「森林総合研究所研究報告」(Bulletin of FFPRI) Vol.15 No.4 (No.440) 151 - 159 December 2016

151

短 報（Short communication）
水溜まりが生じた生育基盤盛土の物理性―海岸防災林再生事業初期に造成された盛土の事例―
篠宮佳樹 1)*、今矢明宏 2)、3)、高梨清美 4) 、坂本知己 1)
要旨
東日本大震災後の海岸防災林再生事業初期に造成された盛土の一部で、地表に水溜まりが発生し植栽木の生育への影響が懸念されている。重機走行は盛土を締固める傾向があり、水溜まりの発生を誘引した可能性がある。海岸防災林再生事業で造成された盛土において締固めが起きているか確認するため、 宮城県仙台市荒浜に造成された盛土の物理性を調査した。 深さ 10 〜 40 cm を中心として深さ 75 cm 以浅で、山中式硬度指数は 20 mm、容積重は 1.5 Mg m-3 を超え、かつ粗間隙率が 20％未満を示す箇所が多かった。盛土は硬く、密に詰まっており、粗間隙が少なく、締固められた状態にあると考えられた。
キーワード：海岸林再生、盛土、土壌物理性、容積重、粗間隙、締固め
1. はじめに明らかにすることにした。

平成 23 年東北地方太平洋沖地震で発生した津波によ2. 研究方法

り、東北地方太平洋岸にある海岸林が壊滅的被害を受けた ( 星野 2012, 田村 2012)。そのうち根返りの被害につい調査地は宮城県仙台市若林区の松林国有林および仙台て、地下水位が高いところでは直根が発達せず扁平な根市有林において、2013 〜 2014 年に完成した盛土である。

系になるため、根返りしやすかったことが報告されて近隣の気象観測所 ( 仙台 ) での 1981 年〜 2010 年の平均

いる ( 渡部ら 2014)。そのため、海岸防災林の再生に際の年降水量は 1254.1 mm、年平均気温は 12.4 ℃である

しては、地下水位から 2 〜 3 m 程度の地盤高を確保しつ( 気象庁 2016)。盛土の材料は山砂 ( 宮城県大和町、大つ植栽木の生育基盤として盛土が造成されている ( 林野

郷町で採取された、海成または非海成の未固結堆積物 )庁 2013, 坂本 2015)。しかしながら、造成された一部ので、運ばれてきた山砂をブルドーザー ( 小松製作所製

盛土表面で、わずかな雨でも水溜まりがつくられ ( 伊藤D51PX 等 ) で、地下水位から 2.4m の高さになるまで
防2015)、植栽木の成長への影響が懸念される状況が生じ

潮

ている。
貞

より根の伸長阻害などが起きやすいことが指摘されて山園地でも機械走行により硬盤が形成されること ( ヒレル堀No.3 (115)

業いる ( 長谷川ら 1984, 長谷川・猪俣 2015)。農耕地や樹No.5a (50)汀
仙道

1998b) や林地においても林業用機械が走行した作業道
No.4 (200)線

No.5b (50)台や林地土壌で締固めが起こること ( 猪内 2001) が知られ

堤作

重機で造成された植栽基盤では固結や通気通水不良に湾ている。このように機械が走行すると土は締固められる傾向がある。土が締め固められたことにより透水性が低No.5c (50)

下し、水溜まりが発生することが考えられる。

No.1 (175)

海岸防災林再生事業における生育基盤盛土も重機によって造成されているため、締固められた可能性がある。
そこで、盛土において締固めが起きているか、締固めが生じた箇所で飽和透水係数が低下しているか、同様の箇所で気相率が低下しているかの 3 点について確認するため、水溜まりの発生した生育基盤盛土の物理性の実態を

No.2 (190)

Fig.1.

0

50m

100m

試験地の位置（ ）内の数値はその調査試孔の最底部の深さ（cm）を示す。
The location of research site
The numbers in parentheses represent the depth (cm)of bottom in each pit.

原稿受付：平成 28 年 6 月 20 日 原稿受理：平成 28 年 11 月 15 日
1) 森林総合研究所東北支所
Fig.1 試験地の位置 The location of research site2) 森林総合研究所()内の数値はその調査試孔の最底部の深さ (cm) を示す
3) 現所属 国際農林水産業研究センター
The numbers in parentheses represent the depth (cm) of bottom in each pit4) 東北森林管理局仙台森林管理署* 森林総合研究所東北支所 〒 020-0123 岩手県盛岡市下厨川字鍋屋敷 92-25
1

篠宮佳樹 他

152

4 層程度に分けて敷均しを繰り返し、地表面を平坦に整現れなかった。No.3、No.4 では山砂を材料とした盛土

地して盛土が造成された。調査地付近一帯の盛土では水の下に津波堆積物由来の再生資材が投入されていた。再溜まりの発生が観察されている。盛土断面調査を 2014

生資材は、No.3 では深さ 105 cm より下で、No.4 では深

年 5 月から 7 月にかけて 4 か所 ( 調査日は No.1 が 2014

さ 120 〜 200 cm で観察された。いずれの地点にも共通

年 5 月 8 日、No.2 が 6 月 3 日、No.3 が 6 月 4 日、No.4

する特徴として、被害木由来のウッドチップが 5 〜 10 cm

が 7 月 15 日 ) で実施した (Fig.1)。各調査地点において、程度の厚さで地表に散布されていた ( 但し No.1 を除く )。

深さ 1 m 以深の断面を作成し、その形態的特徴を記載し盛土は緻密で、構造発達がみられなかった。盛土には石た。各層位において硬度を山中式土壌硬度計により測定

礫が含まれており、そのほとんどが腐朽礫であった。

(5 回計測の平均 ) し、粒径分析試料及び円筒試料を採取

盛土土層の大部分において土性は砂土または壌質砂した。円筒試料 (400 mL 採土円筒 ; A=100 cm ; h=4 cm) は土で、山砂を材料とする盛土のほとんどは砂 ( 粒径 2 〜

各層位より 1 個ずつ非攪乱状態で採取した。水溜まりの0.02 mm) を主とするが、シルト ( 粒径 0.02 〜 0.002 mm)

発生状況について連続観察するため、インターバルカメ

及び粘土 ( 粒径 0.002 mm 未満 ) を 5 〜 15％含んでいた。

ラ (Brinno 製 GardenWatchCam) 1 台 を 2014 年 9 月 17 日

一方、No.1 の深さ 165 cm から採取された海砂のシルトから同年 12 月 15 日まで調査地点 No.4 に設置し、周辺及び粘土含有率は 5％未満であった。各断面においてシを日中 3 時間間隔で撮影した。

ルトや粘土のような細粒成分が集積した層位は肉眼では2No.1 および No.4 付近の比較的浅い土層 ( 深さ 50 cm

観察されなかった。No.3 の深さ 40 〜 105 cm は他の地程度まで ) の硬度や物理性の傾向を追認するため、2014

点や層位に比して明らかに粗粒であった。円筒試料の解年 9 月 17 日 に No.1 お よ び No.4 近 く の 3 試 孔 (No.5a、

析によれば、当該層位の礫 (2 mm 以上 ) の体積含有率はNo.5b、No.5c) で、深さ 5 〜 45 cm を鉛直方向に 5 cm 間

18 〜 22％であるのに対し、他の試料は平均 1.4％ ( 最大隔で山中式土壌硬度計により硬度を測定 (5 回計測の平で 4.2％ ) であった。なお、インターバルカメラによる均 ) するとともに、深さ 15 cm、30 cm より 1 個ずつ合計

水溜まりの連続観察の結果、総雨量 10 mm 程度の降雨

6 個の円筒試料を非攪乱状態で採取した。

で水溜まりが発生し、降雨後も 2 日程度水溜まりが残存

円筒試料 (n=34) について、河田・小島 (1979) に従っしたことが確認された。

て容積重、気相率、粗間隙率、飽和透水係数を測定した。
今回の試料はほぼ砂で構成されていたので、石英や長3.2 硬度石の真比重に相当する値 2.65 を土粒子の比重に用いた。

山中式土壌硬度計による硬度指数の鉛直分布は、No.1

飽和透水係数の測定には定水位法を、粗間隙率の測定に

で深さ 20 〜 80 cm にかけて 20 mm を超え、 深さ 20 〜

は素焼板を用いた。全間隙率から粗間隙率を減じたもの

50 cm においてその断面の最大値 26 mm を示し、深さを細間隙率とした。なお、締固められているかどうかの50 cm 以深は徐々に低下した (Fig.2a)。No.2 は他地点に比較対象として、風乾させた盛土材料をゆるく詰めた時

比べて硬度指数が低い傾向があり、深さ 20 cm 付近での容積重 (n=3)、山砂の採取現場 ( 宮城県大和町、大郷

最大値 15 mm を示した。No.3 では材料が礫質である深町 ) の容積重 (n=5) を 100 mL 円筒を用いて測定した。日さ 40 cm 以深では 20 〜 22 mm を示し、深さ 40 cm 以浅

本造園学会 (2000) では、植栽基盤としての透水性の「良」、では深さ 20 cm 付近で最大値 21 mm を示した。No.4 も「不良」の境界について飽和透水係数 10 cm s ＝ 36 mm h

深さ 20 cm 付近で最大値の 25 mm となった。No.5a でもを基準にしており、本稿でもこれを参考にした。山中式

深さ 15 及び 20 cm で最大の硬度指数 19 mm を示した。

-3

-1

-1

土壌硬度計の硬度指数は 20 mm を超すと “根系発達阻害

No.5b の 深 さ 5 〜 15 cm、No.5c の 深 さ 5 〜 35 cm で樹種あり”、24 mm を超す場合に “根系発達阻害あり” と

20 mm を超えていた (Fig.2b)。以上のように、硬度指数判断されている ( 長谷川・猪俣 2015)。粒度分析をピペッ

で 20 mm を超す硬い土層が比較的浅い深さ 10 〜 40 cm

ト法にて行い、各層位の土性を国際土壌学会法に基づいの範囲を中心に出現し、土壌硬度は下層へ向かって漸減て決定した。粗間隙率と飽和透水係数との関係におけるしていた。

Spearman 順位相関係数は、統計解析ソフトウエア JMP12(SAS Institute Inc. Cary, NC, USA) を使用して求めた。

3.3 容積重
容積重は、No.1 の深さ 20 〜 50 cm と No.3 の深さ 15 〜

3. 結果
3.1 断面の形態的特徴

30 cm で 1.6 Mg m-3 を 超 え、 各 断 面 の 最 大 で あ っ た(Fig.3)。No.2 では深さ 15 〜 80 cm で 1.5 〜 1.6 Mg m-3 をTable1 に断面の形態的特徴と断面写真を示す。盛土厚示した。No.4 の最表層 ( 深さ 4 cm) で 1.8 Mg m-3 と、本は No.1 で は 158 cm、No.4 で は 200 cm で、No.1、No.4

調査の試料のなかで最大を示した。No.5a 〜 5c では、深の盛土の下には被災前の地表面である海砂が出現した。

さ 15 cm (n=3) では 1.6 ± 0.0 Mg m-3 ( 平均 ± 標準偏差、No.2 および No.3 は、それぞれ試孔を作成した深さ 190 cm

以下同じ )、深さ 30 cm (n=3) では 1.5±0.1 Mg m-3 であっおよび 115 cm までには、被災前の地表面である海砂がた。No.2 を除いて、いずれの地点でも 40 cm より浅い
森林総合研究所研究報告 第 15 巻 4 号 , 2016

水溜まりが生じた生育基盤盛土の物理性

153

Table1 調査地点 No.1～4 の盛土断面と形態的特徴 The morphological properties of profile in the

Table 1. 調査地点 No.1 〜 4 の盛土断面と形態的特徴
The morphologicalproperties of profile in the embankment in plot No.1 〜 4embankmentin plot No.1～4
調査地点

層位

No.1

C1

深さ
cm
0～

4

形態的特徴
土色
7.5YR 5 ／ 4

硬度
鬆

土壌構造
無し

石礫
無し

水湿状態
備考
乾
ウッドチップ無し

C2

4～

10

5YR

5／ 4

堅

無し

無し

乾

C3

10 ～

40

10YR

4／ 4

固結

無し

腐朽円中礫あり

乾～潤

C4

40 ～

60

10YR

4／ 4

固結

無し

腐朽円大礫あり
腐朽円中礫あり
腐朽亜角大礫乏し

乾～潤

C5

60 ～

80

10YR

4／ 4

頗る堅

無し

腐朽円大礫あり
腐朽円中礫あり
腐朽亜角大礫乏し

乾～潤
潤

C6

80 ～

100

5Y

5／ 4

堅

無し

腐朽円中礫乏し

C7

100 ～

130

2.5Y

5／ 4

堅

無し

無し

潤

C8

130 ～

158

5Y

4／ 4

軟

無し

腐朽円大礫乏し

潤

ⅡC

158 ～

175 +

2.5Y

6／ 2

軟

無し

無し

潤

調査地点

層位

深さ
cm

形態的特徴
土色

硬度

土壌構造

石礫

水湿状態

No.2

L

5

断面写真

元の海砂

備考

断面写真

ウッドチップ敷設

C1

0～

8

2.5Y

4／ 4

鬆

無し

無し

－

C2

8～

25

2.5Y

5／ 3

堅

無し

無し

－

C3

25 ～

70

2.5Y

5／ 3

軟

無し

無し

－

C4

70 ～

90

2.5Y

6／ 3

軟

無し

無し

－

C5

90 ～

130

10YR

5／ 4

軟

無し

無し

－

C6

130 ～

190 +

2.5Y

5／ 4

鬆

無し

未風化角中礫乏し*

－

形態的特徴
土色

硬度

土壌構造

石礫

水湿状態

8／ 3

鬆

無し

無し

乾～潤
潤

*震災関連の瓦礫と思われる

調査地点

層位

No.3

L

深さ
cm
厚さ記載なし

C1

0～

5

10YR

C2

5～

25

2.5Y

6／ 3

堅

無し

腐朽円小礫含む
腐朽半角小礫含む
腐朽円細礫あり
腐朽半角細礫あり

C3

25 ～

40

2.5Y

5／ 4

やや堅

無し

腐朽円小礫含む
腐朽半角小礫含む
腐朽円細礫あり
腐朽半角細礫あり

湿

ⅡC1

40 ～

67

2.5Y

4／ 2

頗る堅

無し

腐朽半角小礫富む
半腐朽半角細礫富む

潤

ⅡC2

67 ～

85

2.5Y

4／ 2

堅

無し

腐朽半角小礫富む
半腐朽半角細礫富む

潤

ⅡC3

85

105

2.5Y

3／ 2

堅

無し

半腐朽半角細礫富む

湿～多湿

ⅢC

105 ～

115 +

N 1.5 ／ 0

－

無し

無し

多湿

調査地点

層位

深さ
cm

硬度

土壌構造

石礫

水湿状態

No.4

L

形態的特徴
土色
11

備考
ウッドチップ敷設再生資材

備考
ウッドチップ敷設

C1

0～

8

7.5Y

5／ 1

軟

板状**

無し

潤～湿

C2

8～

27

2.5Y

4／ 6

固結

無し

無し

潤

C3

27 ～

45

2.5Y

4／ 4

堅

無し

無し

潤

C4

45 ～

78

10YR

4／ 4

堅

無し

無し

潤

C5

78 ～

120

2.5Y

4／ 3

堅

無し

風化亜角大礫乏し

潤

C6

120 ～

200

10YR 1.7 ／ 1

堅

無し

無し

潤～湿

再生資材

200 +

－

－

－

－

－

元の海砂

ⅡC

**板状の不連続な膠結面に酸化鉄の集積（10YR4/6 褐色）が5層程度あり

Bulletin of FFPRI, Vol.15, No.4, 2016

7

断面写真

断面写真

154

篠宮佳樹 他

山中式硬度指数(mm)0a)

深さ（cm）深さ（cm）

20
40
0
60
20

0

10

20

30

容積重（Mg m‐3‐3）

山中式硬度指数(mm)
0

10

20

30

0

1.2

1.4

1.6

80
40
100
60

40
No.1

120
80
140
100

No.2
No.3
No.1

160
120
180
140

No.4
No.2

160
180

60
80
100

No.1
No.2
No.3
No.4
No.5a～5c

120

No.3

140

No.4

160
180

b)
Fig.3.

山中式硬度指数(mm)0

深さ（cm）深さ（cm）

10
0

0

10

20

30

盛土の容積重の鉛直変化

The vertical variation
ofverticalbulk variation
density
inbulkthedensity
embankment
Fig.3 盛土の容積重の鉛直変化
盛土の容積重の鉛直変化
The
verticalvariation ofofbulk
densityin thethe embankment
embankment
Fig.3
The
in

山中式硬度指数(mm)
0

10

20

気相率（%）

30

0

20
10
30
20

No.5c
No.5b

50
40

10

20

30

40

No.5b
No.5a

40
30

0

40

20

No.5a

深さ（cm）
深さ（cm）

b)

1.8

20

深さ（cm）
深さ（cm）

a)

No.5c

No.1

60

No.2

80

No.3

100

No.4

120

No.5a～5c14050Fig. 2. 盛土の硬度指数 ( 山中式土壌硬度計 ) の鉛直変化
160
Fig.2
盛土の硬度指数(山中式土壌硬度計)の鉛直変化 (a)No.1～4 (b)No.5a～5c(a)No.1〜 4 (b)No.5a〜 5c
180
TheTheverticalvariationvariationin the indexinofthesoil hardness
in embankment
measured by a Yamanaka-typesoil
verticalindex ofsoil hardness
inembankment
measuredbyaYamanaka-typesoil
hardness tester (a)No.1～4 (b)No.5a～5c
Fig.2
盛土の硬度指数Fig. 4. 盛土の気相率の鉛直変化
hardness
tester (山中式土壌硬度計) の鉛直変化 (a)No.1～4 (b)No.5a～5c
Fig.4
盛土の気相率の鉛直変化
Theofverticalvariationinof airair content
content
in thethe embankment
embankment
盛土の気相率の鉛直変化
The
verticalvariationofin
The vertical
air content
theembankment〜 4 (b)No.5a〜 of5csoil hardness in embankment measured byFig.4
The(a)No.1
vertical variationin the index
a Yamanaka-typesoil variation
hardness tester(a)No.1～4 (b)No.5a～5c

233

土層で容積重が大きかった。風乾させた盛土材料をゆる2は 0 ％ を 示 し た。No.5a 〜 5c の 深 さ 15 cm で 5 〜 7 ％、く詰めた場合の容積重は 1.2 ± 0.0 Mg m-3、山砂の採取

深 さ 30 cm で 8 〜 17％ と、No.1、No.4、No.5a 〜 c で 特

現場の容積重は 1.3 ± 0.1 Mg m-3 であった。比重 2.65 のに気相が少ない傾向であった。日本の森林土壌の気相率

球体が立方充填された場合 ( 均一な粒子を粗く充填するは 5 〜 50％ ( 河田 1989) とされ、そのうちの低い気相率場合に理論的に最小の容積重が得られる ) の容積重はをもつ、湿性な森林土壌 ( 湿性褐色森林土、湿性黒色土 )1.4 Mg m-3 である ( ヒレル 1998a)。

の気相率は 5 〜 30％であり、今回の盛土の気相率は湿性な森林土壌と同等であった。

3.4 気相率
近隣の気象観測所 ( 仙台 ) によれば、No.1 は調査 7 日

3.5 粗間隙率

前に 14.0 mm d 、No.2 は調査 7 日前に 6.5 mm d 、No.3

No.1 の深さ 165 cm の海砂 ( 粗間隙率 36％、細間隙率は 調 査 8 日 前 に 6.5 mm d-1 の 降 雨 が あ っ た。No.4 は 調

6％ ) を除けば、粗間隙率は 5 〜 30％、細間隙率は 15 〜

査 の 2、5、6 日 前 に そ れ ぞ れ 4.5、18.5、19.5 mm d-1、30％の範囲にあった。No.1 の深さ 20 〜 75 cm、No.2 のNo.5a 〜 c は調査の 4、6 日前にそれぞれ 8.0、57.5 mm d-1

深さ 16 cm、No.3 の深さ 15 cm、45 cm では粗間隙率がの 降 雨 が あ っ た ( 気 象 庁 2016)。 気 相 率 は 全 般 的 に は20％未満であった (Fig.5)。No.4 は深さ 99 cm から採取さ0 〜 30％の範囲にあって、No.1 の深さ 20 〜 80 cm ではれた 1 試料を除き、No.5a 〜 5c も No.5a の深さ 30 cm か4 〜 7％であった (Fig.4)。No.4 の最表層 ( 深さ 4 cm) でら採取された 1 試料を除き粗間隙率は 20％未満であっ-1-1

森林総合研究所研究報告 第 15 巻 4 号 , 2016

水溜まりが生じた生育基盤盛土の物理性

10
10

0.1

40
40

40
40
60
60

No.1
No.1

80
80
100
100

No.3
No.3

120
120
140
140

No.5a～5c
No.5a～5c

No.2
No.2
No.4
No.4

0.01
再生資材

0.001

0.0001

160
160
180
180

0.00001

盛土の粗間隙率の鉛直変化
The vertical variationof coarse
porosityin theFig.5
ThevariationofinFig.5 盛土の粗間隙率の鉛直変化
盛土の粗間隙率の鉛直変化
The verticalverticalvariationof coarsecoarse porosity
porosityin thethe embankment
embankment
embankment

0

10

20
粗間隙率（%）

Fig. 5.

0.1
0.1

深さ（cm）
深さ（cm）

20
20
40
40
60
60
80
80
100
100
120
120
140
140
160
160
180
180

採取深さ2～48cm

3040

採取深さ61～165cm

飽和透水係数と粗間隙率の関係
縦方向の点線は粗間隙率が 22％、横方向の点線は-1を示す。
飽和透水係数が 10-3 cm
Fig.7 飽和透水係数と粗間隙率の関係
The srelationshipbetween the coarse porosity and the saturated
The relationship between the coarse porosity and thehydraulic conductivity
saturated hydraulicconductivity
縦方向の点線は粗間隙率が22％、横方向の点線は飽和透水係数が10-3 cm s-1 を示す
Vertical and horizontal dotted lines represent-322%-1 in
Vertical and horizontal dotted lines represent-322% in coarse
porosity and 10 cm s in saturated hydraulic-1
coarse porosity and 10 cm s in saturated hydraulicconductivity,conductivity,
respectively.
respectively.
Fig. 7.

90

No.1
No.1
No.2
No.2
No.3
No.3
No.4
No.4
No.5a～5c
No.5a～5c

全間隙率に占める粗間隙率の割合（%）

0.00001
0.0000100‐1
飽和透水係数（cm
飽和透水係数（cm ss‐1））
0.00010.001
0.01
0.0001
0.001
0.01

海砂

粗粒な層

50
50
飽和透水係数（cm s‐1）

深さ（cm）
深さ（cm）

00
20
20

00

粗間隙率（％）
粗間隙率（％）
20
30
20
30

155

海砂

80
70

粗粒な層

60
5

50

Fig.6 盛土の飽和透水係数の鉛直変化 The vertical variation of saturated hydraulic conductivity in

Fig.6
The vertical variation of saturated hydraulic conductivity
Fig.
6. 盛土の飽和透水係数の鉛直変化
盛土の飽和透水係数の鉛直変化
40 in
the
the embankment
embankment
The vertical variation of saturated hydraulicconductivity in the embankment
30
44

た。特に No.4 の深さ 4 cm の粗間隙率は 5％と非常に小さい値であった。盛土では、20％未満の粗間隙率が概ね20察された。この粗間隙率の値は砂丘地の海岸林下層土の

再生資材

10
0

深さ 10 〜 30 cm を中心とした深さ 75 cm 以浅で多く観

粗粒な層

0

10

20

30

気相率（%）

粗間隙率 20 〜 45％ ( 後藤ら 1987a, 1987b, 森貞ら 1987)
より小さいものであった。

採取深さ2～48cm

採取深さ61～165cm

気相率と全間隙率に占める粗間隙率の割合との関係
The relationship between the air content and theFig.8 気相率と全間隙率に占める粗間隙率の割合との関係
percentage of coarse porosity to total porosityThe relationship between theFig. 8.

3.6 飽和透水係数
盛土試料が示した飽和透水係数は 3 × 10-5 〜 3×10-2
cm s-1 の範囲にあった。No.1 の深さ 5 〜 75 cm、No.2 のcontent and the percentage of coarse porosity to total porosity

深さ 16 cm、No.4 の深さ 15 〜 40 cm より採取された試料の飽和透水係数は 10-4 cm s-1 オーダーを示した (Fig.6)。

40 〜 105 cm の粗粒な層の飽和透水係数は 10-2 cm s-1 オー

No.5a 〜 5c の 6 試料のうち、No.5a の深さ 30 cm から採ダーであった。10-4 cm s-1 オーダーの飽和透水係数が深取された 1 試料以外は 10 〜 10 cm s オーダーであっさ 10 〜 20 cm を中心に多数存在していることは盛土のた。なお、No.1 の深さ 165 cm の海砂および No.3 の深さ

透水性が不良であることを示している。

-5

Bulletin of FFPRI, Vol.15, No.4, 2016-4-1

篠宮佳樹 他

156

3.7 粗間隙率と飽和透水係数との関係は観察されなかった。このような集積層は薄い膜状としFig.7 に粗間隙率と飽和透水係数との関係を示す。材て形成されたり、砂粒子の間隙を埋めたりする可能性が料 が 異 な る 試 料 (No.1 の 海 砂、No.3 の 粗 粒 な 層、No.4あるので、微細形態の観察などにより詳細に検討する必の再生資材 ) を除いた場合の粗間隙率と飽和透水係数と要がある。

の関係に有意な正の相関 (r=0.68、P<0.001、n=29)が認Sめられた。粗間隙率が 22％を上回れば、飽和透水係数4.2 生育基盤盛土の飽和透水係数
粗間隙率と飽和透水係数との関係について、粗間隙率

は 10-3 cm s-1 以上となっていた。

が 20％未満の 17 試料 ( 山砂を材料とする ) のうち 12 試料で 10-4 cm s-1 のオーダーの飽和透水係数を示し、透水

3.8 気相率と間隙組成の関係
Fig.8 に気相率と全間隙率に占める粗間隙率の割合と性が不良であった。透水性不良を示したのは深さ 50 cmの関係を示す。気相率が 29％と高かった No.1 の海砂は、以浅の試料がほとんどであった。粗間隙率が小さいと飽間隙組成について粗間隙：細間隙の比率がおよそ 9：1

和透水係数も低いことは、頻繁に機械走行があった林地であった。気相率が 0％であった、No.4 の最表層 ( 深さ

作業道跡で報告されている ( 阿部ら 2015)。この事例で4 cm) の全間隙率に占める粗間隙率の割合は 13％と、全は、未攪乱林地の粗間隙率は 20 〜 33％、飽和透水係数

間隙のうちほとんどが細間隙により構成されていた。材は 10-3 〜 10-2 cm s-1 オーダーであったが、作業道跡の粗料 が 異 な る 試 料 (No.1 の 海 砂、No.3 の 粗 粒 な 層、No.4

間隙率は 5 〜 12％、飽和透水係数は 10-5 〜 10-4 cm s-1 オーの再生資材 ) を除いた場合、気相率の低い試料は全間隙ダーとなっていた。本報の結果 (Fig.7) のように粗間隙に占める粗間隙の割合が小さい傾向がみられた。

率が小さいと飽和透水係数が低い傾向がみられたのは、
ヒレル (1998b) でも示されているように、圧力が加わって土が締固められ、通気通水に寄与する比較的大きな間

4. 考察

隙の体積が減少し、同時に間隙の連続性も低下したため

4.1 生育基盤盛土の物理性
今回調査した生育基盤盛土では、根の侵入を妨げると考えられる。以上のことから、締固められたことによ

20 mm 以上の硬度指数が深さ 10 〜 40 cm の範囲を中心

り、飽和透水係数が低下し、水溜まりができるようになに観察された (Fig.2)。風乾させた盛土材料をゆるく詰めったと考えられる。

た場合の容積重、山砂の採取現場の容積重、比重 2.65の球体を粗く充填して得られる最小容積重より大きい

4.3 造成された盛土の生育基盤としての適性

1.5 Mg m 以上の容積重が、深さ 40 cm より浅い範囲を気相が少ないと、土壌中の通気が不良となり酸素が不中心に観察された (Fig.3)。粗間隙率について 20% を下足することによって、根の呼吸障害、養分吸収が妨げら回る試料は概ね深さ 10 〜 30 cm を中心とした深さ 75 cm

れるほか、根の伸長、活力低下に伴う根腐れの発生およ以浅で多く観察された。測定項目間、調査地点間で鉛直

び微生物活性の低下をもたらす。植物の根が伸長できる-3

変化の傾向は全て一致しているわけではないが、硬度指限界の気相率は 5 〜 20％の範囲で変動するが、平均す数 20 mm 以上で容積重 1.5 Mg m 以上、かつ粗間隙率

ると 10％と言われている ( ヒレル 1998a)。本調査で採集20％未満を示す深さは、10 〜 30 cm を中心とした 75 cm

した 34 円筒試料のうち 28 試料が気相率 20％未満であ以浅であった。これらの結果から、深さ 10 〜 40 cm をり、No.1、No.4、No.5a 〜 5c で 10％未満もみられるなど、中心に概ね 75 cm 以浅で、盛土は密に詰まっていて、締気相率は低い傾向にあった。また、気相率 10％未満で固められた状態にあると考えられた。

ある 11 試料のうち、(No.1 の深さ 143 cm から採取され-3締固めの際、細粒分 (JIS では、粒径 74 µm 以下 ) を含た 1 試料を除く ) 10 試料は容積重が 1.5 Mg m-3 以上、かむほど容積重が大きくなること、最適含水比付近で締固

つ粗間隙率が 20％未満で、採取深さは 73 cm 以浅であり、めると、同じエネルギーで締固めても容積重が大きくな

気相率が低い箇所と締固められた箇所とは概ね一致してる、あるいは同じ容積重に少ないエネルギーで達するこいた。なお、最後の降雨から 24 時間以上経過しているとが知られている ( 吉岡ら 1973, 矢橋・金光 1985)。これ

こと、No.4 と No.5a 〜 c は No.1 〜 3 に比べて先行降雨

らの報告は、砂 (2000 〜 75 µm) を 80 〜 90％、74 µm 以が多いのに No.1 の深さ 20 〜 73 cm は No.4 及び No.5a 〜

下の細粒分を 10 〜 20％含む、“稲城砂” と呼ばれる材料

c と同じかそれより低い気相率であることから、降雨にを対象にしたものである。今回用いられた盛土材料も砂よる土壌水分の増加が気相率を低くさせた主因とは考えを主成分としてシルト及び粘土を 5 〜 15% 含んでおり、にくかった。Fig.8 に示されているように気相率の低い“稲城砂” と同様の特徴をもっていた。これらのことか

試料は全間隙に占める粗間隙の割合が小さかった。気相ら、材料の粒径組成が締固めを促進した可能性もある。

率低下の理由について、締固めにより単に固相率が増加

なお、硬く密度の高い層は雨滴衝撃やスレーキングなどしただけでなく、締固めに伴い粗間隙の減少と細間隙ので分散した細粒成分が集積して乾燥した場合にも形成さ増加といった間隙組成の変化が起こり、細間隙のようなれるが、断面観察では細粒成分が集積した層位は肉眼で水分移動に寄与しない間隙が増えたことも挙げられる。
森林総合研究所研究報告 第 15 巻 4 号 , 2016

水溜まりが生じた生育基盤盛土の物理性

本報で調査した盛土は、“根系発達阻害樹種あり” ( 長

ダニエル

157

ヒレル (1998a) ( 岩田 進午・内嶋善兵衛 監

谷川・猪俣 2015) とされる山中式土壌硬度計の硬度指数

訳 , 2001a) 環境土壌物理学Ⅰ土と水の物理学 . 農林

で 20 mm を超す値が頻繁に認められ、一部では “根系

統計協会 , 318pp.

発達阻害あり” とされる 24 mm を超す値も観察されたダニエルの応用 . 農林統計協会 , 322pp.

のうち深耕が未実施の地点 ( 山中式土壌硬度計で 23 mmを超える値が頻繁にみられた ) では、植栽から 10 年経

ヒレル (1998b) ( 岩田 進午・内嶋 善兵衛 監訳, 2001b) 環境土壌物理学Ⅲ環境問題への土壌物理学(Fig.2a 及び 2b)。千葉県の九十九里浜に造成された盛土
後藤

和秋・山本

肇・丸山

明雄 (1987a) 土壌環境の過したクロマツの地上部の成長は良好であったものの、

解析 (2) 酒田クロマツ海岸林 . 松井根系が深部まで発達したものがみられなかったと報告さ

恭次・石川

光瑶・土井

政幸編 “プロジェクト研究成果シリー

れている ( 野原・高橋 2007)。このことから、気相率やズ 185 環境変化に対応した海岸林の環境保全機能

硬度の測定結果から判断して、本報で調査した盛土におの維持強化技術の確立に関する研究” . 農林水産技術会議 , 22-24.

いても土層の固結や通気不良により根の伸長が阻害され後藤る可能性がある。

和秋・山本

肇・丸山

明雄 (1987b) 人為による土壌悪化の実態解析 (2) 酒田クロマツ海岸林 . 松井
光瑶・土井5. まとめ恭次・石川政幸編 “プロジェクト

水溜まりが発生した生育基盤盛土について、さまざま研究成果シリーズ 185 環境変化に対応した海岸林

な物理特性を明らかにした。深さ 10 〜 40 cm を中心との環境保全機能の維持強化技術の確立に関する研して深さ 75 cm 以浅で、山中式土壌硬度計の硬度指数で究” . 農林水産技術会議 , 72-74.

20 mm、容積重で 1.5 Mg m を超え、かつ粗間隙率が 20％-3長谷川

秀 三・ 田 畑衛・ 小 澤徹 三・ 佐 藤

吉之

未満で、飽和透水係数が 10-4 cm s-1 オーダーとなること(1984) 重機造成地の植栽基盤の物理性と活力度の関が多かった。以上のように、盛土の深さ 10 〜 40 cm を係について―高速道路植栽地を例にして―. 造園雑中心とした深さ 75 cm 以浅で硬く、密に充填され、粗間

誌 , 48, 104-122.

隙が少なかったことから、締め固められた状態にあっ長谷川の地点で 10％未満が多くみられるなど、盛土は硬度が高いだけでなく、気相率が低い傾向にあった。根系の盛秀三・猪俣景悟 (2015) 陸前高田松原再生の成功に向けた植栽基盤造成試験の取組 . 日緑工誌 ,た。また、気相率は 20％未満が 8 〜 9 割を占め、特定41(2), 336-340.
星野大介 (2012) 東北地方太平洋沖地震津波による岩土深部までの伸長が阻害されることにならないよう、施手県沿岸の海岸林と集落の被害状況 . 日林誌 , 94(5),

工方法を工夫する等の取り組みが重要と考えられる。

243-246.
猪内

本研究では、仙台森林管理署管内松林国有林、仙台市

伊藤

理局および仙台森林管理署、仙台市役所の皆様、森林総
所九州支所

金子真司

領域長、大貫靖浩研究室長、平井敬三研究室長、小林政
広チーム長、宮城大学
センター

河田
河田

冠秀昭博士、林木育種センター東北育種場

弘 (1989) 森林土壌学概論 . 博友社 , 399pp.
jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php, ( 参照 2016-02-03).

日本造園学会 (2000) 緑化事業における植栽基盤整備マ
ニュアル . ランドスケープ研究 , 63(3), 224-241.

小沢創主任研究員には調査遂行や結果の解析に関してご助言、俊郎 (1979) 環境測定法Ⅳ−森林土壌

気象庁 (2016) “過去の気象データ検索” , http://www.data.

千葉克己准教授、東北農業研究織部雄一朗育種課長、福島県林業研究センター

弘・小島− . 共立出版 , 190pp.

小野賢二主任研究員、森林総合研究

清水晃調整監、森林総合研究所

智弥 (2015) 盛土を伴う海岸防災林復旧工事と植栽までの手順 . 治山研究発表会論文集 , 54, 83-89.

有林を試験地として借用させていただいた。東北森林管合研究所東北支所

正雄 (2001) 森林作業の機械化が森林環境にどんな影響を及ぼすのか . 森林科学 , 32, 25-33.

謝辞

野原

咲江・高橋

孝之 (2007) 海岸保安林における湿ご協力をいただいた。以上の方々に深く感謝の意を表し

地対策としての盛土工法の評価―クロマツ 10 年生ます。本研究は森林総合研究所運営交付金プロジェクトの根系発達―. 千葉県森林研究センター研究報告 ,「海岸林再生における盛土土壌の湛水原因の解明と改善

2, 1-6.
森貞策の提案」によって行われた。

和仁・田中

永晴・大角

泰夫 (1987) 土壌環境の解析 (1) 東海村クロマツ林 . 松井
次・石川

引用文献
阿部

光瑶・土井

恭

政幸編 “プロジェクト研究成果シリーズ

尚三

185 環境変化に対応した海岸林の環境保全機能の維(2015) ハーベスタ・フォワーダシステムによる間伐

持強化技術の確立に関する研究” . 農林水産技術会

跡地からの濁水発生―生田原国有林の事例―. 北森

議 , 20-23.

俊 夫・ 相 澤

州 平・ 橋 本

研 , 63, 53-56.
Bulletin of FFPRI, Vol.15, No.4, 2016

徹・ 佐 々 木

林野庁 (2013) “平成 24 年度 森林・林業白書” ,篠宮佳樹 他

158

台平野の海岸林被害と地下水深度及び立木サイズ

http://www.rinya.maff.go.jp/j/kikaku/hakusyo/24hakusyo_h/all/
a11.html, ( 参照 2016-02-22).
坂本との関係 . 海岸林学会誌 , 13(1), 7-14.

知己 (2015) 津波による海岸林の被害と海岸林再矢橋生で盛土をする理由 . 日緑工誌 , 41(2), 334-335.
田村

公 一・ 海 老 名
大築

和彦・上野

寛・ 古 川満・宮下部学術報告 , 35, 43-46.
吉岡

和 史・ 堀 米
智弘・坂本

達太郎 (1985) 特殊土の植栽基盤としての改良 I. 稲城砂の物理的性質 . 千葉大学園芸学

浩喜 (2012) 仙台平野の海岸林における根返り被害 . 森林科学 , 66, 3-6.

渡部

晨吾・金光

英 明・
知己

昭 三・ 木 賀

一 美・ 小 杉紘 平・ 前 田

穂積(1973) 稲城砂の土質工学的性質と土工事設計基準 ,土と基礎 , 21(12), 23-29.

(2014) 2011 年東北地方太平洋沖地震津波による仙森林総合研究所研究報告 第 15 巻 4 号 , 2016

159

The physical property of embankment with a rain pool
: A case study of embankment built in the early stage of the Coastal Forest
Restoration Project after tsunami
Yoshiki SHINOMIYA1)*, Akihiro IMAYA2), 3), Kiyomi TAKANASHI 4)
and Tomoki SAKAMOTO1)
Abstract
Immediately after the Great East Japan Earthquake, an embankment was built in the Arahama coastal area asa planting base by the Coastal Forest Restoration Project. It is feared that a rain pool and the hardness of a part ofthe embankment, which was built in early year, inhibited the growth of planted trees. Planting bases tend to becomecompacted by heavy construction machinery, which allows rain water to pool on the embankment. The physicalproperties of the embankment were investigated in Sendai City, Miyagi Prefecture, Japan. Most soil samples
collected from a depth of lower than 75 cm (especially 10 to 40 cm) had the Yamanaka hardness index of higher
than 20 mm, a bulk density of higher than 1.5 Mg m-3, and a coarse porosity of lower than 20%. The embankment
was hard, densely packed and had low coarse porosity, indicating that the embankment has been compacted.
Key words : coastal forest restoration, embankment, soil physical properties, bulk density, coarse porosity,
compaction

Received 20 June 2016, Accepted 15 November 2016
1) Tohoku Research Center, Forestry and Forest Products Research Institute (FFPRI)
2) FFPRI
3) Present address: Japan International Research Center for Agricultural Sciences
4) Sendai District Forest Office, Tohoku Regional Forest Office* Tohoku Research Center, FFPRI, 92-25 Nabeyashiki, Shimokuriyagawa, Morioka, Iwate, 020-0123 JAPAN; e-mail: sinomiya@affrc.go.jp
Bulletin of FFPRI, Vol.15, No.4, 2016