大区画化圃場整備時の表土の適正な水分状態
Appropriate Moisture Condition of Surface Soil during Large-sized Farmland Consolidation○桑原淳 * 大友 秀文 ** 横 濱 充宏 *KUWABARA Jun， OOTOMO Hidefumi and YOKOHAMA Mitsuhiro

1．はじめに北海道の水田地帯では、農業の労働生産性を向上させるため、圃場を大区画に整備する事業が進められている。大区画化の施工現場では、施工機械による土の撹拌、練り返しによって施工後の土壌物理性が悪化する恐れがある。特に土壌が湿潤な状態で施工された時にその傾向がみられる。栗田ら（2007）は、重粘土水田において多水分での運土施工は、作土の圧縮や練り返しを招いたと報告している。現場では降雨後の湿潤な状態を脱却したと判断した後に施工を開始するが、施工を始めてみると土壌が過度に湿潤な状態であることもあり苦慮している。このため、施工開始を判断する定量的な基準が必要と考えられるが、こうした報告事例は少ない。本研究では、施工後の土壌物理性の悪化を抑制するため、施工時の土壌診断項目とその基準値を明らかにすることを目的に、美唄市内の 7 筆の大区画圃場において、施工前後の土壌物理性を調査した。この内、本報告では、水田の土壌診断基準値 2） が示されている圃場面下 15cm までの表土の調査結果について考察する。
2．調査圃場の概要
調査圃場は、北海道空知地域に位置する。各圃場は、施工前が 0.3ha 程度の数筆の小区画で、施工後は 1.2ha 程度の 1 筆の大区画になっている。施工は、1）表土はぎ、2）切盛
土 に よ る 下 層 土 上 面 の均 平 化 、 3） 表 土 戻 し の順 に 行 わ れ た 。 調 査 圃場 の 表 土 は 、 厚 さ が20～30cm であり、土性は軽埴土（粘土 34%、シルト 43%、砂 23%程度）である。
3．調査内容調査は 2016 年からの 4 ヶ年で行った。施工前、施工後および施工 1 年後に各圃場 6～8地点において、圃場面下 75cm までを 15cm 刻みで 5 層に分けて、各層から 3 試料ずつ未攪乱試料を 100cc 採土管で採取した。採取した試料は三相比（実容積法によって測定）の分析に供試した。地耐力は、土壌試料採取と同時に同一地点でコーンペネトロメータを用いて測定した。各調査箇所の施工時の土壌水分張力（pF）は、施工前日に採取した土壌試料の含水比を基に、水分特性曲線（砂柱法および遠心法によって測定）を作成し算出した。
また、2017 年 7 月に施工前の 1 筆の圃場において、降雨 1 日後から 4 日後までの表土の水分の日変化を調査した。6 地点において圃場面下 15cm までの表土を採取し、含水比の試験を行った。
4．結果および考察
調査地点における施工時の表土（0～15cm）の pF と施工前後における表土の固相率の変化率を図－1 に示す。固相率の変化率とは、調査地点での施工後の固相率から施工前の固相 率 を 引 い た 値 を 施 工前 の 固 相 率 で 除 し 、 百分 率 で 示 し た 値 で あ る。 施 工 時 の 表 土 （ 0～15cm）の pF が 2.0 未満の地点では、固相率の変化率の多くが正の値を取り、施工に伴い固***(国 研 ) 土 木 研 究 所 寒 地 土 木 研 究 所 Civil Engineering Research Institute for Cold Region, PWRI
元 国 土 交 通 省 北 海 道 開 発 局 Former affiliation： Hokkaido Regional Development Bureau， MLIT
大区画圃場，土壌物理性，土壌水分60時の表土（0～15cm）の pF が 2.0～2.540程度まで大きくなると、変化率が 0%程度となった。このことから、施工前と比較して施工後の表土（0～15cm）の物理性の悪化を抑制するためには，表土（0～15cm）

固相率の変化率（%）

相率が増大していることが分かる。施工が pF2.0～2.5 程度まで乾燥した状態の

200-20-600.0時に施工する必要があると考えられる。
施 工 前 の 表 土 （ 0～ 15cm） の 地 耐 力 とpF との関係から、pF2.0～2.5 に対応する

r = -0.51（p<0.01）-400.5

図－1

1.0

1.5
2.0
2.5
3.0
施工時の調査地点のpF

3.5

4.04.5

表 土 の 固 相 率 の 変 化 率 と 施 工 時 の pF

Change ratio of solid phase ratio of surface soil and moisturetension of surface soil under construction

表 土 の 地 耐 力 は 0.6～ 0.7MPa で あ っ た（図－2）。このため、調査圃場の表土の0.7MPa 以 上 に 回 復 し て か ら 施 工 を 行 え
ば、表土の物理性の悪化は抑制されると考えられる。調査地区内での表土の土性が同じ圃場であれば、地耐力の測定値は、施工前の地耐力（MPa）

場 合 、 降 雨 後 に 表 土 の 地 耐 力 が 0.6 ～2.0

施工開始の判断基準の 1 つに出来ると考pF は 施 工 時 の 調 査 地 点 の 土 壌 水 分 を 示している。施工後と比較して施工 1 年後固相率は変わらなかった。このため、施工に伴う表土の物理性の悪化を極力抑制することが重要であると考えられる。

0.57mm 程度の場合では、pF2.0～2.5 まで乾1.52.02.53.03.5
施工前の調査地点におけるpF

4.04.550.0
40.030.0
施工1年後に増大

20.020.0

施工前圃場での降雨後における表土（ 0～ 15cm） の 水 分 状 態 は 、 日 降 雨 量 が1.060.0
施工1年後の固相率（%）

差は少なく、1 年間の営農作業で表土の0.4

図 － 2 施 工 前 の 表 土 の 地 耐 力 と pF
Bearing capacity and moisture tension of surface soil
before construction

後の固相率の関係を図－3 に示す。図の年後の表土の固相率は施工後と比較して0.80.0

表土（0～15cm）の施工後と施工 1 年で有意差がなく同程度であった。施工 1r = 0.47（p<0.01）
1.20.0

えられる。の固相率は、全調査地点の内、73%の地点

1.630.0

40.050.0
施工後の固相率（%）<pF2.060.0≧pF2.0

図－3 表土の施工後と施工 1 年後の固相率
Solid phase ratio of surface soil after construction and oneyear after construction

燥するには降雨後 1 日半から 2 日を要した。日降雨量が 29mm 程度の場合では、降雨後 4 日を要した。降雨後の土壌水分の日変化は、今後も様々な強度の降雨で調査する。
参考文献
1） 栗田啓太郎、中川靖起 、石渡輝夫、石田哲也 、小野寺康浩：圃場整 備に伴う重粘土水
田の土壌土性の変化と暗渠排水の改善効果、寒地土木研究所月報、647、26-31、2007．
2） 北海道農政部：北海道施肥ガイド 2015、18、2015.