化していないにもかか

リース塗布やコーキング等の防水処理が必要であること

わらず，出力値は日数の経過とともに低下した．これはに留意されたい．

研究ノート：低価格静電容量式土壌水分センサーの出力値の塩分依存性とその補正法

37

宮本英揮, 上村将彰, 平嶋雄太 (2017): デジタル TDT セン
サーを用いた土壌の水分 · 電気伝導度の同時計測. 地下

4. おわりに

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以上のように，CSMS と RSMS と組み合わせることにより，きわめて安価な水分塩分モニタリングシステムを構築できる可能性がある．

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要旨

最近商品化された著しく低価格な土壌水分センサーは，飽和に近い高水分（0.3）で検定することにより，ある水分における出力の平均値から著しく外れた製品を排除できる．ある程度塩分濃度の高い条件
での出力値は温度の影響を受けにくい．塩分の影響を受けるものの，バルク電気伝導度が 0.1dS m−1 以
上であることが自明な塩類土壌においては実用上差し支えない精度で測定できる．
キーワード：土壌水分センサー，静電容量，電気伝導度，塩分データロガー ＦＴＪｒ（エフティージュニア）『ワンタイム測定機能』搭載で、フィールドを移動しながら多点測定
低価格ながら、各種のセンサと直接接続でき、様々な計測に利用できるとご好評をいただいているＦＴＪｒには、設定したインターバ
ルによる一般的なデータロガーとしての機能のほか、ボタン操作時の測定値を記録する『ワンタイム測定機能』が搭載されています。
電源・測定スイッチを【ＳＥＴ】にして、【ＥＮＴＥＲ】キーを長押しするだけの簡単記録。
ワンタイム測定機能を利用することで、従来のインターバルによる計測はもちろんのこと、フィールドを移動しながらの多点測定にご活用いただけます。
記録機能を持たない表示器を利用している場合など、表示された値を野帳に手書きするなどの作業が不要になり、手間の低減と転記時の誤記入の防止を実現します。

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

COPY

ENTER

▼

MEAS
SET
OFF

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

設置中の土壌水分計

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

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

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 148, p.39∼43 (2021)

フィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発
宮本英揮 1 · 中村真也 2 · 平嶋雄太 1 · 大山正巳 3 · 大北昭二 4Integrated IoT platform designed for ﬁeld monitoring and environmental control
Hideki MIYAMOTO1 , Shinya NAKAMURA2 , Yuta HIRASHIMA1 , Masami OYAMA3 and Shoji OHKITA4

ビッグデータを利用した生育診断，栽培環境制御，生育

1. はじめに
農業分野における情報通信技術（ICT）の利用がすす
むなか，土壌のモニタリング技術が生産現場に急速に普及しつつある．土壌物理学の分野では，古くからモニタリングに用いるセンサやその利用に関する研究開発が行われており，見かけの誘電率，マトリックポテンシャル，
バルク電気伝導度，地温等を測定できる多種多様なセンサが，様々な局面で利用されている．近年は，各種セン
サを統合運用できる Arduino，Raspberry Pi，M5Stack 等の開発ボード，これらとの連携が容易な Google ドライ
ブや Ambient といったクラウドサービス，技術情報を掲載した Web サイトやソーシャル · ネットワーキング· サービス（SNS）等が充実してきている．また，「2025年までに農業の担い手のほぼ全てがデータを活用した農業を実践する」ことを目指す我が国の政策（農林水産省,

2019）を背景に，生産現場へのモニタリング技術の実装が加速している．特に，土壌水分センサの需要が著しく増加しており，2027 年までの土壌水分センサ市場の年平
均成長率は，9.1 %（Report Ocean, 2020）あるいは 16.4%（Stratistics Market Research Consulting, 2020）と試算されており，この急成長市場への新規参入を目指す国内外の企業が後を絶たない．
各種センサやその制御機器をインターネットに接続して利用するモノのインターネット（IoT）が，土壌のモ
ニタリングに利用されている．電源や Wi-Fi 利用環境を整備し易い施設栽培の現場では，いち早く IoT を利用したスマート農業支援サービスが普及したこともあり，
1 Faculty of Agriculture, Saga University, 1 Honjo-machi, Saga city, Saga

840-8502, Japan. Corresponding author: 宮本英揮, 佐賀大学農学部.
2 Faculty of Agriculture, University of the Ryukyus, 1 Senbaru, Nishiharacho, Okinawa 903-0213, Japan.
3 Smart Logic Ltd., #307, 4-1-6 Kounan, Minato-ku, Tokyo 108-0075,
Japan.
4 CLIMATEC, Inc., 4-2-11 Ikebukuro, Toshima-ku, Tokyo 171-0014,
Japan.

予測等のデータ駆動型農業技術の開発がすすんでいる．
一方，野外の露地栽培においても，20 年ほど前から，各種センサやカメラを実装したフィールドサーバによる水田 · 畑地の監視が実施されている（例えば，深津 · 平藤,

2003; 溝口 · 伊藤, 2015）ものの，施設栽培の場合に比べて技術開発は遅れている．
野外において，多点のデータをリアルタイムで収集する際の制約は多い．既存のフィールドサーバを利用する
場合，接続できるセンサの種類 · 数は限られるうえに，用途に合わせてカスタマイズし辛い．そのため，調査 · 研
究には，汎用性の高い海外製の計測 · 制御システムが利用される場合が多い．しかし，我が国では，そうした輸入品を製造国内の市場価格より高い価格で購入せざるを得ないうえに，「特定無線設備の技術基準適合証明等に関する規則（郵政省令第 37 号）」に規定された技術基準適合証明を取得していない無線通信機器を利用することはできない．ゆえに，高額な費用を負担しつつも，限られた機器を利用してモニタリングを行わざるを得ない状況が常態化している．2018 年から 2023 年にかけて，世界の IoT プラットフォーム市場が 39 %（総務省, 2020）の
年平均成長率を示し，ビッグデータを活用したデータ駆動型技術が隆盛を極める新時代の到来が予見され，デー
タ収集手段としてのモニタリングの重要性が高まる今，
野外の調査 · 研究に適した国産 IoT システムを構築する
ことは，フィールド科学の発展を左右し得る課題である．
土壌物理学および地すべり工学を専門とする研究者，メーカー，システムインテグレーターの三者から成る著
者らの研究グループは，2018 年 1 月より，野外用の IoT
プラットフォームの共同開発に着手し，水田，畑地，山林等における湿害，塩害，潮風害，病害，臭気，微細粒子，
鳥獣害，地すべり，社会インフラ等の監視を目的とした実証試験を通じて，IoT プラットフォームの試作と改良を行ってきた．本稿では，開発した IoT プラットフォー
ムの仕様と，現在実施している国内 3 地点における実証試験の事例を紹介する．

土壌の物理性40

第 148 号

(2021)

対応の ESP32（ESPRESSIF 社）を搭載した M5Stack 開

2． 統合型 IoT プラットフォーム
2.1 統合型 IoT プラットフォームの全体像
野外用の IoT システムに求められる性能は，施設栽培用のそれと異なる．野外の調査 · 研究手法としてのモニタリングは，電源を確保できない，アクセスし辛い，防風雨にさらされ得るといった悪条件下で行われる場合が多い．そのため，IoT システムには，高い水準の汎用性，発ボード（M5Stack 社）を利用した簡易設定キットおよびアプリケーションを自作した．これを利用すれば，プログラミングを行うことなく，スマートフォンやタブ
レットを利用して SDI-12 対応センサの設定 · 動作確認を行うことができる（牧 · 宮本, 2021）．

2.3 実用的な Web アプリケーションの開発
第 2 の特徴は，実用的なユーザーインターフェイス
を実装している点である．Web ブラウザを利用できる

実用性，省電力性，堅牢性等が求められる．著者らは，スマートフォンやタブレット等を利用して，Web アプ

施設園芸用モニタリングシステム（スマートロジック株

リケーション（Fig. 3）上でデータセンター（クラウド）式会社）をベースとして，ハードウェア，ソフトウェア，
クラウドシステムの一体的開発を行うことによって，野外向けの統合型 IoT プラットフォーム（Fig. 1）を新たに蓄積された全データを閲覧可能である．子機 · 親機の動作設定，各データのグラフ化 · ダウンロード，アラー
トメールの設定，3 段階のアクセス権の設定等も，このに構築した．親機を中心として，最大で半径 500 m 以内の通信圏内に配置された子機による各種データは，無線通信（IEEE802.15.4 準拠）により親機に集約された後，携帯電話通信網を利用してデータセンターに送信され，ユーザーはそれをコンピュータやスマートフォン等で閲覧する仕組み（Fig. 1）である．この仕組みは，従前の技術と類似するものの，後述する 3 点の特徴を有する．

2.2 インターフェイスの特徴
第 1 の特徴は，各種センサを 1 つの子機（Fig. 2）で運用できる豊富なインターフェイスを備えている点である．利用実績が認められる各種センサを利用できるよう，子機に搭載した基盤上には，6 種類のインターフェイス（SDI-12，I2C，A/D（24 ビット）
，RS-232C，RS-485，

Modbus）に対応したソケットを配置している．SDI-12は風向風速計や多機能土壌水分センサ（例えば，TDT
センサ（Acclima 社），True TDR センサ（Acclima 社），
TEROS-12（Meter Environment 社），WD-5（A·R·P））等に，I2C は温湿度センサ，照度センサ，加速度センサ，ガス（CO2 ，アンモニア，雑ガス）センサ等に，A/D（24ビット）は水位センサ，測距センサ，日射センサ，pH/EC
センサ，重量センサ等に，RS-232C は海塩粒子センサ，
風量センサ，SDI-12 非対応土壌水分センサ等に，RS-485
は pH/EC センサや風速風向計等に，Modbus は電流 · 電Fig. 1

統合型 IoT プラットフォームの仕組み.

Fig. 2子機および雨量計専用子機.

圧センサや各種機器の制御等に，それぞれ対応している．
これらのインターフェイスに対応するものであれば，センサを追加実装することも可能である．なお，雨量計については，雨量計−子機間のケーブル長の制約を受けることなく最適な場所に設置できるよう，雨量計側面に小型の専用子機を取り付ける仕組みとしている（Fig. 2）．

SDI-12 対応センサの簡易設定キットおよびアプリケー
ション（牧 · 宮本, 2021）を，別途，構築した．SDI-12 対応のセンサを利用する際，メーカーが提供する治具 · ソ
フトウェアやデータロガー等を利用して，0 ∼ 9 の SDI
アドレスを各センサに事前に割り振る必要がある．初学者にとって，この作業は煩雑であるため，IoT 機器の自作用モジュールとして急速に普及する，Wi-Fi/Bluetoothフィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発

Web アプリケーション上で全て実行できるため，プログ
ラミングを行う必要は一切ない．また，親機（Fig. 4）に搭載した赤外線防水カメラによる画像確認機能や，GPSモジュールによる Google マップ上へのデータ表示機能（Fig. 5）も備えている．これらは，アクセスすることが容易でない遠隔地のモニタリングの実施状況や，異常な事象の発生場所 · 発生状況をリアルタイムで把握するために必要不可欠となるユーザー支援機能である．

2.4 野外長期運用を可能とする省電力性 · 堅牢性
第 3 の特徴は，ソーラー発電システムによる長期連続稼働を可能とする省電力性 · 堅牢性を備えている点である．使用条件や通信環境によって消費電力に差異が認められるが，無電源環境で無線通信機器を作動させるためには，一般に大型ソーラーパネルを利用する必要がある．
しかし，たびたび暴雨風に見舞われる我が国において，野外に設置した大型ソーラーパネルを安全に管理する労力 · 費用を考慮すると，野外用の子機 · 親機の消費電力

Fig. 3Web アプリケーション.

Fig. 4親機の構造.

Fig. 5

Google マップへのデータの表示機能.

は，小型ソーラーパネルを利用して賄える水準に留める必要がある．また，気象庁の気象観測データと連携運用し易いよう，気象観測所のデータ更新頻度と一致させられるようにすることも望ましい．そこで著者らのグループは，測定およびデータセンターへの全データのアップ
ロードの最短間隔を 10 分とすること，そしてソーラー
発電システムの不具合により電源供給が滞っても 3 日間の動作を可能とすること等を前提として，子機 · 親機の省電力化を図った．その結果，子機は 5 W 程度，親機は15 W 程度のソーラーパネルを用いることによって，両者の長期連続稼働を実現した．なお，雨量計専用子機の側面には小型ソーラーパネルが実装されているため，外部電源は不要である．
省電力性の追求に加え，欠測対策も強化している，統合型 IoT プラットフォームのベースとなった施設園芸用のモニタリングシステムは，電源を利用できる施設内での利用を前提としたものである．消費電力を気にすることなく，高頻度の測定とデータのアップロードを行うことができる施設内では，測定間隔を小さく設定することにより，たびたび発生する欠測を測定回数でカバーする合理的運用がなされている．一方，調査 · 研究を目的とした野外のモニタリングでは，利用できる電力が有限であるうえに，欠測が発生しないことが望ましい．測定に一定の時間を要する各種センサを子機側で作動させつつ，複数の子機−親機間および親機−データセンター間の通信が安定化するよう，電波環境向上のための指向性アンテナの利用，電波中継器の設置，親機へのデータの集約方法の改良に取り組んできた．その結果，最新ファーム
ウェアを実装した 2020 年 12 月以降の欠測率（全観測項
目の 1 つでも欠測した場合は，欠測としてカウントする
事象の発生確率）は 0.1 ∼ 0.5 % に低下した．なお，機器の不具合により全データが消失しないよう，バックアッ
プ用フラッシュメモリ―を親機に搭載している．

41

土壌の物理性

42

第 148 号

(2021)

層群泥岩分布地域に集中している．この地域では，地す3． 実証試験べり防止区域や地すべり危険個所が都市およびその近郊に設定されているものの，特別警戒区域を指定すること

これまでの実証試験を通じて，改良を重ねてきた統合型 IoT プラットフォームの特徴を生かして，過酷な野外条件においてモニタリングに取り組んでいる 3 つの事
例を紹介する．第 1 は，降水量が比較的少ない，いわゆ
る，風台風が通過する際に，潮風害 · 塩害の影響を受けやすい干拓農地におけるモニタリングの事例である．第2 は，熊本地震の発生以降，斜面崩壊の発生が危惧され，立ち入りが制限されてきた火山灰土斜面のモニタリングの事例である．第 3 は，台風や熱帯低気圧等に伴う暴風雨が発生しやすい島嶼地域で行っている丘陵地のモニタリングの事例である．

3.1 干拓農地の統合環境モニタリング

による地域社会への影響は甚大であるうえに，人為的地
形改変が地すべりの発生形態に影響を及ぼし得ることから，地すべり危険度を正確に把握することが重要な課題になっている．この地域の地すべり危険度をリアルタイ
ムで評価するために，気象観測用センサおよび地下水位
センサに加え，土壌水分センサとして TEROS-12（Meter

Environment 社）を，また地盤の異常を検知するためのMEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）傾斜計等を実装した IoT システムを設置した（Fig. 8）．そして，表層および深層の土中水の降雨応答と地すべりとの関係を明らかにすることにより，リアルタイム地すべり危険度
診断技術の確立を目指している最中である．

有明海沿岸地域に広がる干拓農地には，粘土分を多量

4． おわりにに含む土壌が堆積している．干天日が続いて土壌が乾燥すると，作土層の土中水圧力が著しく低下し，作物に強い乾燥ストレスが作用し得る（平嶋ら, 2020）うえに，下

本稿では，著者らの研究グループが開発した統合型層に存在する高塩分濃度層からの塩分の遡上や，台風 ·IoT プラットフォームと，それを利用して新たに取り組

強風等によって飛来する海塩粒子による潮風害（山本ら,

み始めたモニタリング事例を概説した．この技術には，

2008）にも留意しなければならない宿命を背負ってい野外におけるデータ収集を容易にするアイディアと技術

る．塩分の遡上や潮風害による農作物への被害を軽減すが伴っており，学術調査 · 研究への利用を目的とした仕るための農地管理技術を構築するために，True TDR セ様としている．

ンサ（Acclima 社）を利用して 100 cm 以浅の体積含水率 · バルク電気伝導度の鉛直プロファイルデータを，また ACM（Atmospheric Corrosion Monitor）型腐食センサ（押尾, 2018）を利用して海塩粒子付着量の経時変化を計測できる IoT システム（Fig. 6）を，有明海沿岸地域の計 3 ケ所に設置した．そして，各地点から送信される各種データに基づき，大気−土壌−地下水間の塩分輸送形
態を明らかにするとともに，塩分の土壌中の移動および飛来の予測に取り組んでいる．

3.2 火山灰土急斜面のモニタリング
2013 年 8 月の特別警報の運用開始以降，特別警報が4 回発表された北部九州では，平野部では浸水被害，山間部では土砂災害がそれぞれ多発している．なかでも，2016 年 4 月の熊本地震により大規模な斜面崩壊が多発

Fig. 6干拓農地の統合環境モニタリング.

Fig. 7

火山灰土急斜面のモニタリング.

した熊本県の阿蘇地域では，不通となった国道の復旧や斜面崩壊対策が推進されてきたが，地震動によって山体に形成された大規模な亀裂は現在もなお残っており，豪雨を誘因とする大規模な斜面崩壊の発生が危惧されている．そこで，熊本地震によって大規模な地割れが形成さ
れ，且つ周辺で斜面崩壊が発生している火山灰土急斜面に，TDT センサ（Acclima 社）と三軸加速度センサを実装した WD-5（A·R·P）とを分散配置し（Fig. 7），土壌水分量の増減に加え，斜面内部の異常な兆候の検知および予測に取り組んでいる．

3.3 地すべり地域のモニタリング
沖縄島では，豪雨を誘因とする地すべりが多発しており，その大部分は丘陵地形が発達した沖縄島南部の島尻

フィールド計測と環境制御のための統合型 IoT プラットフォームの開発

43

究費（課題番号：17K19311，20K06299）および鹿児島
大学大学院連合農学研究科 · 先進的研究推進事業の助成を得て実施した．ここに記して謝意を表す．

引用文献
深津時広 · 平藤雅之 (2003): 圃場モニタリングのためのフィールドサーバの開発. 農業情報研究, 12(1): 1–12.
平嶋雄太 · 宮本英揮 · 弓削こずえ (2020): 時間領域透過法(TDT) センサを活用した干拓農地の土壌水分および塩分
Fig. 8

地すべり地域のモニタリング.

の測定. 農業農村工学会論文集, 310: I 21–I 28.
牧 貴広 · 宮本英揮 (2021): Atom Lite/Matrix を利用した

ICT の急速な発展と農業現場への実装に伴って，モニSDI-12 センサの簡易設定. Available at http://soillab.ag.
saga-u.ac.jp/note/note00.pdf. (2021.5.1)

タリングに関する知見を求める生産現場の声が高まるな

溝口 勝 · 伊藤 哲 (2015): 農業 · 農村を変えるフィールドモ

か，土壌物理学を専門とする研究者が貢献できる場面はニタリング技術. 水土の知, 83(2): 93–96.

多くなってきている．特に土壌のモニタリングは，土壌

農 林 水 産 省 (2019): 農 業 新 技 術 の 現 場 実 装 推 進 プ ロ グ

物理学の研究者が最も得意とするところであり，研究者

ラ ム. Available at https://www.maff.go.jp/j/press/kanbo/

個人として，また学術団体として，ビッグデータを利用したフィールド研究を先導する好機が到来している．このビッグデータを利用した新たなフィールド研究を展開

kihyo03/attach/pdf/190607-2.pdf. (2021.5.10)
押尾 渡 (2018): 各種環境での電気化学測定 — ACM セン
サ−. 材料と環境, 67: 273–279.

するためには，多くの利用者や情報工学の専門家等と連Report Ocean(2020): Soil moisture sensor market by product

携 · 協力して，データ駆動型の技術基盤を構築する必要(tensiometric, volumetric, and solid-state sensor), typeがあるものの，農業 · 環境 · 防災関連分野において土壌(analog and digital), and application (agriculture, research,

物理学が貢献できる部分は多いと考える．

and others): Global opportunity analysis and industry

本稿において紹介した統合型 IoT プラットフォームの商用流通が始まり，この技術の利用拡大が期待される．
今後は，更なる機能の充実を図るとともに，人工知能（AI）によるビッグデータ解析機能をクラウドに実装したり，ユーザーインターフェイス開発を得意とする IT 企
業との分野横断型連携を加速したりして，統合型 IoT プ
ラットフォームの普及と新たなサービス · 製品 · 技術の創造を目指す予定である．

forecast, 2020–2027. Available at https://reportocean.com/
industry-verticals/sample-request?report id=AMR1200.
(2021.5.10)
総 務 省 (2020): 令 和 2 年 版 情 報 通 信 白 書. Available athttps://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/
r02/pdf/02honpen.pdf. (2021.5.13)
Stratistics Market Research Consulting (2020): Soil Moisture

Sensor–Global

AvailableatMarketOutlook(2019–2027).

https://www.strategymrc.com/report/

soil-moisture-sensor-market. (2021.5.10)

謝辞

山本晴彦 · 高山 成 · 岩谷 潔 · 古賀敦子 (2008): 農業気象から見た潮風害の特徴 — 佐賀県における水稲の事例解析を

本研究は，長崎県，熊本県，沖縄県の助力と，科学研中心に —. 日本海水学会誌, 62(4): 194–201.

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
FAX (011) 763-1667
Mail：endo-rika@mb.infosnow.ne.jp

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J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性

Miscellaneous

No. 148, p.45∼49 (2021)

私のお薦めの Web サイト
宮本輝仁 1 · 岩田幸良 1 · 亀山幸司 1 · 中野恵子 2 · 朝田 景 3
東洋大学の関さんの Web サイトにアクセスすると，講義や著書，研究などの目次の中に「自作プログラム」と

1. はじめにいう項目を見つけることができる．自作プログラムには，土壌物理学でもお馴染みの土壌水分特性曲線の非線

日頃の調査 · 研究活動において使わない日はないくら

形回帰のためのプログラム（SWRC Fit）や Rhoades モ

い，インターネットが情報収集のツールとして活用さ

デルのパラメータを推定するプログラム（EC Fit）
，ディれている．インターネット上には様々な情報が公開されスクパーミアメーターのパラメータを推定するプログラているが，近年，情報のデジタル化が推進され，気象情ム（Discﬁt）が公開されている．SWRC Fit と EC Fit は報や地理情報等がデジタル情報として入手しやすい環境になってきた．土壌物理学の研究者にとっても，特にWeb 上でデータを入力するだけで，フィッティングとパラメータの取得ができる．van Genuchten や Durner，

シミュレーションを行うときにデータが入手しやすく

小杉モデルといった定番のモデルの他，比較的新しいなり，歓迎すべき状況になってきているのではないだろ

Fredlund and Xing，関モデルでもフィッティングが可能うか．

であり，かつこれらのモデルを全てワンクリックで適用

また，個人や研究室の Web サイトで自分たち自身のこし，得られた結果の精度を比較することができる．

いる．自分はどういう研究者で，どんな研究成果を創出

EC Fit は関さんと岩田さん，私の三人で共同開発したものである．Rhoades モデルは非線形方程式であるた

しているのかを多くの人に知ってもらうことが第一義のめ，土壌水分特性曲線の非線形回帰を行ったことのあるようであるが，他人にとって有意義な情報も発信しよう

関さんに話を持ち掛けたのがきっかけである．しかし，としている Web サイトも数多くある．

非線形方程式は初期値への依存性が高く，限られた測定とや研究成果等を積極的に公表する研究者も増えてきて土壌の物理性の編集委員会では，土壌物理学を専門とする研究者や学生にとって有益な情報を提供している

Web サイトの紹介を企画した．土壌物理学会の会員のWeb サイトであったり，気象庁や国土地理院等の Web

値から初期値をどのように与えるかなど，土壌物理以外にも解決しなくてはならない課題が出てきた．それらを克服して出来たのが EC Fit である．
土壌水分量と EC の同時測定が可能なセンサーが普及

サイトであったりと管理主体の規模は大きく異なるが，してきている．センサー付近でポーラスカップを用いた土壌物理学に関する有益な情報を提供している点は一致

採水を行い，数点の土壌溶液 EC 値が得られたら，EC Fit

していると思う．既にご存知の Web サイトがあるかもで Rhoades モデルのパラメータを推定してみてはいかがしれないが，会員の皆さんの調査 · 研究活動のお役に立

だろう．
（宮本）

てば幸いである．

関 勝寿さんより

なお，紹介する Web サイトのいくつかについては，作SWRC Fit は，土壌水分特性のデータをいくつかのモ成者や管理者にお願いしていただいたコメントを紹介記

デルによって近似し，パラメータを決定することができ事の後に掲載した．

ます．その場で決定されたパラメータによる近似曲線が表示され，比較できます．Web から簡単に実行できると

2． お勧めの Web サイト（国内編）
2.1 関 勝寿さん（東洋大）の Web サイト（http://www2.toyo.ac.jp/∼seki k/）
1 Institute for Rural Engineering, NARO, 2-1-6 Kannondai, Tsukuba,
Ibaraki 305-8609, Japan. Corresponding author: 宮本輝仁，農研機構

農村工学研究部門
2 Kyushu Okinawa Agricultural Research Center,

NARO, Izumi 496,
Chikugo, Fukuoka 833-0041, Japan.
3 Institute for Agro-Environmental Sciences, NARO, 3-1-3 Kannondai,
Tsukuba, Ibaraki 305-8604, Japan.
2021 年 6 月 23 日受稿 2021 年 6 月 23 日受理いう利便性の高さから多くの研究で使われ，プログラムを解説した論文の被引用件数は 200 件を超えています．

EC Fit などのプログラムとともに，皆様の研究 · 教育にお役立ていただければ光栄です．

2.2 藤巻晴行さん（鳥取大）の Web サイト（http://www.alrc.tottori-u.ac.jp/fujimaki/）
土壌の物理性で畑地灌漑が行われている農業現場への数値解析の応用をテーマに畑地灌漑特集を企画したとき，鳥取大学乾燥地研究センターの藤巻さんには，灌漑
スケジューリングへの植物成長の数値モデルと天気予

46

土壌の物理性第 148 号

（2021）

報を利用した数値解析の応用について議論していただいで取り上げた全ての論文 · 解説とその中で使用したプロ

た．論文中の土壌水分動態解析で使用した WASH 2D はジェクトがダウンロードできるようになっている．これ

藤巻さんの自作プログラムであり，自身の Web サイトでも HYDRUS を教育 · 研究に活用しようとする者にとっ公開されている．

ては大変ありがたい．
（宮本）

藤巻さんは自分でプログラムを作るのが得意なよう渡辺晋生さんよりで，藤巻さんの Web サイトには WASH 2D の他，散布HYDRUS についての情報は本稿後述の PC-Progress

図や等値線図を作成するプログラム（XYGrapher 3.0）やの HP に集約されていますが，ここではちょっとした

スキャナにより取り込まれたグラフ（散布図）上のデー

Tips や計算例，講義等への活用例を掲載しています．準

タを数値化するプログラム（SimpleDigitizer 3.2）など，

備中で未掲載の計算例もありますので，ご要望や質問を便利なプログラムが公開されている．土壌物理関連のプお寄せいただければと思います．また，Jury and Horton

ログラムでは，WASH 1D（WASH 2D の 1 次元版）のの Soil Physics 6ed の訳本「土壌物理学（築地書館）」の他，Feddes の吸水モデルのストレス応答関数のパラメー

サポートページでは，追加資料や正誤表も掲載していまタを決定するプログラム（PERF0.8）が入手できる．藤す．ご活用いただければ幸いです．

巻さんの Web サイトには，土壌物理以外でも役立ちそう
なプログラムが公開されているので，一度アクセスして

2.4 MHK 工房の Web サイト（http://www.mhk-koubou.com/）

みて欲しい．

土壌物理分野の三羽烏と呼ばれていた宮﨑 毅先生，長個人的には Feddes の吸水モデルのストレス応答関数

谷川周一先生，粕渕辰昭先生が，退職後に立ち上げたのパラメータを決定するプログラムが興味深い．HY-

DRUS 等に組み込まれている Feddes モデルのパラメー
タは 1990 年代までに取得されたデータを基にしている

Web サイトである．2015 年に刊行された土壌の物理性
129 号にも粕渕先生による紹介記事が掲載されているが，Web サイトの立ち上げ時に比べて，最近はコンテンが，最新の計測手法を用いてパラメータを特定すると，ツ数も大幅に増え，内容もますます充実してきている．

どのくらい違うのだろうか？（宮本）特に測定器具を自作する上でのノウハウや，測定のノウ

藤巻晴行さんよりハウについてのコンテンツが充実している．どのコンテ掲載されているソフトウェアは，なるべくヘルプファ

ンツも，ご自身の豊富な経験に基づく記述であるため，

イルは作るように務めているものの，まだマニュアルが勘所を押さえており参考になる．また，書評やブログの整備されておらず，わかりにくい点が多々あるかと思いコーナーで語られる研究に対する姿勢等の意見は，特定ますが，気軽にお試し頂き，わからない点やお気づきのの組織に所属していない自由な立場で本質を突くような点，機能の追加要望などがありましたらお気軽にお寄せ記述も多い。若手研究者はもちろん，今後の土壌物理学

頂ければ幸いです．

をリードしていくべき中堅以上の研究者にとっても考え

2.3 三重大土壌圏循環学 / 土壌圏システム学の Web
サイト（https://soilphys.bio.mie-u.ac.jp/）

させられる材料を提供してくれる Web サイトである．

Web サイトを管理されている粕渕先生から，最近の年

皆さんご存知の通り，今や日本の土壌物理学をリード

間の訪問者数がおよそ 1 万人にもなっていると教えていしている 3 名（取出伸夫さん，渡辺晋生さん，坂井 勝さただいた．このサイトが有益な情報を発信していることん）が一緒になって開いている Web サイトである．このはもちろんだが，近年土壌物理に関心が高まっているこ

Web サイトには，教育 · 研究に HYDRUS を普及するたとがこの数字に反映されていると考えられる．
（岩田）

め，取出さんが中心になって行ってきた活動の成果が数粕渕辰昭さんより多く掲載されている．
まず，農業土木学会土壌物理研究部会 HYDRUS グ
ループが翻訳した「HYDRUS-2D による土中の不飽和流れの計算」という本が公開されている．HYDRUS のマ紹介していただきありがとうございます．3 人合わせて 200 歳を超えましたが，元気なうちはできるだけ，続
けていきたいと思います．

2.5 土壌 · 作物栄養診断のための分析法 2012

ニュアルは英語なので，国内で HYDRUS を初めて使う（ 北 海 道 総 合 研 究 機 構 ）（https://www.hro.or.jp/list/

ほとんどの人が，まず手にするのがこの本である．農水

agricultural/center/bunseki2012/）

省の計画基礎諸元調査で土壌水分動態解析について検討

北海道は農業が基幹産業であることから，試験研究にした時，当時の担当者も，この本を参考に HYDRUS のもとても力を入れている．北海道の研究機関の集合体で計算を行っていたそうである．

ある北海道総合研究機構は道内各地に農業試験場を配置

他には，学生たちが卒論や修論等をまとめる過程で習し，日本の食料生産を支える道内の生産者に役立つ多く得した HYDRUS の使い方のノウハウも紹介している．

の研究成果を輩出している．この機構の土壌肥料関係の学生目線で HYDRUS-1D や HYDRUS（2D/3D）の使い研究者がまとめた実験書「土壌 · 作物栄養診断のための方が解説されているため，通常のマニュアル等で分かり

分析法 2012」が Web サイトで公開されている．土壌肥にくい部分がある方には参考になる．

料に関する幅広い実験項目をカバーするとともに，土壌

さらに，土壌の物理性の特集「水分 · 溶質移動モデル」

物理についても，透水係数や水分特性曲線を求めるため

資料：私のお薦めの Web サイト

47の試験，粒度分析等，室内で実施する土壌物理の基本的

イトの「地理院地図を見る」をクリックすると標準地図な試験はもちろんのこと，インテークレート試験や水田が表示される．興味のあるあたりを拡大して，左側にあの減水深の測定方法，酸化還元電位，土壌水分量，地下る「地図」をクリックし、「年代別の写真」「標高 · 土地の水位や砕土率の測定等，野外での測定法についても詳し

凹凸」「土地の成り立ち · 土地利用」等のメニューを選択く記載されている．

すると，その地域の情報が（あれば）表示される．ユー

私は特に，粒度分析の際にこの実験書をよく利用してザー登録の必要もない．

いる．分散剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを使用

近ごろ現地調査では，圃場来歴が古い記憶の中に沈んしているが，私の持っている実験書には 0.4 規定としかでしまっている，あるいは，圃場管理者も詳しくは知ら

濃度指定がなく，困っていた．Mol 濃度はさすがにわかないケースがある．この Web サイトで得た情報（主とるが，化学の知識に乏しい私には，0.4 N と言われても，して年代別写真）を共有することで，情報収集がうまく何のことかよくわからず，濃度が薄すぎて良く分散しな

いったり, 圃場管理者にも喜んでもらえたりすることがいという失敗をしてしまった．そこで，検索をかけたとよくある．現場関係者とのコミュニケーションに非常にころ，この Web サイトがヒットし，ヘキサメタリン酸ナ

役立つと感じている．

トリウム 40.8 ｇを水 1 L に溶解すれば良いことがわか

コミュニケーションに限らず, 地域の土地利用履歴なり，助かった．また，砕土性の評価についての問い合わ

どは土壌の物理性を考える上で重要な要因となるため，せがあったときにも，現場で簡単に測定可能な篩を使っ参考になるのではないだろうか．
（中野）た方法として，この資料を紹介した．（岩田）2.8 気象庁の Web サイト

2.6 日本土壌インベントリー（https://soil-inventory.dc.affrc.go.jp/）（https://www.jma.go.jp/jma/）

日本土壌インベントリーは，永年にわたり積み上げてメダス）によって観測された気象データを地点や時期をきたわが国の土壌の情報を公開する Web サイトである．

選んで閲覧 · ダウンロードするための Web サイト．紹介

本サイトでは以下のような情報を提供する．1）縮尺のする必要がないほど有名なサイトである．検索 · 閲覧す異なる 2 種類の全国デジタル土壌図およびその 2 次利用るサイトとダウンロードするサイトから構成される．

可能なオープンデータ，2）包括的土壌分類第 1 次試案

気象庁が行っている地上気象観測，地域気象観測（ア現地圃場において土壌水分収支や土壌水分動態を解析

による土壌分類法の解説，3）全国約 200 地点におけるする際には Penman 法や Thornthwaite 法などの推定式を

深さごと（1, 5, 10, 20 cm）の土壌温度と土壌水分の平年用いて可能蒸発散量を推定する場合がある．これら推定

推定値（裸地面を想定），4）全国約 3,500 地点の土壌断式の利用においては気温や日射量などの気象データが不面データベース，5）全国約 2 万地点の土壌環境基礎調

可欠であり，気象観測データを自身で測定できなかった

査による土壌理化学性のデータベース，それに基づいた

場合に非常に役立っている．できる限り近傍の観測地点

土壌の透水性や保水性（pF = 0.0, 1.5, 2.7, 4.2）の全国を見つけて，その地点の気象データを利用することが最マップ，など．特に，トップページから「土壌図」の 2 画も一般的な使い方と考えられる．なお，地上気象観測地

面表示機能を選ぶと，全国デジタル土壌図と WEB-GIS

点と地域気象観測地点では観測項目が異なることに留意の仕組みを活用した様々な情報，例えば，国土地理院空する必要がある．例えば，日射に関しては，地上気象観

中写真や産総研シームレス地質図 V2 を同時に閲覧でき

測地点では全天日射量と日照時間が観測されており，地る．スマートフォンやタブレットのブラウザー上で，専域気象観測地点では日照時間のみが観測されている．

用の閲覧ソフトウェアなしに並列に表示できて便利であ

だいぶ前の話になるが，カナダのカルガリー大学の水る．地形や地質の広がりとその成り立ちに要した時間を文学の林正貴教授がこのサイトを見て，日本はこれほど参考にしながら土壌図を眺めても面白い．これらの情報のデータを無料で公開しているのか，と驚いていた．そは，都道府県や JA 組織において土壌分類を考慮した土の後，気象研究所を含む気象庁の職員の方と知り合いにづくりや営農指導に役立てられているほか，農業データ

なったが，どなたもとても真面目であり，気象データを連携基盤 WAGRI や民間企業等へのデータ提供が進み，役立てようと，常に努力をしていると感じた．このウエシステム開発等に利用されている．私たちの足元にあるブサイトはその姿勢が良く表れており，とても使いやす「土」への素朴な疑問から農業の担い手への営農支援まいものとなっている．
（亀山，岩田）で様々なニーズに応えるため，日本土壌インベントリー
は今後も情報 · 機能の充実を図っていくという．本サイ3. お勧めの Web サイト（海外編）

ト利用の詳細は，「デジタル土壌図標準作業手順書（土壌図 SOP）」をご覧下さい．
（朝田）

3.1 Dr. Marco Bittelli’s Website

2.7 国土地理院地図（https://www.gsi.go.jp/）（http://marcobittelli.com/）

国土地理院のサービスコンテンツの一つである．同院

バイオ炭を混ぜた土壌で TDR を使って土壌水分を測が整備した地図や主題図，年代別の空中写真など，様々定するときの炭の伝導性の影響を亀山さんと一緒に論文な情報を Web 画面上でシームレスに閲覧できる.Web サ化していた時に Bittelli さんを知った．Bittelli さんらは

48

土壌の物理性第 148 号

（2021）

Topp らが提案した TDR で土壌水分を測定するときの電行われてきた測定手法の一つである．しかし，いろいろ

気伝導度と誘電緩和の影響を別々に評価する方法を改良

なノウハウがあって，精度良くデータが取れるまでにはしていた．その方法を参考に私たちもバイオ炭の混合土

ある程度の経験を要する．この方法を民間会社と一緒に

壌の電気伝導度と誘電緩和の影響を評価した．

なって製品化したのも Durner さんである．蒸発法によBittelli さ ん は ，最 近 出 版 さ れ た Soil Physics withPython（今号の書評でも紹介）の筆頭著者である．彼の個人の Web サイトでは，この本の中で紹介されたプログラムコードがダウンロードできる．Soil Physics
with Python を使って土壌物理や Python を学習しようとする者にとってありがたい Web サイトである．Soil
Physics with Python が書かれた当初は，Python 2.7 とVisual Python 6 が使われていた．そのため，本の中でもPython 2.7 と Visual Python 6 によるプログラムコードが紹介されている．現在，Python 3.7 と Visual Python 7が主流となったため，順次プログラムコードを Python
3.7 と Visual Python 7 用に書き換えている．まだ全てのるデータから土壌水分特性パラメータを取得するためにプログラムコードの書き換えが終了していない．ダウンの開発に特化している．

ロードする時，フォルダー名に2·3 次 元 の 水 · 溶 質 移 動 解 析 ソ フ ト で あ る
HYDRUS2D/3D は有償のソフトであるが，HYDRUS
1D（1 次元の水 · 溶質移動解析ソフト），STANMOD（移New が付いているものが Python 3.7 と Visual Python 7 用に書き換えが完了
しているもののようなので気をつけていただきたい．

用いるプログラム（HYPROP-FIT）も公開されており，Meter 社の Web サイトから無料で入手できるようになっ
ている．
（宮本）

3.3 PC-Progress（https://www.pc-progress.com/en/Default.aspx）
チェコに本拠地を置く，Windows 版の数値解析用グラ
フィカルユーザインタフェース（GUI）を提供する会社の URL．土壌物理学関係の方々には HYDRUS のダウン
ロードサイトとして既に広く知られているため，紹介するまでもないかもしれない．数値流体力学（CFD）ソフトもいくつか取り扱っているが，2012 年からは HYDRUS

ご自身の研究紹介のページでは，時期別に携わった研流分散方程式の解析解により溶質移動を評価するソフ

究プロジェクトが紹介されており，かなり幅広い土壌物

ト；2. 3 で紹介した取出さんも開発者の一人），RETC

理学のテーマで研究を行ってきていることもわかる．興（不飽和土の水分特性曲線パラメータを取得するソフト）味を持たれた方はご覧いただきたい．（宮本）や関連するモジュールは有り難いことに無償で提供されFrom Dr. Marco Bittelliており，気軽にダウンロードして活用することができる．

The interactions between soil, plant and atmosphere area key element for the existence of life on earth. Its understanding through measurements and modelling is of utmost
importance both for scientiﬁc inquiry and for sustainability. In a contest of increasing world population and climatechange, this system must be fully understood and quantiﬁed, to be able to provide food to global population in the
future, in a sustainable way.

無償提供されているものだけでも，かなり高度な解析を3.2 Dr. Wolfgang Durner’s Website（http://www.soil.tu-bs.de/mitarbeiter/detail neue seite.
php?lang=en&id=4）

いる．フォーラムを覗くと，質問に対して開発者の Jirka

行うことができる．いくつかのソフトは私も日頃から使わせていただいており，開発者の方々にはただただ頭が下がる思いである．
サポート体制も充実しており，特に HYDRUS では，Tutorial（手順書），Frequently Asked Questions（よくある質問）の他，マニュアルを熟読しても解決しない問題があれば，Discussion forum で質問できるようになってŠimůnek 教授が回答をしている様子が良く見受けられる．
（亀山）

黒ボク土は団粒構造が発達しているため，団粒間間隙

From Dr. Jirka Šimůnek and Dr. Miroslav Šejnaと団粒内間隙で水分保持特性が異なり階段状の水分特

Dear members of the Japanese Society of Soil Physics,性曲線を示すことがよく知られている．このような水We would like to invite you to visit the HYDRUS website (https://www.pc-progress.com/en/Default.aspx) that
we maintain to support the HYDRUS users. HYDRUS
is a collection of very widely used software packages for
simulating water, heat, and solute movement in one-, twoand three-dimensional variably saturated porous media andconsisting of computational computer programs and sophisticated interactive graphics-based user interfaces. A
brief description of HYDRUS is given in the “Introduction” and “Program Description”.

分特性曲線を複数の van Genuchten モデルで表現するモデルとして Durner モデルがある．Wolfgang Durner 教
授こそがこのモデルの発案者である．私は 2002 年に団粒土の誘電特性についての論文を取りまとめていた時，
筑紫先生から Durner モデルを教わり，Durner さんにも
土壌水分特性データをフィッティングするためのプログラムを直接問合せたことがある．そのプログラムがSHYPFIT1.0 である．今でも Durner さんの Web サイトに掲載され，ダウンロードできるようになっており，懐かしくもあり，嬉しくもある．
近年，蒸発法による土壌水分特性パラメータの取得が普及してきている．土壌物理の専門家にとっては昔から

We would like to encourage you to use various resourcesthat we have developed and posted over the years supporting HYDRUS users at the HYDRUS website. This sophis-資料：私のお薦めの Web サイト

ticated web site provides, for example, a) the latest news
about various HYDRUS developments (including information about upcoming short courses), b) a large number ofsolved problems and tutorials, c) a list of several thousandreferences in which HYDRUS programs have been used,and c) several discussion forums where users can submit
questions about the different HYDRUS software packages.
You can also download several additional nonstandard HYDRUS modules (with many examples demonstrating theiruse and brief descriptions of the theories behind them) thatsigniﬁcantly expand the capabilities of the HYDRUS software.
We very much welcome the wide use of our softwareby members of your community. Please note that we areplanning an online HYDRUS short course for your time49

zone in the Fall (in the week of September 13), and that
could provide us an opportunity to meet.
Happy Hydrusing.

4. おわりに
土壌物理学会の会員の皆さんの調査 · 研究活動にお役に立ちそうな Web サイトを紹介した．会員個人の Web
サイトから省庁の Web サイト，海外の研究者の Web サ
イト等，様々なものを取り上げたが，まだまだ会員に有益な Web サイトは多数あると思う．今回の企画を機会に，会員間での情報交換が活発になると企画した者としては嬉しく思う．今回紹介した Web サイトは，土壌物理学会の Web サイトのリンクページに掲載しておく．日頃の調査 · 研究活動にお役立ていただきたい．

型式︓WDR-1-3WET 型

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

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

開発・製造元 株式会社Ａ・Ｒ・Ｐ
販売元

本社 〒114-0024 東京都北区⻄ケ原 1-46-16

営業部－ 弊社ホームページ www.fujiwara-sc.co.jp－

TEL 03-3918-8111 FAX 03-3918-8119

千葉 営業所 TEL 0438-64-0800 FAX 0438-64-0820
つくば営業所

TEL 0298-39-4500 FAX 0298-39-4512

᭩ࠉホ

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

No. 148, p.51∼52 (2021)

Soil Physics with Python:Transport in the Soil-Plant-Atmosphere System
Marco Bittelli, Gaylon S. Campbell, Fausto Tomei [著]
Oxford University Press 2015/7/14
449 頁 ISBN-13: 978-0199683093 定価本体＄ 98.50

コンピュータを用いた数値計算は，研究のツールとしプログラム言語の使用経験がある方であれば，Python にて不可欠なものになった．土壌物理の研究においても，関しての多少の予備知識を獲得することで，容易に読む

数値計算を活用した研究成果は枚挙にいとまがない．特ことができるだろう．また，有用なオープンソースのラに，優れた汎用ソフトウェアの存在は，数値計算を身近

イブラリやフレームワークが多数利用可能であることもなものとし，これまでに困難であった高度な解析を可能

Python の大きな特徴である．それらの内のいくつかは本とした．一方で，コンピュータによる計算は，使用者の書でも利用されている．本書を通じて読者は，土壌物理能力や理解を超えた結果を出力する可能性がある．理論の数値計算法と Python の利用方法を同時に学ぶことがや数値計算の方法について理解が伴わないまま安易に計できる．

算結果を使用することは，好ましくない．しかし，多く

本書は，土壌–植物–大気連続体の水 · 熱 · 物質輸送のの場合，論文やソフトウェアのマニュアルの記述からプ理論とこれを解くための数値計算法について述べた 15

ログラムコードを再現することは難しく，計算方法の詳章と Python と数値計算の基礎を概説した補足の 2 章で細について学ぶことは容易ではない．数値計算に取り組構成されている．取り扱われている内容は，土壌の物理

みたいものの学習方法がわからない，コードを作成しよ

特性，ガス移動，熱移動，水分特性，定常水移動，土壌うとしたが途中で挫折した，などの理由により数値計算

特性のバラツキ，非定常水移動，グリッドの作成，3 次に苦手意識を持つ方は多いのではないだろうか．

元水移動，蒸発，水 · 熱同時移動，溶質移動，蒸散と根の本書は，このような経験を持つ方に最適の書である．

吸水，大気境界条件となっている．土中の各種移動現象

本書は，土壌–植物–大気連続体における輸送現象の数値と物理特性の記述といった基礎的な内容から，地表水移計算について解説した書物であり，前著である Gaylon

動を含む 3 次元水移動，水 · 熱同時移動，大気境界条件

S. Campbell 著 Soil Physics with BASIC の待望の改訂版の記述（蒸発散，根の吸水モデルとの結合）など応用的である．前著は，土壌物理の数値計算について初めて解な内容まで，土壌–植物–大気連続体の輸送現象の理解に説した書であり，理論や計算方法の解説のみならずプロ

必要な多くの事項が説明されている．中でも，植生下のグラムコードまで記載されている極めて実用的で画期的

地表面の境界条件について述べた 14，15 章が本書の最な書であった．日本語にも翻訳されており，我が国にお大のウリである．地表面の熱収支，蒸散 · 根の吸水，土いても大いに活用された．本書は，前著のオープンソー

中の水移動を，そのメカニズムに基づいて一体化してモスの理念はそのままに，前著出版以降の研究成果や新たデル化する方法が示されている．最後の章まで到達すれな話題，近年のコンピュータ性能を活かした多次元の計ば，土壌–植物–大気連続体の輸送現象について総合的な算方法などが追加されるなど，前著を読んだ方にとって理解が深まる．

も新たな知見を得られるものとなっている．

各章では，理論やモデル，および，これを解くための数使用されているプログラム言語は，書名からもわかる

値計算法に関する説明の後に，具体的なプログラムコー

とおり，BASIC から Python へと変更された．Python はドが解説と共に記載されている．コードは筆頭著者であWeb アプリケーションや IoT など幅広い分野で利用される Marco Bittelli 博士の HP（http://marcobittelli.com）かているオープンソースのプログラミング言語であり，近らダウンロードできる．読者は，Python の実行環境を用

年では AI の開発で注目を浴びている．その文法はシン

意すれば，すみやかに計算コードを利用できる．このよ

プルで学びやすく，コードは可読性に優れている．他のうな形式は，近年多くの書籍で見られるが，本書のように専門性の高い内容を扱った書籍は稀であり，非常に価2021 年 6 月 11 日受稿

2021 年 6 月 14 日受理

値が高い．

52

土壌の物理性第 148 号

(2021)

前著と比べ，ボリュームが大幅に増しており，理論や1483–1496）は述べられていない．これらを学びたい方

コードの説明，式の導入過程が非常に丁寧に記述されは，別の専門書や文献で学ぶ必要がある．しかし，本書るようになった．初学者にとっては理解しやすい構成とで数値計算の技術を身につけた方であれば，本書とは異なっている．ただし，扱われている内容が多岐に渡りかなる計算方法であったとしても，それを習得することは

つ情報量も多いため，短時間で通読できるようなもので困難ではないだろう．読者は，本書のコードを部分的にはない．時間をかけて繰り返し学ぶのが良いだろう．初変更することで，各自が別途学んだ内容もすみやかに試

学者は，パラメータやコードを変更したりしていろい

すことができる．数値計算法やプログラミングについて

ろ試してみるのが良い．章末にある演習は，読者の学習の理解が進めば，本書で示されたコードの大部分が再利に非常に役に立つ．コードは，短いシンプルなものから用可能であり，変更すべき箇所はわずかであることに気徐々に長く複雑なものへとなるように構成されている．

づくだろう．

焦らずにじっくりと順を追って学習すれば，様々な数値

以上のように，本書は，土壌–植物–大気連続体の輸送計算のテクニックと高度なプログラミング技術が習得で現象の数値計算を学ぶための良書である．土壌物理の数きるだろう．他方，数値計算の経験者に対しては，関心

値計算に関心がある初学者，数値計算の方法について詳のある箇所について重点的に読めば，必要な知識が得らしく知りたい汎用ソフトのユーザー，Python に関心がれるようにも工夫されている．テーマごとに細かく章分ある数値計算の経験者，いずれにとってもおすすめできけされているため，関心のある箇所を探すことは容易でる．特に，これから数値計算を始める学部生や大学院生ある．コードは，機能や処理毎に細かくモジュール化さには強くおすすめしたい．本書をマスターするには根気れており，読者独自のコードを作成する際に使いやすいと努力が必要であるが，それを上回る対価が得られるこように記述されている．

とを保証する．本書で学んだ知識を生かしてオリジナル

本書で用いられている偏微分方程式の数値計算法は，有限差分法および有限体積法である．有限要素法は扱われていない．また，Richards 式の解法について複数の方法が示されているが，広く用いられている Celia らの方法（Celia et al. (1990): Water Resour. Res., 26(7):なコードの作成に挑戦し，各自の課題解決に繋げていた
だきたい．
西田和弘
（農研機構農村工学研究部門）

J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 148, p.53∼56 (2021)

研究成果の社会実装の取組から思うこと
北川 巌 1している．

1. はじめに時代の変化や社会全般の相対的な技術の進歩により，さて，我々が取組んできた農業生産に直結する排水改どのような技術にも改善や革新の必要性が生まれ，新た良技術に関する研究について考えてみる．暗渠排水につな研究が芽生える．最近は，情報化技術の進歩がめざまいて，水田における排水組織や水田汎用化の研究では多しく，時代に対応するための破壊的イノベーションが叫くの提案がある．我が国における水田や畑の基本的な排ばれるなかで，スマート農業に代表される情報化技術を

水組織の考え方（例えば，田渕, 1984; 多田, 1984; 小川,

利用した研究が進展している．このような最新の研究ト

1984）や施工技術（例えば，梅田 · 赤沢, 1982）は，整理

ピックがある一方で，身の回りの生活や活動に寄り添うされている．しかしながら，畑作の振興が進められてい技術開発では，より高性能で快適，或いは，環境に優しる生産現場においては，未だに排水不良は主要な課題とい製品のための技術の進歩が続いており，地道な進展にして取り上げられている．

より社会を支えている．

生産現場では，「提案どおりの暗渠排水が整備されて研究成果を社会実装するには，現状の課題やユーザー

いるのか．
」
，
「適切な土壌管理が行き届き，排水機能が発の要望 · 技術動向を的確に捉えて社会に対する改革性を揮されているのか．」などの声が聞かれる．基本的な考

想像し，キラリと光る革新性を有する研究成果を創出す

え方を多様な土壌や立地条件に適用するためには，様々ることが求められる．また，研究成果をどのように社会な課題が浮かび上がる．ここでは，土壌の透水性を補強に定着させるかが大きな課題であり，社会への浸透性をする補助暗渠である弾丸暗渠を事例に課題解決の取組を確保することが重要である．さらに，技術は人との関わ紹介する．適切な深度に空洞を成形する弾丸が挿入されりが最も重要であると考える．

ることが望まれるが，多くのほ場で適切な深度まで刃が

ここでは，我々の研究グループと称して，これまで私到達できずに耕盤を貫けない施工状況を目の当たりにすと共働していただいた多くの方々との取組について紹介

る．私は各地で排水対策を実演するため，様々なトラクしながら，排水改良技術に関する研究成果の社会実装にターと施工機の組合せで実演する機会がある．自ら施工

ついて振り返ってみたい．

する場合でも，弾丸暗渠や心土破砕の刃が耕盤の上まで

2. 排水改良技術の開発のきっかけ

しか挿入できないことはよくある．生産者にこの状況を北海道立中央農業試験場で研究を始めた私は，大冷害確認すると，「深さは確認していない．この程度だと理直後で暗渠の疎水材であるモミガラが不足したことから解している．」との答えが返ってくる．「これではいけな

暗渠工事が行えないとの行政的な課題が発生し，代用資い．
」と思い，多様な条件でも目的の土層を改良できる補材の開発が急務となり，その解決に取組んだ．上司の横助暗渠機を自ら作って実用化しようと，新たな施工機の井義雄氏と二人三脚で北海道立林産試験場や行政機関と開発を続けている．

連携しながら耐久性のあるカラマツ木材チップの暗渠の従来の機種で十分であると言う方も多いと思う．しか疎水材への利用を提案し，北海道の全域に定着させた．

し，現状，従来機種では排水不良の問題を解決できてい現在，本知見は全国で利用されている．この各機関とのない現実がある．より大型化したトラクターや作業機に連携による理想的な技術開発の経験が基礎となり，土壌よる踏圧や高性能化した耕耘機による一定深度の耕耘にの理化学性のみならず，作物，病虫害，農業機械などを学

より，緻密な耕盤層が生成されるなどの影響がある．まび，実践的な研究を積み重ねた．現在の私は，これらのた，地域に密着した農機具メーカーが廃業して地域用の経験から土壌の機能を上手に利用する重要性を直感し，機種がなくなってきたことも影響している．所定の深度

安全 · 高品質 · おいしい農産物を作るため農地の質を最まで破砕することが土層改良の本来の目的であり，耕盤

適化する技術について，「農業」を実践しながら「研究」

層を貫くことが難しい機種があることは課題である．

1 農研機構 農村工学研究部門

は，省抵抗で省エネルギーな作業機種（例えば，Odey

各メーカーには製品開発の思想がある．ある地域で2021 年 5 月 25 日受稿

2021 年 6 月 21 日受理

and Manuwa, 2018）が求められる．しかしながら，我々

54

土壌の物理性第 148 号

(2021)の基本的な考え方は，トラクターの油圧機構は作業機

重ねにより，科学的に裏付けられた土壌の機能発揮と地械を持ち上げることはできるが, 下方に押しつけること

域資源の有効活用による農業を実現することが目標と考ができない前提がある中で，この条件でも，多様な土のえる．

性質に応じた土圧と摩擦抵抗，機械の重量と構造による4. 開発技術の社会実装から普及に向けた取組事例

モーメント力，牽引抵抗のバランスを考えて，土中の深い位置まで施工機の刃を挿入する力を確保することを重視した．これに加えて，施工効果の持続性が高い，これまでにない革新的な施工方法の施工機を開発することを目標にした．
トラクターが低馬力の時代には，抵抗が小さい刃やそのための工夫が採用された．現在は，刃が自然に耕盤の下方まで挿入できる能力が必要になっていると考える．
これまでの研究でも刃の挿入性と弾丸部分の形状の工夫がなされてきた．最近は，規模拡大に伴いトラクターの馬力や性能が向上し，機械力を十分に活用できる時代になった．一方，農産物の求められる収量や品質の水準も高くなり，地域により格差が生まれてきた．生産者も，研究者も，その時代背景に対応して，従来技術を改善するため，創意工夫，新発想の検討を行うことは自然な流れである．このことから，生産現場が必要とする技術の研究は尽きない．

3. 研究成果の実用化 · 普及に向けて
自然を対象にする場合，万能な技術はない．必ず適否があり，改善点はある．特に農業では，生産阻害要因を考えても，多様な特性の品種，ダイナミックに変動する
気象条件，日々変化する土壌の理化学性や生物性，生産性を大きく左右する病虫害や雑草害，年々発展する農業
機械など，多様な要因がある．自然界における多様な現象の発現度と人為による課題解決のための技術力のバラ
ンスは，刻々と変化する．この自然に対する人為の影響のバランスとその投下コストの妥当性を見極める「勘」を養うことは，生産現場に研究成果を社会実装する場合に必要となる．本人でなくても共同研究者の誰かが長けていることが武器になる．
これらの「勘」を養う方法は様々である．事例として

我々が共働しているいくつかの企業や団体では，社会への貢献を前提にした製品の開発が進められている．さらに，継続的な新機能付加や高付加価値化に努めている．
企業では，外部からの提案を取り入れることは，経営に大きく影響するため，経営陣による判断が必要となる．
我々の共同研究では，いくつかの段階を踏み，マッチングにより新規市場の開拓や優位性を高めるため，研究成果を活用した新機能付加製品の実用化と普及に，複数の企業にご協力いただき取組んできた（北川ら, 2017）．
本学会のメンバーは，大学や国 · 地方の公的研究機関などの方が多い．公的機関には専門的な研究による革新
的な知見の創出が期待されている．これらは論文などとして公表されることが多い．ただし，これら研究成果に対する企業側からのアプローチは希であると思われる．
世界中からの多くの情報を選択できる時代において，大企業ほど多くの知見を参考に，独自に技術開発を進める．研究成果を社会で活用してもらうためには，これまで以上に研究者からのアプローチの取組が不可欠となっている．
いずれにしても，研究者が 1 人だけでは思いを達成
することはできない．それぞれの研究者の思いは異なるが，メンバーの思いを尊重しながら，研究成果を持ち寄ることで，より良い技術の開発から普及に至ることができる．
ここでは，我々の研究グループが，最近の 10 年程度
で取り組んできた排水改良技術である営農排水対策カットシリーズのラインアップ（Fig. 1）とこれを社会実装した時の進展事例の概要（Fig. 2）を紹介したい．

4.1 技術開発の「道なき未知」を突破して製品化の「魔の川」を超えろ

私の場合は，実際にトラクターに乗り農作業を行い，種無材で穿孔暗渠を作る技術の実用化においては，先行や肥料，農薬を蒔いて作物を栽培して，一般的な生産者

研究はあったが，トレンチャなどの特殊機械であり耐久と同じレベルで生産しながら，多くの方に見てもらうこ

性と適用性に欠点があった．そのため，以前から，簡単とにより，生産技術の中における自分の開発技術の効果な構造と施工方法を検討して新しい方法の発想を思いつや役割のインパクトを体感してもらうことを重視してきいていた．

た．積極的に国内のみならず海外の現地に赴いて実演や当初は，私の研究の経験が浅いこともあり，共働して実証を行い，より多くの生産者に体感していただいて意いただける企業の探索には時間が掛かった．ある経営者

見をいただき，改善のヒントにすることに重点をおいた．

とは，私の土壌と機械に対する考え方とが異なり，マッ

これにより，生産阻害要因と各技術のインパクトや欠点

チングしなかったことがあった．いくつかの企業の紹介を見出し，これらに対応する研究成果を開発した．このもあり，最終的には，土層改良研究のつながりを伝ってような取組により，実用化した技術の生産者への説得力

現在のパートナー企業にご協力いただけた．なお，関係を高めることができたと考える．

した全ての企業とは，いまでも交流がある．

私の技術開発の一つの到達点は，これらの取組に基づ

最終的に開発できた穿孔暗渠機カットドレーンは，今いて，経済的 · 環境的にもリーズナブルな技術開発を進もそうだが，誰もが，見る前は，従来の弾丸暗渠より圧め，生産者や一緒に技術開発に携わっていただいた方々

倒的に深い暗渠と同じ深度に水を通すことができる大きが経営的に成立して「笑顔」になることである．また，な連続した空洞を，これまでにない方法で開けることが自分が携わることができる分野は限られるが，この積みできることに半信半疑であった．パートナー企業も最初土粒子：研究成果の社会実装の取組から思うこと

55

Fig. 1 営農排水改良機「カットシリーズ」のラインアップと適用土壌の概要．

Fig. 2 本研究グループによる社会実装の進展の概要．

は半信半疑で試作機を作成してくださり， 実際に使用し域に限られていた．その時に，本技術を利用してみたいて納得いただいた．最初の試験施工時の関係者の驚きのとのお話を，農研機構の先輩研究者である足立一日出氏

顔は，今でも忘れない．

（当時，株式会社クボタ 技術顧問）からいただいた．こただし，これら試作や製品化は無料ではない．研究者の現地実証や技術紹介がきっかけとなり，各地においての研究費だけでは割に合わない．企業にとっては大きな企業や組織から多大なる支援が得られ，大手トラクター投資である．そのため，研究成果のアイディアを活用しメーカーによる全国販売体制が構築できた．本技術は足てもらうための研究業績や知名度の向上は必要であっ立氏によって構築していただいたものと思っている．こた．自分の研究成果のアイディアを社会実装するためのれらの支援を多くの方々から受けてきた．私もこのようスタートまでには約 10 年が費やされていた．

な支援を見習い，「良い」と思った技術に対しては，同じ

4.2 「死の谷」を突破して実用化，「ダーウィンの海」をように取組みたいと考えている．

航海して普及させよ
パートナー企業により製品を作ることはできるが，そ各地域の現地実証を通してヘビーユーザーの生産者や団体，自治体の普及組織などが現れ，増えていった．今

れを広く市場で販売するためには，組織力が不可欠であや，これらの方々が核となり，普及を支援していただき，る．資金，原料調達 · 製造 · 流通 · 販売，宣伝，アフター「ダーウィンの海」を航海している．現在，営農排水改良

フォローとメンテナンスなど全国規模での協力体制の構機「カットシリーズ」（Fig. 1）は，全ての国産トラクター

築が必要である．穿孔暗渠機カットドレーンは，新技術メーカーと JA 系列販売店，一部の海外のトラクターととして研究成果を公表したものの，当初の販売は特定地農機のメーカーに取り扱っていただき，安定した全国販

56

土壌の物理性第 148 号

(2021)

売がなされるまでに成長した．今後は，JA 全農や各地域

限り改善することである．また，良いアイディアも実用

組織 · 企業にご協力いただき，レンタルや請負作業によ化するには協力パートナーが不可欠である．しかしながり，安価に使用していただける体制の構築を進めていき

ら，そのための「人との出会い」には時間がかかる．そたい．

こで，この時間を使い技術を成熟させるとともに，人とのつながりの開拓にも注力すべきである．さらに，実行

4.3 「最後のダーウィンの海」へのチャレンジ
新技術などの社会実装において，研究者は研究だけにに移すタイミングの判断には「時代」を読む必要がある．

関与していれば良いものではない．実用化に踏み出した

このための「勘」も，個人により養われるものではなく，以上は，開発技術の経営的な成功まで，全ての段階で積

多くの方々との関わりの中で培われる．同じ研究分野の極的に関与しなければ商業的な成功はあり得ない．これ方々だけでなく，多くの業種の方々と交わる機会を持ち，は，どの業界にも言えることであると考える．

「人との出会い」を大切にすることが必要である．

我々はチャレンジャーである．現在は，多くの研究者

偉そうなことを言っているが，私も年代によって考えや支援機関の支援を受けて海外展開（北川ら, 2020）の方は変わってきた．若手の時期は，お互いを意識しつつ「最後のダーウィンの海」にチャレンジを始めたところで自分を高めるために切磋琢磨することで精一杯であっあった．
（国研）国際農林水産業研究センター（JIRCAS）

た．時が流れ，それぞれの思いや役割が高まっていく中による塩害対策となる地下浸透法の土壌管理技術としてで，純粋に同じ目標に向かう方々が集まり，プロジェクの活用 (奥田ら, 2017) が検討された．また，国際協力機ト研究などで相互に共働し，さらに広いつながりで連携

構（JICA）によるインドにおける大豆多収化技術開発にを強めてきた．

も関わり，有用な技術になると考えていた．さらに，農人の思いは社会を変えることができる．お互いに育ん

林水産省による日本の農業技術の国際展開支援などを想できた思いを持ち寄り，未来の農業を輝かせるため，一定していた．しかし，残念ながら世界的な COVID-19 の歩前へ歩みを進めてみましょう．

感染拡大で全ての海外展開の取組は中断している．この

今回，紹介させていただきました取組は，多くの方々

ような取組は，気運の高まりとタイミングがある．今後，の支援によるもので，私が代表して書かせていただきま

どのようになるかは不透明である．ただし，国内の農業した．また，土壌物理学会の事務局には執筆の機会をい

関連産業の発展を考えると，機会があれば，日本型暗渠

ただきました．ここに記して謝意を表す．

排水組織の施工機の技術例として海外展開の取組を進め

参考文献たいと考えている．

5 おわりに
これまでの研究活動では，内閣府官民研究開発投資拡大プログラム（PRISM）「ほ場の保水機能を活用した洪水防止システム開発」や農林水産省委託プロジェクト「豪雨に対応するためのほ場の保水 · 排水機能活用手法の開発」の総括リーダー，いくつかのプロジェクトの課
題リーダーを担う機会があった．そこでは，多くの研究者，企業や行政の方々と一緒に研究を進めてきた．研究者は十人十色．皆さんキラリと光る武器を持っている．

田渕俊雄 (1984): 農業と土壌物理, 1–1 粘土質水田の排水改良. 土壌の物理性, 50: 3–6.
多田 敦 (1984): 農業と土壌物理, 1–2 重粘土水田の土層改良.
土壌の物理性, 50: 6–9.
小川和夫 (1984): 農業と土壌物理, 1–3 重粘土畑土壌の改良.
土壌の物理性, 50: 9–13.
梅田安治, 赤沢 伝 (1982): 暗渠排水 — その施工技術の発達—, pp. 1–100. 北海道開発局農業調査課.

また，若手研究者は，例えば IT 革命児の言葉どおり情報

Odey, S.O. and Manuwa, S.I. (2018): Subsoiler developmentを自在に扱い，誠実でスポンジのような吸収力と柔軟性

trend in the alleviation of soil compaction for sustainableがあり，研究の切り札となる新たな技術や知見などをいagricultural production. International Journal of Engineer-

ち早く見つけて習得する能力に長けている．これを武器

ing Inventions, 7(8): 29–38.

として効果的に使うためには，前記の「勘」を養う必要がある．
私の研究成果の実用化の経験から考えると，研究成果
やアイディアに対する批判は真摯に受け止め思案し，良北川 巌, 後藤幸輝, 露崎 浩, 柏木淳一, 巽 和也, 塚本康貴, 中川進平, 進藤勇人 (2017): 産学官連携による営農排水改良技術の開発 · 普及の取組み. 農業農村工学会誌, 85(6):543–546.

いコメントを受けた内容を温めて成熟させて仲間を増や

北川 巌, 奥田幸夫, 大森圭祐, 大西純也, 中川進平 (2020): 営

し，自身が確信したタイミングで，実用化に向けた取組

農排水改良技術「カットシリーズ」の海外展開への取組に移行することが，技術を実用化して現地に普及させる

み. 農業農村工学会誌, 88(12): 27–30.

時のパターンになっている．大事なのは，批判を受けた

奥田幸夫, 藤巻晴行, 北村義信, 北川 巌 (2017): ウズベキスタ

点は弱点であることが多く，真摯に受け止めて，できる

ン国の土壌条件下におけるカットドレーンの適用上の課題と対策. 農業農村工学会論文集, 85(2): 83–90.

会 務 報 告I. 新事務局 · 編集委員顔合わせ
月日：2021 年 3 月 19 日
出議III. 2021 年度 第 1 回事務局会議
開催形式：オンライン会議

席：取出（会長），諸泉（副会長），渡辺（事務月日：2021 年 4 月 16 日

局長），小島（庶務幹事），廣住（庶務幹出

席：取出（会長），諸泉（副会長），宮本（編集事），坂井（会計幹事），岩間（会計監査），委員長），渡辺（事務局長），小島（庶務幹水谷（会計監査），宮本（編集委員長），亀事），廣住（庶務幹事），亀山（編集幹事），

山（編集幹事），岩田（編集委員），坂口

坂井（会計幹事），岩間（会計監査），水谷（編集委員），濱本（編集委員）（会計監査）
議題：

1. 新事務局 · 編集委員会体制の確認
2. 学会の現状について
3. 運営方針について
4. 学会大会について
5. 学会 HP について
6. 繰越金について
7. 学術会議問題ついて
8. その他

II. 新旧引継ぎ事務局会議
開催形式：オンライン会議
月日：2021 年 3 月 29 日

出

席：足立（会長），小林（副会長），江口（編集委員長），山下（事務局長），小島（庶務幹事），朝田（編集幹事），西脇（会計幹事），
櫻井（オブザーバー）
新事務局：取出（会長），諸泉（副会長），
宮本（編集委員長），渡辺（事務局長），小題：

1. 引き継ぎ会議の議事録案確認
2. 庶務報告
1）運営体制について
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）J-STAGE バックナンバーの登載について
6）学会 HP の管理について
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）IUSS 役員選挙について
11）学会 ML の状況について
12）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
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 などに島（庶務幹事），廣住（庶務幹事），亀山

ついて（編集幹事），坂井（会計幹事）
議題：

1. 会長挨拶
2. 新旧役員紹介
3. 2020 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）学会誌の J-stage への登載準備
8）会員 ML の整備
9）その他（共催事業）
4. 会則について
5. 役員 ML について
6. 担当ごとの引継ぎ

IV. 2021 年度 第 1 回評議員会
開催形式：オンラインおよびメール会議
月日：2021 年 4 月 28 日 ∼ 5 月 10 日

出席：（オンライン）取出伸夫，石黒宗秀，高橋智紀，飯山一平，岩田幸良，斎藤広隆，
百瀬年彦，渡辺晋生，小杉賢一朗，徳本家
康，宮本英揮，溝口 勝，（メール）柏木淳
一，武藤由子，常田岳志，西村 拓，森也

審議事項：

寸志（委員 17 名中 17 名参加：成立）

1. 第 31 期役員（会計監査，選挙管理委員，編集委員，
学会賞選考委員）について事務局案が全会一致で承認された（土壌の物理性または学会 HP をご参照下さい）．

2. 会則第 2 条の変更について
設立日の追記について検討し，総会の議案とした．

土壌の物理性58

第 148 号

(2020)

報告事項：

VII. 2021 年度 第 2 回編集委員会

1. 2021 年度土壌物理学会大会の日程と会場，テーマに

開催形式：メール会議

ついて報告があった．

2. 2021 年度大会における評議員会の日時 · 会場につい月日：2021 年 5 月 28 日 ∼ 6 月 4 日

出席委員：宮本（編集委員長），亀山（編集幹事），朝田，岩田，小林，坂口，千葉，常田，中野，て報告があった．

濱本

3. 溝口 勝会員と長 裕幸会員を会長委嘱評議員とすることが報告された．

審議事項：150 号記念号の編集計画について

4. 国際土壌科学連合（IUSS）における役員として登尾浩助（明治大学）会員と西村 拓（東京大学）会員をそれぞれ推薦したことが報告された．

5. 事務局構成が紹介された．
6. その他，学会の繰越金，会員確保，学会誌の投稿数等の現状や，土壌の物理性 150 号企画，学会 HP などについて意見を交換した．

VIII. 2021 年度 第 3 回編集委員会
開催形式：オンライン会議
月日：2021 年 6 月 18 日

出席委員：宮本（編集委員長），亀山（編集幹事），朝田，岩田，小林，坂口，濱本
審議事項：150 号記念号のミニレビューについて，
新たな特集について

V. 2021 年度 第 1 回編集委員会
開催形式：オンライン会議
月日：2021 年 4 月 28 日

出席委員：宮本（編集委員長），亀山（編集幹事），朝田，岩田，小林，常田，中野，濱本
審議事項：150 号記念号の内容について
報告事項：Arduino 特集，お薦めの HP の進捗状況
について

IX. 2021 年度 第 4 回編集委員会
開催形式：メール会議
月日：2021 年 6 月 22 日 ∼ 6 月 25 日

出席委員：宮本（編集委員長），亀山（編集幹事），朝田，岩田，小林，坂口，千葉，常田，中野，濱本

VI. 2021 年度 第 2 回事務局会議

審議事項：148 号の発行計画について

開催形式：オンライン会議
月日：2021 年 5 月 26 日

出席委員：取出（会長），諸泉（副会長），宮本（編集委員長），渡辺（事務局長），小島（庶務幹事），廣住（庶務幹事），亀山（編集幹事），
坂井（会計幹事）議題：

1. 2021 年度大会の準備について
2. 庶務報告1）第 1 回評議員会報告
2）J-STAGE に関する意見交換会について
3）会員動向4）協賛について
5）JSSP ニュースについて
3. 会計報告
1）2020 年度末における 3 年以上の未納者について
4. 編集委員会報告

X. 2021 年度 第 2 回評議員会
開催形式：メール会議
月日：2021 年 6 月 23 日 ∼ 6 月 30 日

出席委員：取出伸夫，石黒宗秀，高橋智紀，飯山一平，岩田幸良，斎藤広隆，百瀬年彦，渡辺晋生，小杉賢一朗，徳本家康，宮本英揮，
溝口 勝，柏木淳一，武藤由子，常田岳志，
西村 拓，森也寸志（委員 17 名中 17 名参
加：成立）
審議事項：

1. 学会 HP の改修とその予算について事務局案が全会一致で承認された．

59
XI. 会員消息（2021 年 6 月 30 日まで，敬称略）
入会

正 会 員

中島

亨

正 会 員

林

暁嵐

東京農業大学

福島県環境創造ｾﾝﾀｰ
正 会 員

佐々木

清一

株式会社原組

正 会 員

大石

雅人

株式会社精研

学生会員

関口

覧人

東京農工大学

学生会員

許

定康

京都大学

購読会員

株式会社三省堂書店
北東京営業所

退会

学生会員

清広

真輝

学生会員

大塩

悠貴

学生会員

土山

紘平

学生会員

原

菜月

学生会員

松尾

正菜

シニア会員 井上久義

会員種別変更
正 会 員 → シニア会員

成岡

市

正 会 員 → シニア会員

小倉力

現在会員数（2021 年 6 月 30 日現在）
正会員

：

207

学生会員

：

39

シニア会員 ：

27

賛助会員 ：
7—————————————
小 計 ：
280
購読会員 ：
36—————————————
合 計 ：
316

60

—編 集 後 記—

今号より事務局，編集委員会が新体制となりました．

号が発行予定となっております．「土壌の物理性」では，新たな体制のもと 148 号を無事に発行できたことを大変

過去に 50 号，100 号の記念号が制作されており，50 号

嬉しく思います．執筆及び編集にご尽力いただきました

では土壌物理に関連する様々な分野の研究レビューが行

皆様には心より感謝申し上げます．私は今年 4 月より編

われ，100 号では土壌物理の新しい視点等に関する総説

集幹事を務めています．「土壌の物理性」で編集作業にが掲載されています．今回の 150 号では会員皆様のお力携わることが初めてのため，ご迷惑をおかけすることもを少しずつお借りして，今後の土壌物理の展望を少しで間々あるかもしれませんが，2 年間どうぞよろしくお願も描くことができればと考えています．

いします．

最後になりますが，「土壌の物理性」が質の高い情報をさて，今号では新たな特集として Arduino 特集が始ま提供し続けるためには，会員皆様からの投稿をかかすこりました．また，土壌物理に関連するホームページ紹介とはできません．皆様もご承知の通り，本誌においてはも掲載しています．これらは，読者の皆様にとってお役

投稿数の減少に頭を悩ませています．論文や研究ノートに立つ情報を提供するため，編集委員長が中心となってに限らず，解説，資料等のご投稿もお待ちしております．

企画したものです．せひ研究活動の中でお役立ていただ

ご協力どうぞよろしくお願い申し上げます．

けますと幸いです．

亀山幸司（編集幹事）

また，会告にも掲載されていますが，来年 3 月に 150

土壌物理学会
事務局構成

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

編集委員会

委 員 長
委
員

取出
諸泉
渡辺
小島
廣住
亀山
坂井
岩間
水谷
宮本
朝田
岩田
小林
坂口
千葉
常田
中野
濱本

伸夫
利嗣
晋生
悠揮
豊一
幸司
勝
憲治
嘉之
輝仁
景
幸良
政広
敦
克己
岳志
恵子
昌一郎

三重大学 大学院生物資源学研究科
岡山大学 大学院環境生命科学研究科
三重大学 大学院生物資源学研究科
岐阜大学 工学部
四日市大学 環境情報学部
農研機構 農村工学研究部門
三重大学 大学院生物資源学研究科
滋賀県立大学 環境科学部
三重県 農業研究所
農研機構 農村工学研究部門
農研機構 農業環境研究部門
農研機構 農村工学研究部門
森林研究・整備機構 森林総合研究所
山口大学 大学院創成科学研究科
宮城大学 事業構想学群
農研機構 農業環境研究部門
農研機構 九州沖縄農業研究センター
東京大学 大学院農学生命科学研究科

土壌物理学会会則

附則（1）本学会の連絡先は，これを当分の間次に置く．
第 1 条 本 学 会 は 土 壌 物 理 学 会（Japanese Society of Soil
〒514-8507 三重県津市栗真町屋町 1577
Physics）と称する．
三重大学大学院生物資源学研究科
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，土壌圏循環学研究室 内
農業技術および環境科学の発展に貢献することを目的（2019.10.26 改正）とする．
細則
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. （1）シニア会員（1）研究発表会，討論会および見学会などの開催
1）シニア会員は，これまで正会員であって 60 歳以上の（2）学会誌「土壌の物理性（Journal of the Japanese Society
常勤職に就いていない者
of Soil Physics）」並びにその他の印刷物の発行
2）シニア会員への変更は，資格を有する会員からの申告を受け，事務局が承認する．原則として申告された年（3）内外の研究，技術の交流および他の学会，諸団体との度から適応するが，当該年度中に有資格となった場合
協力
は，次年度から適応する．
（4）優れた論文に対する表彰
3）シニア会員の権利は正会員に準ずる．ただし，会則第（5）その他，本学会の目的を達成するために必要な事業6 条で定める役員および第 9 条で定める委員会委員に
第 4 条 本学会の会員は，正会員，シニア会員（これまで正会就くことはできない．
員であって 60 歳以上の常勤職に就いていない者），学（2011.10.28 制定 2017.10.14 改正）
生会員および賛助会員，購読会員の 5 種とする．学会への入会または退会の際は，本学会に届け出なければ「土壌の物理性」投稿規定
ならない．
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． 1. 筆頭著者は本学会会員であること．
2. 投稿原稿の区分と規定ページは下記による．
正会員
年額
5,500 円1）「論文」（Original papers）：独創性があり，土壌
シニア会員
年額
3,000 円の物理性に関する研究および技術の進歩に寄与す
学生会員
年額
3,000 円ると見なされるもの．一編ごとに論文としての構（大学院生を含む）
成を整えていて，他誌に未発表のものに限る．規
賛助会員
一口年額
22,500 円
定ページを刷り上がり 8 ページ以内とする．
購読会員
会誌年額
7,500 円
2）「研究ノート」（Notes）：土壌の物理性に関する新広告料賛助会員
15,000 円
しい事実や研究方法の改良などの短い報告で，独賛助会員以外22,500 円
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10）「書評」（Book reviews）：規定ページを刷り上が評議員選挙を管理する．
り 2 ページ以内とする．
（2）編集委員会
11）「巻頭言」（Foreword）：規定ページを刷り上がり
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
2 ページ以内とする．
て構成され，学会誌その他の印刷物の編集に当たる．
なお，上記区分において，編集委員会が会員また（3）学会賞選考委員会
は会員以外に投稿依頼することがある．
正会員の中から評議員会によって選出される委員に
3. 原稿の採否は編集委員会が決定する．編集委員会は，よって構成され，学会賞を選考する．
「論文」および「研究ノート」については 2 名，その第 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
他の投稿原稿には 1 名の閲読者を選んで閲読を依頼す
学会の会計年度は毎年 4 月 1 日に始まり翌年 3 月 31
る．ただし，
「土粒子」
，
「書評」
，
「巻頭言」について日に終わる．
は，この限りでない．
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
4. 投稿原稿が 2．に記す規定ページを越える場合には，する．
1 ページあたり 10,000 円を著者負担とする．ただし，（1）退会したとき
編集委員会が会員または会員以外に投稿依頼した原稿（2）3 年以上会費を滞納したときの場合はこの限りでない．また，カラー印刷の場合は（3）死亡したとき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）

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．
引用文献
全般的事項
24. 本文中で文献を引用する場合は，著者名（西暦），ま1. 原稿は，日本語または英語で執筆する．
たは（著者名，西暦）とする（例：Tanaka（1994），
2. 日本語の原稿は，A4 判，25 字，26 行とし，上下左右（Nakamura and Suzuki, 1981））．著者が 3 名以上のに 30 mm 以上の余白をとる（4 枚で 1 ページになる）．
場合は第 1 著者名のあとに—ら，または et al. をつけ
3. 日本語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，はじめる（例：山田ら（1978），（Tayler et al., 1945））．
に日本語で表題，著者名を書き，そのあとに英語で表25.
引用文献は，本文のあとに著者名の ABC 順に書く．
題と著者名（フルネーム）を書いてから本文を書き始
未発表，私信は引用文献として記載しない．
める．英語の表題は，冒頭の単語の頭文字のみを大文
字とし，それ以降は固有名詞等，特に大文字が必要な 26. 引用文献の書き方は以下のようにする．
< 雑誌 >
場合を除き，全て小文字とする．英語の著者名は名の森本 聡, 永田 修, 川本 健, 長谷川周一 (2009):
1 文字目および姓の全てを大文字で記す．また，第 1
泥炭林土壌の温室効果ガスの生成と消失．土壌のページ下の脚注に，著者の所属機関と所在地を英語
物理性，113: 3-12.
で，Corresponding Author とする著者の氏名と所属
Fujimaki, H., Ando, Y., Cui, Y. and Inoue, M.
を日本語で記す．
(2008): Parameter estimation of root water uptake
4. 日本語の論文および研究ノートは，英語による表
model under salinity stress. Vadose Zone Journal,
題 · 著者名と本文との間に英語で 300 words 程度の
7: 31-38.
Abstract と 5 個以内の Key words を入れる．
Millington, R.J. and Quirk, J.P. (1959): Permeabil5. 日本語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評を除
ity of porous media. Nature, 183: 387-388, doi:
く）は，引用文献の後に日本語で 350 字程度の要旨，
10.1038/183387a0.
および 5 個以内のキーワードを書く．
Bitteli, M., Flury, M. and Campbell, G.S. (2003): A
6. 英語の原稿は，A4 判，ダブルスペースで作成する
thermo dielectric analyzer to measure the freez（約 600 words で 1 ページになる）．
ing and moisture characteristic of porous me7. 英語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，Manuscript
dia. Water Resour. Res., 39(2): W1041, doi:title，Full name of authors を書いてから本文を書き始
10.1029/2001WR000930.
める．著者名は First name の 1 文字目および Family< 単行本 >
Tinker, P.B. and Nye, P.H. (2000): Solute movename の全てを大文字で記す．また，第 1 ページ下
ment in the rhizosphere, p.308. Oxford Universityの脚注に，Address of institutions of authors およびPress, New York.
Corresponding author を記す．
土壌環境分析法編集委員会編 (1997): 土壌環境分析
8. 英語の論文および研究ノートは，Full name of authors法, pp.129-138. 博友社, 東京.
と本文の間に 300 words 以内の英文 Abstract と 5 個
松森堅治 (2005): 地理情報システムを用いた窒素負以内の英語の Key words を入れる．
荷予測モデル. 波夛野隆介 · 犬伏和之編 続 · 環
9. 英語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評は除境負荷を予測する, pp. 60-79. 博友社, 東京.
く）は，引用文献の後に，日本語で表題と著者名，所
Jury, W.A. (1996): Stochastic solute transport mod属機関，所在地，350 字程度の要旨，5 個以内のキー
eling trends and their potential compatibility with
ワードをつける．なお，著者が外国人のみのために日GIS. In Corwin, D.L. and Loague, K. (ed.) Appli本語部分の作成が困難な場合，英語部分からの和訳にcation of GIS to the modeling of non-point source
より，編集委員会の責任でこれらを作成する．
pollutants in the vadose zone, pp.57-67. SSSA
10. 英語の適正化はすべて著者の責任において行うこと．
Special Publication No. 48, Madison.
自然科学論文の執筆や校正に経験のある英語のネイ
<Web
ページ >
ティブスピーカーによってチェックされている事が望
FAO-AGL (2000): Global extent and location ofましい．
sodic soils. Available at http://www.fao.org/ag/
11. 閲読終了後に最終原稿を提出するときには，編集委員
AGL/agll/prosoil/sodic.html.（確認年月日）
会が指示する形式の電子ファイルを送付する．

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）（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−1*
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−1−1−1
イオン交換容量 molc kg , cmolc kg
回転数
s−1
min−1
収量
kg m−2kg ha−1, Mg ha−1, t ha−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．
7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができない
もの．
8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくな
いもの．
6. その他
1）共著者は全員が原稿に責任を負って下さい．共著者がいるにもかかわらず，その共著者が原稿を読んり直してから新たに投稿するよう促した方がよい場合でないと判断されるような基本的なミスがある場があります．その場合には，「掲載不適」の理由（「3」
合には，閲読を中止して返稿することがあります．
参照）を明示して下さい．個別指摘事項への意見は不2）修正原稿を返送する場合には，修正結果がすぐに要です．
分かるような回答書（指摘事項に対応した修正箇
10. 閲読者から編集委員会へ意見等がある場合は，必ず所・内容一覧）を作成し，添付して下さい．
「編集委員会への意見」として別紙への記入をお願い
3）原稿は一度印刷公表されると末永く評価と批判のします．
対象になります．閲読意見に対しては極力冷静か
つ慎重に対処して下さい．誤解があった場合に（2003. 5.28 改正）
は，その誤解を解くだけでなく，誤解を受けない
ような書き方に改める努力が求められます．
4）「掲載不適」で返稿された原稿を再投稿する場合は土壌物理学会学会賞規定
新規投稿扱いとなります．
「掲載不適」とした理由を十分に確認・検討の上，再投稿して下さい． 1. 種類
学会賞に論文賞と優秀ポスター賞をおく．
（2004. 6.29 改正）
2. 論文賞の選考
論文賞は，年 1 回、以下の手順により論文賞選考委員会「土壌の物理性」閲読の手引き「以下，選考委員会」で審査し，評議員会で決定する．
（1）賞の対象とする論文は，「土壌の物理性」に，原則
1. 閲読依頼期限の厳守をお願い致します．万一，期限内として前年度（前年 4 月 1 日から翌年の 3 月 31 日に閲読が困難な場合には，速やかに編集委員会事務局
まで）に掲載された原著「論文」とする．
へ連絡して下さい．
（2）正会員（1 名以上）は, 学会賞受賞候補として（1）2.「投稿案内」において，下のものを投稿原稿に求めていに該当する論文を自薦もしくは他薦することができる.
ます．閲読においても，これらをその基準とします．
（3）（2）に記す論文の推薦は，学会誌「土壌の物理性」（1）内容についてに公示された募集を受け，所定の書類を必要部数揃え，
1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノート
期日までに学会事務局に提出しなければならない．
の場合）．
（4）選考委員会では，（1）に該当する論文の中から，
2）本誌の読者にとって有益であること．
（
2）の推薦も考慮して受賞候補論文（以下，候補論3）導入，研究手法から結論に至る過程に論理性があ文）を審査 · 選考し，評議員会へ付議する．
ること．
（5）評議員会では，候補論文が受賞に適格かどうかを（2）表現について判定する．
1）原稿全体の構成が整っていること．
3. 優秀ポスター賞の選考
2）文章表現が適切であること．
優秀ポスター賞（以下，ポスター賞）は年 1 回，以下
3）表題が適切であること．
の手順により決定する．
4）英文アブストラクトや和文要旨が適切であること．
（1）選考の対象は，当該年度の土壌物理学会大会にお5）SI 単位や記号の使い方が適切であること．
いて発表されたポスターであって，筆頭者は会員と6）キーワードが適切であること．
する．ただし，ポスターの筆頭者が学生の場合に限
7）英語の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.「掲載不適」とする理由としては，下のようなものが（2）ポスター賞は（1）に該当するポスターの中から，挙げられます．
選考委員会および会員の投票により選考する．（51）既発表とみなされるもの．
件以下）
2）重要な部分に根本的な誤りがあるもの．
4. 表彰
3）事実に基づいた内容ではなく，単なる主観が述べ（1）論文賞は，通常総会において表彰を行う．また会られているに過ぎないもの（論文，研究ノートの誌上に公表する．
場合）．
（2）ポスター賞は，土壌物理学会大会において表彰を
4）通説が述べられているだけで，新しい知見が全く行う．また，会誌上に公表する．
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（2002.11.23 制定 2013.10.26 改正）
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．
土壌物理学会学会賞選考委員会規定
7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができない
1. 目的
もの．
学会賞選考委員会（以下委員会という）は，論文賞お8）内容が本誌の趣旨に合わないもの．
よび優秀ポスター賞の選考を行うことを目的とする．
9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくな
2. 業務
いもの．
委員会はつぎの業務を行う．
4. 原稿の内容に対する責任はあくまで著者にあります．
（1）学会賞規定に基づく論文賞および優秀ポスター賞
また，原稿の価値は読者が判断するものです．
の選考．
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）土壌物理学会学会賞選考に関するその他の事項．
従って，見解の相違は掲載不適の理由にはなりません．
3. 構成
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委員会は委員長 1 名および委員 5 程度を持って構成ん．よって，新たな実験や計算の追加要求などは極力する．
避けて下さい．
（1）委員会は正会員より構成される．
7. 閲読者は著者と直接折衝をしないで下さい．著者との（2）委員は評議員会の推薦に基づき総会で決定する．
交渉はすべて編集委員会の責任で行います．
（3）任期は 2 年とする．ただし，再任はさまたげない．
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（4）委員長は委員の互選により選出する．
形でも利用・引用等出来ません．厳にご注意下さい．
（5） 若干名の専門委員をおくことを認める．
9. 著者に修正を求めた後に再閲読で総合判定を D（掲載
4. 開催
不適）とすることは，閲読者にとっても著者にとって委員会は年 3 回程度開催する．
も非生産的です．完成度の低い原稿などにおいては，修正を求め再閲読を行うよりも「掲載不適」として練（2002.11.23 制定 2003.11.22 改正）

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研究ノート

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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

本会

会員 · 非会員

著者名 2
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 3
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 4
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

著者名 5
ローマ字 ∗

所属

本会

会員 · 非会員

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

TEL. ：

E-mailE-mail ：本文原稿枚数
表
別刷

FAX.：

A4：（
枚

図
（カラー図番号．

枚）
枚

希望しない · 希望する（）

写真（カラー写真番号．
部）

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

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

入会

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西暦

会員種別

正

· 退会 · 登録事項変更
年月· シニア · 学生 ·

日
購読

· 賛助

氏名
同上ローマ字読み性別

男

生年月（西暦年 · 月）

· 女

西暦

年

月

勤務先

· 自宅

勤務先
勤務先所在地〒

勤務先電話番号 / FAX 番号
勤務先 e-mail自宅住所〒

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

本会記入
受付年月日：
承認年月日：
送付先 · 問い合わせ先
土壌物理学会事務局（会計幹事）〒 514-8507 三重県津市栗真町屋町 1577
三重大学大学院生物資源学研究科 土壌圏循環学研究室内

Tel. 059-231-9251 Fax 059-231-9634
E-mail spsyomu@ml.affrc.go.jp

坂井 勝

宛

複写される方に本誌に掲載された著作物を複写したい方は，（社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の従業員以外は，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．著作物の転載 · 翻訳のような複写以外の許諾は，直接本会へご連絡下さい．
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土壌の物理性 第 148 号（会員配布）
発行 土 壌 物 理 学 会

2021 年 7 月 20 日発行〒 514-8507

三重県津市栗真町屋町 1577 三重大学
生物資源学研究科 土壌圏循環学研究室内

電059-231-9583
FAX 059-231-9634
spsyomu ＠ ml.affrc.go.jp
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ISSN 0387‑6012

Journal of the Japanese Society of Soil Physics
No. 148

July, 2021

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

N. TORIDE...

1

S. YOSHIDA, A. HONDA, Y. MATSUMOTO, T. SATO, T. SEKIKAWA and K. CHIBA...

3

S. EGUCHI...

17

A. SAKAGUCHI, H. MIYAMOTO and T. MIYAMOTO

...

31

H. FUJIMAKI and T. SAITO

...

33

H. MIYAMOTO, S. NAKAMURA, Y. HIRASHIMA, M. OYAMA and S. OHKITA

...

39

...

45

Symposium reviews (Continued from the last issue)
Papers
The real picture of subsurface drainage of paddy ﬁelds and application to diagnosis of its function......
Reviews
Usage of penetration resistance and other soil physical properties to evaluate soil physical conditions
in croplands............................................................................
Special session for Arduino
Preface...................................

Notes
Calibration of salinity eﬀect of a low-cost capacitance soil moisture probe............................................................
Miscellaneous
Integrated IoT platform designed for ﬁeld monitoring and environmental control..........
Miscellaneous
My recommended Web sites...............

T. MIYAMOTO, Y. IWATA, K. KAMEYAMA, K. NAKANO and K. ASADA

Book review...........................................................................

K. NISHIDA

...

51

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

I. KITAGAWA

...

53

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

57

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

60

Published by

Japanese Society of Soil Physics
Faculty of Bioresources, Mie University
1577 Kurimamachiya‐cho, Tsu, Mie 514‐8507 Japan
http://js‐soilphysics.com/