農地土壌の作物生産性を考慮した区画整備マニュアル－表土が軽埴土の調査事例から－2023 年 3 月
国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ資源保全チーム

目次
１．本マニュアルの用途．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．１
２．北海道での農地再編整備事業．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．２
３．区画整備後の表土の排水性．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．３
４．大区画化の施工手順．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．５
５．表土の土性．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．６
６．農作物の生育に必要な土壌物理性．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．７
７．表土の施工前後の物理性と土壌水分
７－１．美唄圃場．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．８
７－２．美唄茶志内圃場．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．９
８．表土（１５～３０cm）の物理性．．．．
．．．．
．．．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．
．１０
９．施工開始の適切な土壌水分．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．１１
１０．施工開始の簡易な判断基準．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．１２
１１．区画整備後の営農作業と表土の物理性．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．１３
１２．降雨後の施工開始までの目安の日数．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．１４
１３．施工開始の判断基準の体系化（表土：軽埴土の場合）．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．１５
１４．参考資料．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．．．．
．
．．．．．
．１６

１．本マニュアルの用途

本マニュアルは、農地再編整備事業など圃場の整備工事に携わる施工業者、発注者の方の利用を想定しています。大区画化された農地は、水田や畑として利用されます。整備後の表土の水はけが良いことは、畑作利用時には良好な作物の生育に必要であり、水田利用時には中干し時期などに土壌を速やかに乾燥させ、作物の根に酸素を供給することにつながります。このため、整備後の農地が良好な排水性を発揮できる施工技術は、重要であると考えられます。
本マニュアルでは、整備後の表土の物理性など作物生産性を考慮し、施工に伴う表土の物理性の悪化を抑制するため、降雨後の施工開始の基準を定量化した検討の流れと施工開始時の判断フローを作成しました。今後、軽埴土とは異なる土壌のデータを蓄積することで、判断基準の充実を図ります。

1２．北海道での農地再編整備事業

北海道の水田地帯では、農家戸数の減少に伴い、1 戸当たりの経営面積が拡大しています（北海道農政部生産振興局農産振興課、2021）。農作業の効率化、省力化のため、大型の農業機械の利点を活かせるような農業基盤の整備が必要となっており、整備前に 0.3ha程度であった水田を 1ha 以上の大区画に整備する事業が進められています。

国営農地再編整備事業の施工事例

整備前

小区画〔0.3～0.5ha〕圃場を大区画〔1.2ha 程度〕圃場に（整備後の圃場面積は地区により異なる）

整備後（写真提供：北海道開発局）

2

３．区画整備後の表土の排水性施工現場では、施工機械の走行により、作土などの土壌が圧縮を受け、透水性が低下する事例が報告されています（上田、1986）。当研究チームの調査でも、大区画整備後の表土の排水性が低下している圃場を確認しています（下写真）。その要因として、既往の研究で以下のことが指摘されています。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ます。

区画整備後に土壌の排水性が低下する要因
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述べています。
北川ら（2015）は、区画整備工が土壌物理性に影響を与える要因として、高水分による練り返しや土壌撹乱後の再圧縮による緻密化を挙げています。

同じ日に撮影した隣接する表土戻し後の大区画圃場
前日の降雨が排水された圃場と排水されない圃場と違いがみられた

3

区画整理マニュアル（北海道開発局農業整備課、2015）では「完成後の営農に悪影響を与えないようドライな状態での施工に努める」と定められていますが、定性的な指標にとどまっています。このため、降雨後の施工開始の判断は、各施工現場で行われている状況で、整備後の表土の排水性に違いがみられる要因の 1 つとなっています。

施工現場での取り組み

施工現場においても、施工機械による練り返しを抑制する取り組みが行われています。
降雨に土壌をさらさないよう 1～2 日で施工を終える、分割施工を行っています。
接地圧の小さい超湿地ブルドーザなどを使用しています。

4４．大区画化の施工手順

下図に圃場の大区画化の施工手順を簡単に記しました。最初に表土（約２０～３０cm）をはぎ取り仮置きします。露出した下層土の切盛を行い、下層土の地盤高を均平にします。
最後に仮置きしていた表土を戻し１筆の大区画圃場に整備します。
施工開始の判断基準は、表土はぎを行うタイミングに着目しました。

切土区域

盛土区域

①表土はぎ
②下層土切土
①表土はぎ②下層土盛土下層土①表土はぎを行う②切土量と盛土量が等しくなる地盤高まで切盛を行う

③表土戻し
下層土
③表土戻しを行う

5

５．表土の土性

表土について、施工開始（表土はぎ）の土壌水分と施工後（表土戻し後）の排水性との関係は、土性によって異なります。調査を行った美唄圃場、美唄茶志内圃場の表土は、軽埴土と同じ土性でした。ただし、粘土の割合は美唄茶志内圃場の方が２割ほど多く、粘土質な土壌であり、同じ土性であっても粘土割合に違いがあります。
施工前の表土の厚さは、２５～３０cm であり、１５～３０cm の層には土壌硬度の大きい締め固まった耕盤層が形成されていました。
表土（０～３０cm）の粒度分布

圃場名

粘土(%)

シルト(%)

砂(%)

美唄圃場平均33.9±1.543.1±1.1

23.0±1.9

美唄茶志内圃場平均

41.7±3.1

38.1±3.2

20.2±4.2

美唄圃場

美唄茶志内圃場

6６．農作物の生育に必要な土壌物理性

作物の生育のためには、適切な作土深さ、三相比、孔隙量、透水性が必要です。このう
ち、施工機械の走行による影響が大きいと考えられる固相率と飽和透水係数について、土壌診断基準値（北海道農政部、2020）を指標に考察しました。
固相率
一定体積当たりの乾燥した固形物の割合。施工機械の走行により土壌が締め固められると固相率は増大します。作物の生育上、表土の適切な範囲は 30～40％です。
飽和透水係数
水の通りやすさの指標。施工機械の走行により土壌が締め固められると飽和透水係数は低下します。作物の生育上、表土の適切な範囲は 1.0×10-6～1.0×10-4m・s-1 です。
施工前

施工後

土壌試料採取箇所

7７．表土の施工前後の物理性と土壌水分
７－１．美唄圃場
表土（０～１５cm）の固相率は 43%の地点で増加し、施工後には 61%の地点で基準値を満たしていませんでした（図－１）。飽和透水係数は 63%の地点で低下し、施工後には44%の地点で基準値を満たしていませんでした（図－２）。表土の物理性が基準値以下まで悪化した地点の内、施工時の土壌 pF が 1.8 未満（土壌が湿潤）であった地点（青色の地点）
は、固相率では 39%、飽和透水係数では 46%を占めていました（図－１、２）。

施工後に増大基準値：３０～４０％

図－１

表土（０～１５cm）の施工前後の固相率

施工後に低下

基準値：1.0×10-6～1.0×10-4m・s-1

図－２

表土（０～１５cm）の施工前後の飽和透水係数8７－２．美唄茶志内圃場

表土（０～１５cm）の物理性が基準値以下まで悪化した地点の内、施工時の土壌 pF が1.8 未満（土壌が湿潤）であった地点（青色の地点）は、固相率では２２%、飽和透水係数では３５%を占めていました（図－３、４）。７－１、７－２から、施工時の表土が湿潤な調査地点ほど施工後の物理性は悪化しており、既往の研究と同様の結果となりました。

施工後の固相率（%）

6050施工後に増大4030

基準値：３０～４０％

202030405060

施工前の固相率（%）<pF1.8 pF1.8-2.0 pF2.0-2.5 pF2.5-3.0 >pF3.0
図－３

表土（０～１５cm）の施工前後の固相率

施工後の飽和透水係数（m・s-1）-3

1.0E-03
1.0×10

施工後に低下-4
1.0E-04

1.0×10

基準値：1.0×10-6～1.0×10-4m・s-1-5

1.0E-05
1.0×101.0E-06-6

1.0×10-7
1.0E-07

1.0×10-8

1.0E-08
1.0×101.0E-08-8
1.0×10-7-6-5-4-3

1.0E-07
1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
1.0E-03
1.0×10
1.0×101.0×10
1.0×10
1.0×10
施工前の飽和透水係数（m・s-1）<pF1.8 pF1.8-2.0 pF2.0-2.5 pF2.5-3.0 >pF3.0

図－４

表土（０～１５cm）の施工前後の飽和透水係数9８．表土（１５～３０cm）の物理性

表土（15～30cm）は、施工時の pF と施工に伴う固相率の変化率（図－5）をみると固相率の変化率は、施工時の pF が 2.0 未満の地点でも増大しませんでした。この要因として、施工前の表土（15～30cm）には、もともと締め固まった土層が形成されており、固相率が高い状態にあったためと考えられます（図－6）。このように、表土（15～30cm）の固相率の変化率と pF との間に明確な関係はなく、表土（0～15cm）の物理性を優先して考慮

施工前後の固相率の変化率（%）

すべきであるといえます。

6040200-20-400.00.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.04.5施工時の調査地点のpF
美唄圃場

表土（15～30cm）の固相率（%）

図－5

美唄茶志内圃

表土（１５～３０cm）の施工前後の固相率の変化率と施工時の pF

60504030202030405060

表土（0～15cm）の固相率（%）
美唄圃場
図－6

美唄茶志内圃場

施工前の表土（０～１５cm）と表土（１５～３０cm）の固相率

10９．施工開始の適切な土壌水分飽和透水係数は、美唄圃場では、施工時の表土（0～15cm）の pF が 2.0 以上、美唄茶志内圃場では、施工時の表土（0～15cm）の pF が 2.7 以上まで乾燥すると土壌診断基準値
内となりました（図－8）。固相率は、この水分条件では基準値を満たしませんでした（図－7）が、飽和透水係数は土壌の排水性の直接的な指標となることから、ここでは飽和透水係数が基準値内に収まる pF の値を施工開始の土壌水分状態と判断しました。

施工後の固相率（%）

70
基準値：３０～４０％

6050
4030

r = -0.54（p<0.01 ）20

r = -0.64（p<0.01 ）1000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

施工時の調査地点のpF
美唄圃場 美唄茶志内圃場
図－7

表土（０～１５cm）の施工後の固相率と施工時の pF

施工後の飽和透水係数（m・s-1）

1.0E-03-3

1.0×10-4
1.0E-04

1.0×10r = 0.68（p<0.01 ）1.0E-05-5

1.0×101.0E-06-6

1.0×101.0E-07-7r = 0.56（p<0.01 ）1.0×101.0E-08-8

1.0×100.00.51.0

1.5

2.02.5

3.0

3.54.0施工時の調査地点のpF
美唄圃場
美唄茶志内圃場
図－8

表土（０～１５cm）の施工後の飽和透水係数と施工時の pF

114.5

１０．施工開始の簡易な判断基準

施工前の表土の地耐力（地表面から１０cm の値）と pF との関係（図－9）から、美唄圃
場では pF2.0 に対応する表土の地耐力は 0.6MPa でした。美唄茶志内圃場では、pF2.7 に対応する表土の地耐力は 0.8MPa でした。施工後の表土（0～15cm）の物理性の悪化を抑制するためには、美唄圃場では、降雨後に表土の地耐力が 0.6Mpa 以上に回復した後に、美唄茶志内圃場では、降雨後に表土の地耐力が 0.8Mpa 以上に回復した後に施工を開始すればよいことが分かりました。

施工前の地耐力（MPa）

2.42.01.6

r = 0.77（p<0.01）

1.20.80.60.4
r = 0.47（p<0.01）

0.00.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.54.0

施工前の調査地点におけるpF
美唄圃場
美唄茶志内圃
図－9

施工前の表土（０～１５cm）の pF と地耐力

124.5

１１．区画整備後の営農作業と表土の物理性

施工 1 年後の物理性を調査し、施工後の営農作業が、表土（0～15cm）の飽和透水係数に与える影響を検証しました（図－１０）。古木らは圃場整備後の透水性について、水稲 1作目に回復した場合と水稲 3 作目でも回復しない場合など、土性の違いで差がみられたと報告しています。ここでは、データの得られた美唄圃場の結果を示します。
全調査地点の内、施工 1 年後の表土（0～15cm）の飽和透水係数が、土壌診断基準値内に収まった地点は 36%でした。施工前では、土壌診断基準値内に収まっていた地点は 61%でしたので、土壌診断基準値内に収まっている地点数の割合は、営農作業により改善していませんでした。このため、施工時に物理性の悪化を抑制することが重要です。
基準値：1.0×10-6～1.0×10-4m・s-1

施工1年後の飽和透水係数（m･s-1）-3

1.0×101.0E-03-4

1.0×101.0E-04-5

1.0×101.0E-05-6

1.0×101.0E-06-7

1.0×101.0E-07

施工 1 年後に低下-8

1.0×101.0E-08-91.0E-09
1.0×10-91.0E-09
1.0×10-8

1.0E-08
1.0×10-7

1.0E-07
1.0×101.0E-06

1.0×10-6

1.0E-05

1.0×10-5

1.0E-04

施工前の飽和透水係数（m･s-1）
図－１０

表土（０～１５cm）の施工前後の飽和透水係数

13-4

1.0×101.0E-03
1.0×10-3

１２．降雨後の施工開始までの目安の日数

降雨後の表土の水分の日変化を調査し、土壌物理性の悪化を抑制する水分まで表土が乾燥するまでの日数を検討しました。施工開始までの目安は、降雨強度ごとに以下のような結果となりました。
日降雨量：10mm 以下の場合
美唄圃場：降雨後 1 日半～2 日程度
日降雨量：10～20mm の場合
美唄圃場：降雨後 2 日～3 日程度

美唄茶志内圃場：降雨後 4 日程度

日降雨量：20～30mm の場合
美唄圃場：降雨後 4 日程度

美唄茶志内圃場：降雨後 5 日程度

実際の施工現場では、目安より半日から 1 日程度早く施工を開始している事例がありましたが、大きなかい離はありませんでした。

降雨直後

降雨 2 日後
降雨後の土壌水分状態の変化

14

１３．施工開始の判断基準の体系化（表土：軽埴土の場合）

以上の結果から、表土の土性が同じ軽埴土であっても粘土重量割合の多い美唄茶志内圃
場の方が、より乾燥した時に施工（表土はぎ）を開始しないと表土の物理性悪化を抑制できないことが分かりました。
表土：軽埴土粘土の重量%：38%以上

Yes

No

施工を行う区域の表土の地耐力を測定施工を行う区域の表土の地耐力を測定

地表面から 10cm の値※

地表面から 10cm の値※
No
後日再測定

No
後日再測定

地耐力の値：0.6MPa 以上

地耐力の値：0.8MPa 以上

Yes

Yes

施工（表土はぎ）開始※耕盤層の位置は事前に確認してください。耕盤層より上の層の地耐力を測定します。
※地耐力は少なくとも 3 箇所以上測定し、平均値を求めて下さい。

15１４．参考資料

1)

北海道農政部：「令和 2 年度農業・農村の動向等に関する年次報告」の概要、2021．

2)

上田弘美：基盤整備水田の土壌変化の解析と改良法の確立、農業技術、411、pp.10-14、
1986.

3)

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性状の変化と暗渠排水の改善効果、寒地土木研究所月報、No.647、2007.

4)

北川 厳、塚本康貴、竹内晴信：圃場整備に伴う重粘土水田の土壌性状の変化と暗渠排水の改善効果、水土の知 83、2015.

5)北海道開発局農業水産部農業整備課：区画整理マニュアル、2015．

6)北海道農政部：北海道施肥ガイド 2020、p.18、2020.

7)

古木敏也、多田 敦、林 直幹、上村道子：ホ場整備に伴う透水条件の変化について、
農業土木試験場報告、pp.129-160、1970.

16