シンポジウム特集
総 説., March 2012, Vol. 120, 5 ‒ 14

Reviews
5

日本の土壌物理研究の歴史を振り返る
長谷川周一 1
History of Soil Physical Studies in Japan
Shuichi HASEGAWA1

1. はじめにがわかる．1950 年に勃発した朝鮮戦争の特需で我が国の重工業が復活し，都市と農村に格差が生じてきた．ま土壌物理学会の前身である土壌物理研究会が設立された，アメリカの小麦戦略によりキッチンカーが全国を巡たのが 1958 年である．50 余年を経過し，「土壌の物理性」

回し，小学校の給食では脱脂粉乳とコッペパンが出されの第 118 号が 2011 年 7 月に発行された．そこで，今また．1950 年代後半には白米を食べるとバカになるといでの学会誌をもとに，土壌物理学の研究成果と社会へのう宣伝が慶応大学医学部教授によりなされ，朝日新聞の貢献を念頭に置きながら，我が国の土壌物理研究を振り

天声人語では，日本の食生活は 100 年も遅れている（1957

返る．また，現在の課題について若干触れてみたい．土

年 9 月 3 日），池の鯉や金魚に残飯 注）ばかりやっている

壌物理研究会発足以前の土壌物理研究については第 5 代と，ブヨブヨの生き腐れみたいになる．パンくずを与え会長の美園（1956）により紹介されている．

ていれば元気だ（1959 年 7 月 28 日）といった日本農業

2. 日本の土壌物理研究の流れ
第二次世界大戦の敗戦により，我が国には食糧を増産し，海外からの帰還者を農業分野で吸収しなければならないという大きな命題があった．そのため，生産性の向

つぶしの合唱がすでに始まっている．

3. 研究会設立から 10 年を区切りとして「土壌の物理性」から研究の動向を読む
初代の会長である山中（1959）は土壌の物理性第 1

上と農地の造成が進められ，農業研究の 1 分野として土号発刊に際してにおいて，最後の文章を「私達は土壌壌物理研究が発展してきたが，とりわけ農林省の 2 つのを 1 つのテスト用の Material として取り扱う基礎的な事業，「地力保全基本調査事業」と「土地改良事業」にものと，現地の Active な状態とを生産的に関聨させてよるところが大きい．

研究することを使命とすべきであり，また新しく発足し1959 年から 1978 年まで実施された地力保全基本調査

たこの研究会の発展のための使命でもあると考える．
」

事業は，公立農業試験場が参画し，全国の田畑 508 万と締めくくっている．ここで，Material とは，土壌を現

ha を対象に 25 ha につき 1 地点の頻度で 20 万点の土壌

地から切り離し，調整処理されたものであり，山中は作調査を行った．事業の目的は，我が国農地の生産力を阻物と無関係に行われる Material を対象とした土壌物理害している理化学的要因および地力の剥奪要因などを明の方向は，これが一部の専門家の 仕事 に限られる傾らかにすることであった．この成果は 1984 年に制定さ向を助長し，同時に土壌物理のれた地力増進法に反映されている．一方，戦後にはいく

来た事は明らかであるとも述べている．また，第 16 号

つかの大規模な土地改良事業が行われた．志村（1977）の巻頭言で会長の八幡（1967）は，農学の諸分野はとりによると，国家的な巨大プロジェクトを遂行するに当わけ行政と深く関係し，土壌肥料，農業土木，農業機械，

たって課題となる数々の研究テーマは大学，研究機関，

栽培分野が系列化している中で，多分野が集まった研究

民間機関に振り分けられ，まさに巨大なプロジェクト会の存在意義を強調している．以上のように，研究会のチームが行政機構を中心に学会，研究機関も含めて全国

方針は，土壌の物理性を核に，室内の物性研究に片寄ら的規模で組織された．このような事業で得られた土壌物

ず，また現場の紹介に留まらないことに注意をしている

理の研究成果は，多くの土地改良事業計画設計基準に反ようであり，初期の研究内容は現在よりも多様である．

映されている．Table 1 には主な農業政策と土壌物理研

3. 1 1959 年から 1970 年まで（第 1 号から第 22 号）

伸び悩み

を招来して

究会・土壌物理学会の活動を，Table 2 には戦後の大規

社会的背景としては，農業基本法（1961）が制定され，

模土地改良事業の例を示した．Table 2 から，敗戦から稲作の保護と畑作からの撤退（選択的拡大）が行われた．

土壌物理研究会が発足する 1950 年代後半までに食糧増

農村の労働力が工業に流れ，出稼ぎ農民の増加と兼業化

産に向けた大規模な土地改良事業が開始されていることが進んだことが挙げられる．この時期の研究としては，

1
Hokkaido University, Kia 9, Nishi 9, Kita ‒ ku, Sapporo 060 ‒ 8589,
Japan, Corresponding author : 長谷川周一 , 北海道大学名誉教授
2011 年 11 月 15 日受稿，2012 年 1 月 11 日受理
土壌の物理性 120 号，5 ‒ 14（2012）

注：広辞苑の初版（1955）によると，残飯はいう意味であり，第 5 版（1998）に見られるいう意味はない．

食い残しためし
食べ残しの食物とと

土壌の物理性 第 120 号（2012）

6

Table 1 主な農業政策と土壌物理研究会・土壌物理学会の活動

1952 農地法，施肥改善事業の開始 ( 食糧増産へ）

1975 ミカンの生産調整を開始「土の物理学」，「土壌の物理性と作物生育」を発行
1979
土壌環境基礎調査（1998 年まで）
地力増進法が公布される（1997 年に改正）
1984
第 50 号レビュー号
1988 牛肉・オレンジの自由化
1989 食料自給率が 50% を切る
GATT ウルグアイ・ラウンド合意（コメのミニマム
1993
アクセス），イネの大凶作（作況指数 74）
食料・農業・農村基本法
1999
土壌物理研究会から土壌物理学会へ2005 第 100 号記念号

1958 土壌物理研究会発足
地力保全基本調査事業 (1978 年まで）
食料自給率は約 80％
1961 農業基本法
1963 小区画，不整形の水田から 0.3ha へ整備事業開始
1959

1964 出稼ぎ農民が 100 万人を超える
機械化を前提とした区画整理を主とする
大規模圃場整備事業の開始
1967 コメの完全自給を達成
コメの生産調整を本格的に開始
1971
食料自給率が 60％を切る
1973 第 1 次石油危機（アメリカのダイズ輸出規制）
1974 土壌物理用語事典を発行
19652006 食料自給率が 40% を切る
2011 TPP 参加表明で大議論

GATT：貿易と関税に関する一般協定

Table 2

TPP：環太平洋戦略的経済連携協定

大規模土地改良事業の例

期間

備考

相模原畑地灌漑名称

1948 ‒ 1963

完成後著しい都市化により，施設は廃物化

豊川用水

1949 ‒ 1963

東三河地区，農業用水が 72％

根釧原野の機械開墾

1955 ‒ 1964

1 農家 15 ha，飼育乳牛は 10 頭，サイロ付き

1956 ‒ 1971

石狩川右岸の 11,400 ha を大水田地帯へ

愛知用水

1957 ‒ 1961

農業用水から都市用水主体への切り替え

八郎潟の干拓1957 ‒ 1977

1 農家 15 ha，完成時にはイネの作付制限

篠津泥炭地域の大規模開発

例えば，土が受蝕性か否かを定量化するには，室内実験

り，土の保水性と浸透性が主要なテーマであった．我がにおいて土のどのような特徴を指標にすべきかといった国においても欧米の知識に湿潤な我が国の気候を反映し研究が多い．土の特徴を調べるための測定法についてのた畑地灌漑の研究が進められており，1960 年代には畑特集が見られる．測定法に着目してきたのは本学会の特地灌漑の考え方はすでに確立している（例えば，椎名，

徴で，最近にいたるまで繰り返しシンポジウムで取り上

1963）．一方水田においては，食糧増産のために開田さげられている．土壌水と pF との関わりについては，pF

れた火山灰地の水田に湛水が出来ないという問題が起で一律に解釈するよりも，ソビエト土壌学の影響を強く

き，破砕転圧工法（石川ら，1964）が開発されている．

受け，土壌水の存在形態が強調されている．また，液性

迅速漏水量測定装置（山崎ら，1960）が開発されたのも限界や塑性限界といった力学的な転移点を pF で解釈しこの頃である．また水田の機械化を推進するためには地ていた．「土壌水運動の諸系列」という総説が 4 回にわ耐力の確保が不可欠であり，重粘土水田の排水の研究がたって連載された．この総説は飽和・不飽和土壌水の運

精力的に行われた．そして，暗渠排水における亀裂の役動に関する国内外の主要な研究を取り上げており，我が割（田渕ら，1966）が明らかにされ，土層改良と用排水

国の水移動研究に大きな影響を与えた．畑地の研究では，組織に関する研究（根岸ら，1972）が行われ，暗渠疎水

作物の生育に必要な酸素濃度や通気性の研究があり，そ材としてのモミガラの利用も始まっている．このようなれらの考え方は現在でも通用する．農業機械と土壌の物

成果を見ると，我が国に特徴的な水田の暗渠排水技術は理性についての研究も非常に多い．当時は馬耕からトラ1960 年代にほぼ確立されていたと見るべきであろう．

クタに移行しはじめた頃であったため，トラクタ走行の水田の研究では，水を張った水田下層土において気相がために必要な土壌硬度とトラクタが作る耕盤の 2 つの力

連続した不飽和浸透（開放浸透）が生じるという発見が学性が同時に検討されていた．モンサント社のクリリウある．水田の造成が盛んであった時代で，用水量の見積

ムが高分子でありながら水溶性であり，優れた団粒形成

もりと確保が不可欠であり，減水深測定装置の開発（狩能を有するということで話題になったようであり，国産

野ら，1961）に加え，適正減水深，適正浸透量という用の 高 分 子 系 の 土 壌 改 良 資 材 で あ る polyvinyl alcohol

語も登場する．以上のように，1960 年代は畑や水田の（PVA）や無機資材のベントナイトを用いて保水性改善

土壌物理が大いに発展した飛躍の 10 年であった．

や浸透抑制に応用する研究が行われていた．
欧米において土壌物理学が発展してきたのは畑地であ

3. 2 1971 年から 1980 年まで（第 23 号から第 42 号）
コメの完全自給は Table 1 に見るように 1967 年に達シンポジウム特集 総説：日本の土壌物理研究の歴史を振り返る

7

成され，1970 年代はコメの減反政策が実施された．一

取り上げられている．さらに，土中の無機塩の移動，地方で財界を中心に国際分業論など日本農業不要論が声高

下水中の物質移動，斜面中の水移動，膨潤性土への浸潤，に叫ばれた．田植機やコンバインの導入が進み，機械化

物質移動における亀裂の役割，凍土中の水移動などに加貧乏という言葉も生まれた．1970 年代においても，作え，粗孔隙や亀裂が発達した畑の排水など，不均一な場

物別，土地利用別に土壌の物理性や水収支が研究されてにおける物質移動が注目された．基盤整備に伴う土の劣いる．施設栽培において灌水点が高い理由として溶液濃化は相変わらず問題であり，土の圧縮特性に対する基礎度が高いことが指摘され，ビニールマルチ下の二酸化炭的な研究も行われた．アメリカで低投入持続的農業（low

素濃度が測定されている．農地造成に伴う土壌劣化や傾

input sustainable agriculture，LISA）のブームが起きた

斜地の土壌侵蝕については，論文数は少ないものの継続

ことから，我が国でも，省耕起，不耕起の研究が報告さ的に研究が行われている．プラウ耕および牽引性能と土れている．また，基礎的な分野としては，水分特性曲線

壌物理性など機械分野の研究がある．すでに，環境問題から不飽和透水係数を予測するモデルの比較が行われてが研究の対象となりはじめ，水田からの窒素流出を差しいる．測定法に関しては，コンピュータ利用の自動計測，

引き負荷として考える必要性が強調され，カドミウムに

軟 X 線映像や CT スキャンによる間隙構造や水移動の汚染された水田の客土による修復も取り上げられてい可視化，近赤外線を利用した水分計などが見られた．研る．重粘土水田における排水に関する目標値が出される究会発足 25 周年の第 50 号は土壌物理研究レビュー号でと共に，コメの生産調整が本格化したことを背景に，田あり，「農業と土壌物理・農業技術の進歩や農業生産の畑輪換が取り上げられ，排水問題，適切な輪換年数，還向上に寄与した成果」と「基礎的研究・農業技術の基礎

元田の用水量，輪換に伴う土壌の変化が研究されている．

となった成果」とに分けてレビューされた．座談会も行さらに，境界領域の研究として，微生物の住みか，移流

われ，これからの展望について意見が出されている．1

分散方程式による移動現象の解析と硝酸汚染危険度マッ

つは，土をより深く理解する必要性を主張し，他は，問プの作成などが注目されている．基礎的な研究としては，題が顕在化しつつあった硝酸汚染のような地域環境と温温度勾配下の不飽和水移動，土の熱的性質が取り上げら

暖化ガスに代表される地球問題に土壌物理は取り組む必れている．測定法の紹介は大変に多いが，データロガー

要があるという意見であり，先見性が読み取れる．

やパソコンが普及する以前であった．

1980 年代の外国の研究トピックを見ると，電算機をアメリカの土壌物理研究に目を向けると，1970 年代

使った物質移動解析ブームが一段落し，土の不均一性がは電子計算機の発達により，種々の条件下における不飽着目された時代であった．そして土と作物生産から，土和 水 移 動 が 解 析 さ れ た 10 年 で あ っ た．1950 年 代 にと環境に移行していった時代でもあった．また，学会誌

pF 4 . 2 までの土壌水分と不飽和透水係数が測定され，の講座「古典読む」でも紹介されているが，Scaling（古1960 年代は Richards のポテンシャル方程式や拡散方程典を読む 104 号）や Geostatistics（古典を読む 113 号）

式の数値解法が工夫された時代であった．1970 年代をといった手法により土の理解を深めた時期でもある．

代表する研究の 1 つとして SPAC（土壌―植物―大気系

1950 年の Childs and Collis George に始まる水分特性曲の水の流れ）を挙げることが出来る．SPAC は我が国で線から不飽和透水係数を予測するモデルは，Mualem

は流行とならなかった．このモデルは植物の吸水現象を（1976）と van Genuchten（1980）により完成されてい物理的（機械的）に理解するには役に立ったが，解析にる（古典を読む 106 号）．

必要とされるパラメータの値が研究者により異なるこ

3. 4 1991 年から 2000 年まで（第 62 号から第 85 号）と，植物という生き物に対して余りにも機械的に処理し戦後一貫して増加してきた農業生産が減少に転じ下降たため，1980 年代には余り省みられることが無くなった．

を続けた．GATT ウルグアイラウンドの合意によりコ

3. 3 1981 年から 1990 年まで（第 43 号から第 61 号）

メ の 一 部 自 由 化（ ミ ニ マ ム ア ク セ ス ） が 行 わ れ た．

農業を巡っては，中核農家の育成を目指していた．同GATT では農業生産を奨励する補助金が禁止される一時に，水田転換畑による畑作物の自給率の向上を目指す

方，環境保全目的の補助金は認められた結果，農業が環政策や試験研究が活発に行われた．水田の用排水路の管境保全に果たす役割が EU（欧州連合）や我が国で活発路化など装置化水田の動きも見られた．一方では農業由に議論された．また，地球温暖化が注目されはじめた．

来の硝酸汚染などの環境問題にも目が向けられた時代で我が国の農業不要論の声が小さくなってきた．現実の農あった．転換畑に関する研究では，畑転換が難しい重粘業との乖離が長いこと指摘されていた 1961 年の農業基土を対象とした研究が多く，排水をはじめとして，畑転本法が 1999 年に食料・農業・農村基本法として 39 年ぶ

換に伴うコンシステンシーの変化，理化学性の変化，畑りに制定された．水田農業の研究では，不耕起や直播きの易耕性の評価に加え，地下水位制御による転換畑でのと土壌物理性を主体とした新たな展開が模索され，リン

野菜栽培，土性と地下灌漑手法といった研究が多かった．

酸は根穴を通して下降し，珪酸は枯死根が給源となるこ

一方では，泥炭地を畑転換することへの問題点も指摘さと，不耕起水田では時々耕起が必要であることに加え減れた．作物培地に関する事項としては，施設野菜や普通

水深の問題が生じることが報告されている．また，開放

畑の灌水点に関する研究が見られる一方，湿害に関連し浸透条件下の鉄やマンガンおよび土中の酸素，炭酸ガスて ODR（oxygen diﬀusion rate）やガス拡散，通気性が濃度の分布が大型ライシメータを用いて測定された．畑土壌の物理性 第 120 号（2012）8に関しては点滴灌漑の水分動態，造成後の熟畑化，泥炭という考え方が出てきて WTO 交渉が停滞し，代わって土の土層改良，軽石流堆積物の客土と有機物施用効果，

二国間自由貿易のような貿易形態が模索されている．わ

土壌侵蝕についてはマサ土の造成畑と土壌侵蝕，クラス

が国では，北海道農業だけは規模拡大を続け，2005 年

トの形成，黒ボク土傾斜畑の保全にくわえ，タイ南部やには 1 戸当たりの農地面積は 19 . 3 ha となって EU の平

黄土高原の侵蝕も報告され，土壌侵蝕の特集号も組まれ均を超えるようになった 注）．一方，耕作放棄田は拡大した．また，有機物施用とロータリー耕の影響について

続け，2005 年には約 39 万 ha に達して埼玉県の面積に20 年間の長期試験が報告されている．養水分，ガス，

ほぼ等しくなった．土壌物理の研究では，TDR をはじ排水に対し物質移動の視点から見た土地生産性の評価もめとした電磁波を利用した計測法の原理と実際の適用や行われた．環境に関する研究では，代掻き濁水の防止の熱伝導率，対流，Eh など各種の測定法についての研究ために投入するカルシウム塩の種類と投入量についてのが依然として多かった．しかし，これらの計測法を農業研究，湛水田の硝酸塩除去モデルの提案と集水域への適生産や環境保全の現場で実際に展開している研究はどち用が試みられた．また，「温室効果ガスの動態」，「土壌らかというと少数だった．農業技術に関わる研究として中における溶解物質の移動」についてのシンポジウムがは，堅密土壌の心土改良，客土によるクラスト形成の抑行われている．さらに，熱帯における持続的農業や半乾制，基盤整備に伴う生育むらが 18 年後も解消されない

燥地の農業問題など，海外の農業問題と土壌の物理性にことが報告されている．また，耕起・不耕起と溶脱，堆関する話題も豊富であった．基礎的な研究としては，土肥・化学肥料の連用試験等が行われた．有機農業が土壌

壌水の熱力学的な考察が行われた．土壌水のエネルギーの物理性や収量に与える影響については否定的な報告は概念は岩田が 1961 年に発表以来，場の概念によるポテ

無いが化学性は正負の評価が見られる．作土が浅い場合

ンシャル成分の理解や相圧など，我が国の土壌物理学のには減肥の必要性が指摘された．畑における 10 年間の基礎となりレベルの高さともなっている（古典を読む

熱収支と地温，水分の変化から水不足時期を明らかにし

112 号）．また，酸性雨の被害が北ヨーロッパで深刻でた研究も見られる．農業技術に関わる研究は，学会誌のあった時代でもあり，酸性雨に関連して酸性溶液の浸入動向を見る限り，北海道を除く都府県からの寄与が少なと塩類溶脱が主として黒ボク土を対象に研究された．こくなった．環境関連では休耕田による窒素浄化が長期間の他，ランダムウォークモデルによる溶質移動の解析，維持されることや，土地利用形態と河川の窒素濃度など

アイスレンズの生成機構，転換畑土壌の沈底容積の減少が見られた．また，耕作放棄棚田は植林後 30 年で森林と鉄の作用メカニズム，浚渫低泥土の乾燥に伴う亀裂発の保水量に近づくという論文は，棚田の耕作放棄が話題

生 パ タ ー ン な ど が 報 告 さ れ た． 測 定 法 に 関 し て は，となった時代を反映している．栽培試験や室内試験とはTopp et al ．
（1980） に よ る 発 表 以 降 急 速 に 広 ま っ た

異なり，繰り返しのないフィールドサイエンスはもっとtime domain reﬂectometry（TDR）が解説された．

重視すべきという意見も出されている．土壌中の窒素と20 世紀前半にテンシオメータや加圧板などが開発さ炭素については環境問題との関係でシンポジウムが行われたことにより，マトリックポテンシャル（毛管ポテン

れた．農業生産に加え，炭素の大きな貯蔵庫であり貴重シャル）が容易に測定できるようになり，土壌水の研究な生態系である泥炭湿地について多くの報告が見られは大きな飛躍を遂げた．一方，土に含まれる水分の量をた．さらに，環境工学，森林水文学，考古学における土野外で測定するうまい方法は無かった．第 2 次世界大戦

壌物理や人工衛星による地表土壌水分の計測など土壌物のレーダー技術の落とし子といわれるケーブルテスター

理が使われている分野の紹介が行われた．土壌から発生を土壌に適用した TDR は土の種類によらずに体積含水するガス，ガス移動係数などガスに関する研究が増えて率の測定可能とした．この Topp et al ．の業績も「古典きた．移動現象への逆解析の応用や公開プログラムの活を読む」（古典を読む 108 号）に取り上げられている．

用や普及に関する試みも行われた．半乾燥地における塩1990 年代をもう少し見ると，施設栽培と土壌の物理性害の問題も取り上げられた．この他，地温探査によるたに関する研究，農業機械分野の研究が学会誌からは消え

め池の漏水調査，撥水性がヒノキ林小流域の流出に与えてしまった．なお，本学会の社会的役割は農業技術へのる影響が報告され，室内実験では，牛糞コンポスト施用貢献であったが，農業と環境の問題が大きくなってきたにより土の透水性が低下する原因の解明，酸性硫酸塩土のを受けて 1999 年に会則が農業技術及び環境科学の発壌の水分状態と鉄酸化菌の増殖および pH の関係，地中展に貢献すると変更された．1990 年代は，先進国におにある NAPLs（非水溶性液体）量の推定に関する研究

いては土壌物理研究の対象が地域環境および地球環境問が見られた．最近の傾向としてはフィールドを対象とし題に大きくシフトしていった．OECD（経済開発協力機

た農業技術や環境科学に関する研究が減少傾向にある．

構）や IPCC（気候変動に関する政府間パネル）の動向「古典を読む」，「泥炭」の講座や「土中の水分・溶質移に歩調を合わせ，いわゆる国際的なプログラムが大きく動モデル」の特集など，講座と特集が久々に組まれた．

成長した時代であった．
3. 5 2001 年から 2011 年まで（第 86 号から第 118 号）
国際的な貿易自由化の動きが WTO（世界貿易機関）中心に進められる一方で，大国の横暴に対して食料主権

注：逆に EU は東欧の参加で 1 戸当たりの農地面積は従来よりも減少している．

シンポジウム特集 総説：日本の土壌物理研究の歴史を振り返る

4. 土壌物理の専門書・教科書と土壌物理研究会による出版
我が国の土壌物理学はアメリカやソビエトの成果を吸収し，それに水田や火山灰土のような我が国に特徴的な

9講座で土壌物理の研究を中心にしている研究室は皆無と言っても過言ではなく，土壌物理の基礎的研究も大学の研究室からほとんど発表されていない」と指摘をしているが，この状況は現在もほとんど変わっていないようである．

対象を加えて発展してきた．なかでも，大きな影響を与土壌物理研究会からは研究者向けに次の本が出版されえたのは Baver の Soil Physics（1940）であろう．第 2ている．1974 年には 15 周年を記念して「土壌物理用語版は 1955 年に和訳されている．Soil Physics の著者は事典」が出版された．巻末には地力保全基本調査から得時代とともに変わってきたが，初版から我が国で広く読られた物理性に関連するデータが収録されている．本書

まれた最初の教科書である．この本は現在，Jury とは土壌物理学会になったのを契機に改訂され 2002 年にHorton による第 6 版が出版され，取出監訳の日本語版

新編として出版されている．新編にもデータ集がある．

（2006）もある．我が国で土壌物理学の教科書が最初に研究会発足 20 周年記念として 1979 年には基礎編の「土出版されたのが 1969 年の山崎監修の「土壌物理」であり，の物理学」と応用編の「土壌の物理性と植物生育」が刊

1975 年には八幡の「土壌の物理」が出版されている．

行された．「土の物理学」では土壌物理学と土質工学両

前者は研究者向けの本であり，後者は学生向きであった．

部門の共通の基礎をより基本的な立場から体系的に記述

1988 年には岩田・田渕・Warkentin により Soil Water

している．一方の「土壌の物理性と植物生育」は著者のInteractions が出版されているが，英語であること，内ほとんどが国公立の農業試験研究機関の研究者であり，容が高度であることから学生の教科書としては余り使わ

我が国の土壌物理の日本農業に対する技術的な到達点をれなかったと思われる．しかし，我が国の土壌物理研究

詳細に記述している．本書の序説で木下（1979）は「本を世界に発信したという業績は高く評価される．2005

研究会の発足当時のわが国の土壌物理学の水準は Baver

年に宮崎・長谷川・粕渕の「土壌物理学」が出版されるの Soil Physics 咀嚼の段階であり，測定法は風乾細土をまでは，土壌物理は外国の教科書をもとに勉強されてき充填したものを試料とした，いわば「死んだ物理学」でた．特に，1980 年に出版された Hillel の Fundamentals

あり，現場に適用されないものであった」と述べ，最後

of Soil Physics と Applications of Soil Physics は多くのの段落では「本書は基礎固めの終わった本研究会の「研人に利用された本である．Table 3 に我が国で読まれた究の総まとめ」であり，わが国の特有な土壌を対象とし土壌物理関係の出版物の一覧を示す．全体を見渡すと，た土壌物理学の専門学術書であり，また解説書でもある．

教育・研究者向けの専門書は多く出されているが，学部

そして，それは国際的水準においても誇るに足りるもの

生向けの教科書は少なく，作物生育，基盤整備，灌漑排と信じられる」と断言している．また，地力増進法の立水さらには環境問題と関連づけた土壌物理学の教育は十法作業に携わった三輪（1985）は「土壌の物理性と作物分とは言えない．会誌 20 号で米田（1969）は「土壌学生育」は座右の書として活用されたと第 52 号においてTable 3 わが国で使われた土壌物理の専門書・教科書

Soil physics 1st ed.（1940）Baver, L.D.，370p, John Wiley & Sons, New York
土壌物理学（1955） べーバー，L.D. 著，野口弥吉・福田仁志訳，原著第 2 版，406p，朝倉書店，東京
土壌と水（1963） ロージェ，A.A. 著，山崎不二夫監訳，138p，東京大学出版会，東京
土壌物理（1968） Ревут . Ц . Б . 著，松田宏訳，258p，畑地農業振興会，東京
土壌物理（1969） 山崎不二夫監修，387p，養賢堂，東京
土壌物理用語事典（1974）：土壌物理研究会編，205p，養賢堂，東京
土壌の物理（1975） 八幡敏雄，181p，東京大学出版会，東京
土の物理学（1979）：土壌物理研究会編，365p，森北出版，東京
土壌の物理性と植物生育（1979）：土壌物理研究会編，420p，養賢堂，東京
Fundamentals of soil physics（1980）Hillel, D., 413p, Academic Press, New York
Applications of soil physics（1980）Hillel, D., 385p, Academic Press, New York
土壌物理学概論（1984） ヒレル，D. 著，岩田進午監修，高見晋一・内嶋善兵衛訳，288p，養賢堂，東京
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新編土壌物理用語事典（2002）：土壌物理研究会編，183p，養賢堂，東京
Soil physics 6th ed.（2004）Jury, W.A. and Horton, R. J., 370p, Wiley & Sons, New Jersey
土壌物理学（2005） 宮崎毅・長谷川周一・粕渕辰昭，189p，朝倉書店，東京
土壌物理学（2006）ジュリー ,W.・ホートン ,R.，取出伸夫監訳，原著第 6 版，377p，築地書館，東京

土壌の物理性 第 120 号（2012）10

述べている．

のいくつかに対しては現在の土壌物理の知見に基づいて

5. 地力増進法，土地改良事業計画設計基準に取り上げられた物理性評価項目
1984 年に制定された地力増進法では，水田，普通畑，
樹園地に分けて土壌の性質の基本的な改善目標値を定め再検討する必要があろう．また，設計基準についても同様のことが指摘できる．

6. 検討を要すると考えられる物理性項目
吉田（1988）は第 56 号の巻頭言で土壌物理の研究ている．土の物理性に関わる項目と改善目標値は Table

における近似と定義

4 に示すとおりである．これらの項目については鬼鞍編，めて複雑だから非常に単純化して法則性を見つけるが，

日本土壌肥料学会監修の「土壌・水質・農業資材の保全」

今度はそれを現場に適用する段階で法則の成立条件が忘（1985）に解説されている．

れられるということが意外に多い」ことを指摘している．

という表題で，「現場の問題は極

一方，土地改良事業を推進する過程で出された土の物

また，「法則がいったん数式化されると，その背後にあ理性に関わる項目は，農業土木学会（農業農村工学会）

るモノを見なくなりやすいという問題」も指摘している．

が出版している土地改良事業計画設計基準（計画）圃場

地力増進法や設計基準，さらには土壌物理用語事典に出整備（水田），農業用水（水田），農業用水（畑），暗渠排水，てくる目標値や用語の定義に対して，私達はすでに決土層改良等の中で使われている．それらは，水田におけまった事項であり議論の余地は無いという立場を取りす

る適正浸透量，畑地灌漑における有効土層，制限土層，

ぎているのでないかと思う．以下にいくつかの目標値に

24 時間容水量，圃場容水量，毛管切断含水量，汎用農関連した問題点を紹介する．

地の地下水位，暗渠排水の公式などがある．これらの項

農地の有効水分（植物が利用できる土中水）は増やせ

目のいくつかの定義について土壌物理用語事典を参照しるかという興味深い問題がある．椎名（1967）は，有効て Table 5 に示した．

水分を増大させるよりも根群域を深くする方が得策では地力増進法は 1997 年に一部改訂が行われたが，土壌ないかとすでに第 17 号で指摘している．有機農業では物理性に関する項目に変更はなかった．地力増進法や設有効水分が多くなると言われているが，加藤・米田（2001）

計基準に出てくる物理性の項目は，実用上重要な指標での研究では，有機農業の収量に対する優位性はあるが，あり，広く認められている．しかし，地力増進法の制定

有効水分の増加とは断定できないようである．また，瀧からそろそろ 30 年になろうとしている現在，改善目標（2007）は有機農業により pF 3 . 2 の体積含水率は増大す

Table 4 地力増進法の物理性改善目標

水田土壌の基本的な改善目標
作土の厚さ
15 cm 以上
鋤床層の緻密度
14-24 mm
主要根群域の
24 mm 以下
最大緻密度
日減水深で 20 以上
湛水透水性
30 mm 以下程度
畑土壌の基本的な改善目標
作土の厚さ
25 cm 以上
主要根群域の
22 mm 以下
最大緻密度
主要根群域の10 % 以上
粗孔隙量
主要根群域の易20 mm/40 cm
有効水分保持能

Table 51960 年当時の厚さ根の伸長と地耐力から決定
主要根群域は 30 cm までの土層
透水過多では秋落ちしやすい
透水不良では強い還元状態になる
根菜類では 30cm 以上
主要根群域は 40 cm までの土層
粗孔隙は降水等が自重で透水できる粗大な孔隙
易有効量水分量 (pF1.8-2.7 の水分）を基にした主要根群域 (40cm) 当たりの水量設計基準に用いられている項目（土壌物理用語事典を参照）

適正浸透量

水田条件や栽培様式によって定まる相対的なものであるが，安定した肥料供給や用水供給の条件下で高収量を得るという視点からは，10 ‒ 15 mm/d 程度 ( 設計基準では 15 ‒ 25 mm/d) である

24 時間容水量

24 時間を経過すれば，標準条件下での土壌では大部分の重力
水は排除され，残る重力水も根毛の活発な吸水により大部分が有効利用されるとの考えに基づく

生長阻害水分点

作物の正常な生育に支障の現れる少水分状態を示し，毛管水の連続性が阻害される毛管切断含水量に近い

制限土層

有効土層の中で灌水後最初に生長阻害水分点となる層

転換畑の地下水位

降雨後 2 〜 3 日で 40 ‒ 50cm，常時地下水位は 50 ‒ 60cm

シンポジウム特集

総説：日本の土壌物理研究の歴史を振り返る

11

Table 6 水田の土壌透水性の改良方法（1） 透水性を増加させる方法
ア． 栽培法，水管理による改良法
この方法は，田面からの蒸発乾燥を利用して，土壌に亀裂を発達させ
透水性を大きくする方法である．栽培法としては田畑輪換の導入，水管理としては中干しや間断灌漑を強化．
イ． 施工による改良法
弾丸暗渠，心土破砕等によって機械的に数十 cm 以下までの土層を破壊し，みずみちをつける方法が必要となる．
（2） 透水性を抑制する方法
心土の床締め，粘質土の客土，ベントナイト等を改良資材として混入する．
設計基準，圃場整備（水田），2000 より

Table 7

透水係数，浸透量，排水性が対象とする面積

対象
室内透水試験
現場透水試験

面積
20 ‒ 100 cm2
0.1 m2

具体的方法
100 cm3 コアなど
直 径 40 cm の シ リ ン ダ ー イ ン

乾燥亀裂0.04 m2

テークレート20 cm 間隔に亀裂が発生するとイネの根張り面積
心土破砕
暗渠
水田

0.1 m24 m2100 m23,000 ‒ 10,000 m2

仮定
イネの畝間を 30 cm
2 m 間隔に施工
10 m 間隔に施工
0.3 ha から 1 ha

るが，pF 1 . 5 ‒ pF 3 . 2 の水分量は必ずしも増加しないこ

水田については適正浸透量が必要とされているのかどとを示している．地力増進法では主要根群域の易有効水分保持能を 20 mm としているが，主要根群域以外からうかの問題がある．石原（1967）は，1951 年から 1961 年までの 米作日本一 注） 10 戸の農家の日減水深が 20 ‒も幾分かの水を吸収すると考えても，真夏に晴天が 1 週

30 mm であることから，6 t / ha 以上の収量を目指すに

間も続けば易有効水分は枯渇してしまう量である．易有は透水性という条件が必要となるだろうと述べている．

効水分の範囲および主要根群域の深さの取り方に問題がこれより前，五十崎（1957）の水田浸透量の研究は，最あると考えられる．TDR が普及した現在，水分の量（体近でも適正浸透量の根拠としてしばしば引用されてい積含水率）を求めることは，昔と比べて格段に容易かつる．また，佐々木（1977）も高生産性稲作のためには透正確になった．是非とも明らかにしたい指標である．
毛管切断含水量や生長阻害水分点は−100 kPa の値が水性の付与が必要であることを指摘している．金子

良く採用されるが，不飽和透水係数を求めることができ（1966）は安積盆地の水田では浸透過小（ほぼゼロ）による収量の伸び悩みを報告している．1960 ‒ 1965 年のコなかった当時とは異なり，現在の不飽和土壌水の運動にメの収量は 3 . 97 t / ha であり，2006 ‒ 2010 の収量は 5.23

関する知識からは，植物は容易に水を吸収できる水分状

t / ha と 1t / ha 以上も多く，なおかつ収量よりも食味が態である．世界的にも採用されていない生長阻害水分点（易有効水分の下限点）については，植物生理的な視点重視される．したがって，今では高収を目的とした適正浸透量の 15 ‒ 25 mm / d は意味を持たないだろう．浸透からの説明が必要であろう．筑紫・長（1984）は第 50

量と水田土壌の還元状態に関係があるならば，浸透量は号のレビューですでに，畑地灌漑の問題をいくつか指摘

水田からの温室効果ガス発生量にも関係する新たな指標

するとともに，灌漑技術者と土壌物理研究者が疎遠であとなる可能性もある．さらに，2000 年に改訂された設ることが問題と述べている．また，施設栽培における灌計基準圃場整備（水田）では，水田土壌の透水性の改良

水点のマトリックポテンシャルが高く，その理由の 1 つ方法として Table 6 のような方法を示している（農水省として溶液濃度が指摘されているが明確になっていると農村振興局，2000）．透水係数や浸透量，排水性はいずは言えない（中島田，1972，鴨田，1982）．圃場容水量やれも mm /d（m /s）の単位で表すが，対象とする大きさ

24 時間容水量については，実用上の意義とは別に土壌

は Table 7 のように様々である．Table 6 と Table 7 と物理に基づくより正しい解釈が必要である．

の対応でみると，イネの根張り面積は通常 0 . 1 m2 よりも小さいので，この面積を超えたスケールで透水性を改

注：米作日本一は 1949 年に始まり 1968 年に終了した朝日新聞主催の表彰事業である．最高収量は 10 t / ha を超えた．コメの自給達成
以降，わが国では多収に関する研究はほとんど行われなくなった．

善しても，イネの根圏環境の改善には繋がらないはずである．
暗渠は水はけの悪い細粒質，粘質土の水田に多く施工

土壌の物理性 第 120 号（2012）12

される．水田を畑に転換したときの暗渠排水による地下が，多くの研究が展開されたのは 1980 年代に入ってか

水位の目標値はどのような意味を持つのであろうか．粘らである．最初は農業活動に伴う硝酸汚染が主流であり，質土の水分特性曲線を求めた経験のある人ならばすぐに

汚染や浄化の予測が必要とされた．各務原台地のニンジ

気がつきそうであるが，飽和状態から−10 kPa で水とン畑と地下水質の研究例がよく紹介されるが，多くの場置換される気相の量は作物根の呼吸を保障出来る値では合，対象とする場では植生や土壌が均一でないこともあ

ない．足立ら（1997）は粘土質転換畑の粗孔隙は全体積

り，物質の移動という側面から取り組む必要性が強調さの 1 〜 3% 程度であったと報告している．また，粘質土

れながらも土壌物理はいままでのところ十分に寄与できの下層土では土の基質（matrix）の中に根は十分発達していないと思われる．さらなる研究の深化が必要とされているだろうか．Hasegawa and Kasubuchi（1993）はる．一方，地形連鎖の考え方や水田の窒素除去モデルを

粘土質転換畑下層土ではダイズ根の約半数が乾燥亀裂面

集 水 域 に 組 み 込 ん だ モ デ ル（ 田 渕，1998； 田 渕 ら，に発達している測定例を示している．このように考える

1998），広域の土地利用と河川水質の関係等では実証研と，暗渠排水による地下水位の目標値の根拠がはっきり究を増やすことが必要である．

せず，乾燥亀裂の役割を考慮した解釈が必要となる可能

硝酸塩問題は農業生産と地域の環境問題という点で性もある．さらに，暗渠の深さと間隔を求める式では，

OECD と認識を共有していた．一方，温室効果ガスは代入する透水係数の値は，現場透水係数値に 10 倍から

IPCC と歩調を合わせ，なおかつ地球温暖化防止という

1,000 倍の係数を掛けるようになっている．係数に対す外交政策の声援を受けて 1990 年代になって精力的に進る科学的根拠もなければ透水係数を求める意味もない．

められた．我が国では水田から発生する温室効果ガスの1960 年代に，水田機械化農業のための排水，中でも粘定量化や発生抑制技術に対しての貢献がある．ガスは大質土の暗渠排水の研究が開始され，1970 年代には転換気に拡散し地球規模の問題となるため，先進国は先を畑の暗渠排水の研究に発展した．その成果で明らかに争って研究を行っており，世界を見渡してガス研究の空なったことは，土壌水の運動理論からは実用上の暗渠の白地帯がほぼカバーされてきた現在では，新たな研究課

間隔と深さは決定できないということであり，暗渠施工

題を見つけるのが難しくなっているようである．

は土壌条件や水理条件が同じような類似地を参考に行う工業分野では他社，他国よりも一歩先んじることによという結論になったと読み取れる．そして，本暗渠に弾丸暗渠を組み合わせれば，20 ‒ 50 mm の地表残水を 1 日

り技術のスタンダード化を図ることが強調されている．

で排除できるという経験則しか持ち合わせていない．別としたいがため環境予測モデルのスタンダード化が進んの観点からすると，どのような土壌であっても組み合わでいる．モデルを動かすのには土の物理性のデータが不せ暗渠を施工すれば，汎用農地として必要とされる排水可欠である．地力保全基本調査と土壌環境基礎調査によ量（速度）を確保できることであり，世界に誇れる素晴らる膨大なデータの蓄積に加え，他で開発されたモデルのしい排水技術である．私達は，土の透水性にスケールとユーザーでは研究者にとっては魅力に乏しいかも知れないう概念を取り入れて，圃場に不均一に分布もしくは施いが，予測モデルに必要とされる土中の移動現象に関す工した粗孔隙の流れを正しく認識しなければならない．

るデータを統一した考えに基づいて組織的に集めること

7. 依然として解決されない問題
初期から現在に至るまで半世紀にわたって常に問題視

環境研究では知見を世界共通の視点で議論し，共有財産

も土壌物理分野に求められているだろう．

9. むすびにかえてされているのは，重機を用いた農地造成や基盤整備にお今から約 30 年前，私は同僚や後輩に，好きなことをける土の練り返し，土壌構造の破壊による有効水分の減

やるのが一番良いと言っていた．それは，上から指示さ少である（斎藤，1976，上田，1985，斎藤・石渡，1987，

れて仕事をやっている人が生き生きしていなかったこと

石渡，1999）．有効水分を機械的に元に戻すのは不可能

や，好きなことだと探求心が湧き，研究の深化が期待でであり，短期間の農業活動でも困難である．有限な農地

きるからである．そして約 15 年前私は，自分の研究とを適正な状態で維持するためには，事業の段階で細心の農業との関係を十分に考えておくことを人前でお話し注意を払うことしか解決法はない．人為で操作できるのし，過去を知っている同僚から以前の話との違いを厳し

は壊れやすい粗孔隙のみである．したがって，心土破砕

く指摘された．そして，さらに 15 年たった今，私は次や弾丸暗渠は繰り返し施工する必要がある．土壌物理をのよう思う．10 年間大学の教員をやって感じたことは，対象としている研究者にはこのような認識を技術者や農学生が必ずしもフィールドを対象とした農業技術や環境業者にしっかりと伝えていかなければならない．土壌侵科学に携わっていないことである．その原因は教員自身

蝕もいつの時代も取り上げられている．農業が悪いのでの研究と社会との関係，接点にあるように思える．土壌はなく農法に問題があるといわれ続け，決して解決した

物理学会の出口である農業技術と環境科学への貢献を目問題ではないのは世界を見ても同様である．

指すならば，農業技術や環境が抱えている課題に積極的

8. 環境科学の研究
環境問題は 1970 年代に先駆的な研究が行われているに取り組み，研究の面白さを若い世代に伝える必要があ
る．土壌物理の将来の夢を語るよりも現実の土と作物や環境を直視し，正しく理解させることが土壌物理の目指シンポジウム特集 総説：日本の土壌物理研究の歴史を振り返る
す方向だと考えている．国の重点研究分野が非常に狭く，13

壌の物理性，52：39 ‒ 46.

そこに集中的に多くの予算が投入される現状では，研究

Mualem, Y. （1976）： A new model for predicting the者，教育者とも限られた研究に目を向けざるを得なく

hydraulic conductivity of unsaturated porous media.

なってしまう状況にあることは残念であり，土壌物理の多様な発展に対して大きな問題だと感じる．
シンポジウムでは触れなかったことではあるが，第 1Water Resources Research, 12：513 ‒ 522.
中島田誠（1972）：施設栽培における灌水点．土壌の物理性，
26：56.

号から 118 号まで通読した感想から，1 つのトピックに

根岸久雄・多田敦・古木敏也・守谷貢・渋谷勤次郎・上村春美・

焦点を当てて過去の研究をレビューしてみることも，研中川昭一郎・菅原和夫・佐藤寛（1972）：重粘土地帯水田

究の到達点を知り，新たな研究を目指すために大いに参の土層改良と用排水組織に関する研究 1 〜 4．農業土木試考になると感じた．今までの膨大な財産を大いに活用して欲しい．

験場報告，10：43 ‒ 205.
農水省農村振興局（2000）：土地改良事業計画設計基準

謝辞1970 年以前の農業情勢と研究課題について，研究会発足時から御活躍されている田渕俊雄博士に助言を戴いた．記して謝意を表します．

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土壌の物理性 第 120 号（2012）14

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要旨

第 2 次世界大戦後の土壌物理研究は地力保全基本調査事業と土地改良事業の影響を強く受けた．1959
年の「土壌の物理性」第 1 号から 2011 年の第 118 号を対象に，10 年区切りで土壌物理研究の動向を振り返った．また，わが国で用いられた専門書，教科書ならびに，土壌物理研究会の出版物を紹介した．
土壌物理の社会的貢献という視点から，今までに出されてきた農業生産のための物理性指標を取り上げ，
実用上の意義とは別に，現在の土壌物理の知識を加味して解釈すべきことを指摘した．さらに，依然として残されている農業生産上の問題点に触れた．土壌物理学会の目的に環境科学の発展への貢献が加わって 12 年経過したが，環境研究で注目しなければならない点をコメントした．最後に現場に出て研究を行う大切さを強調した．
キーワード：土壌物理，水田，畑，農業技術，環境