J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 130, p.39 ∼ 41 (2015)「なぜ土壌物理の道に足を踏み入れたのか？」
波多野隆介 1

私は私なりに土壌物理学は，土壌現象を定量化するた害が出るほどに化学肥料が施与されていました．株間かめの現地調査，モニタリング，数値モデルを研究する学

ら畝間にかけて幅 10 cm ごとに 50 cm から 100 cm，深問と認識しています．土壌現象は単純に言えば物理，化

さ 5 cm から 10 cm ごとに深さ 50 cm までの土壌を採学，生物的現象ですが，その現象を通して，土そのものが取しました．ただし，大きな穴を掘ることが出来ないの作られたり，消耗したりするとともに，土が極めて不均で，底面 10 cm × 10 cm 高さ 60 cm の角柱の採土器をか一な無機物，有機物からできていることから，個々の土けやで打ち込んで土を取りました．採土器は側面の 1 つの理解には，現地での調査，モニタリングが不可欠です．

が取り外せるようになっており，また上部に穴が開いてただし，その知見は別の土の理解に応用できるものであいて，そこに鉄棒を差し込んで引き抜くというものでしり，知見の集積場所として数値モデルがあります．した

た．白く塩を吹いた表層 1 cm は別に採取しました．根

がって，数値モデルの開発と利用につなげることを念頭の分布と，土壌水分，pH，交換酸度，1：5 水抽出液溶存に調査，モニタリングを行っていくことが大事です．そイオン，交換性塩基，交換性アンモニウム，有効態リン，のように言うに至る過程を，私が学生のころ何をやってCEC を測定しました．1 箇所 50 点近いサンプルを分析きたのかを見ていただくことで，理解していただければするのに明け暮れました．表層の 1 cm では，硝酸イオ有りがたく思います．なお，土と言ったり，土壌と言っンのみならずすべての栄養塩類が高濃度に集積していまたり，人と言ったり，人間といったりしますが，お許しした．水が下層から栄養塩類を運び表層に集積させてい下さい．

ることが良く見て取れました．そればかりでなく，表層私は，三重県立四日市高校から，1974 年に当時は理類

1 cm の土壌水分は常に萎凋点水分以下となっていて，植という一括募集で北大に入りました．ちょうどレイチェ

物が養分吸収できないことが表層に塩類を多量に集積さル · カーソンの「沈黙の春」が出版されたころです．当せる原因になっています．もったいないと思ったり，こ時は土壌学という学問があることも知らずに，農芸化学

れらが除塩で流されると汚染源になるのじゃないかと心科に移行し，そこで当時北大土壌を担当されていた岡島配していました．

秀夫先生，佐久間敏雄先生に出会いました．岡島先生の1978 年からの修士課程では畑土壌を対象に研究しま

お話は，土の植物への養分供給の能力を土の肥沃度としした．十勝農試に出かけて行って，芽室周辺の乾性火山て，土壌の三相から始まり，施肥，固液平衡，土壌溶液性土，湿性火山性土，沖積土のトウモロコシ畑で，ハウへと展開したと記憶しています．佐久間先生は土壌生成

ス土壌と同様の方法で土を採取しました．ただし，今度に関わる土壌現象，特に物質の移動と集積現象とその影は時期別に播種直後から収穫期までサンプルを取りまし

響因子についてお話しされました．しかし，人の活動はた．播種直後，筋蒔きされた化学肥料から，硝化に伴い公害を起こすと信じてやまない私は，農業は水を汚す，硝酸イオンが拡散し，トウモロコシの生育とともに濃度大気を汚す，生き物を殺してしまうととても心配してい低下が起こることが良く分かりました．塩類は表層に集ました．私は，そのことをどうしても研究したいと思っ積すること無く，植物の養分吸収が土壌中の栄養塩類のていました．

消長を最も規定しているのだということが良く分かりま1977 年に土壌学研究室に入れていただいたころは，化した．根の分布が深く，密度が大きいほど，養分濃度の学分析のテクニックを覚えるのに一生懸命でした．卒業低下の程度が大きいように思いました．しかし，収量は論文はハウス土壌における施肥成分の分布というもので沖積土が一番良く，湿性火山性土が次で，乾性火山性土した．当時，道内でもハウス栽培が盛んになり，濃度障はあまり良くありませんでした．なぜだろうかと思っていました．土壌物理研究会が刊行した，「土壌の物理性

1 北海道大学大学院農学研究院

2015 年 7 月 15 日受稿

2015 年 7 月 15 日受理と作物生育」を何度も何度も読みました．土壌調査の際の根の密度を規定する土の硬さや，地下水位の位置が有40

土壌の物理性第 130 号(2015)

効土層を規定していることを実感していました．乾性火を経時的に測定しました．教科書で見るような浸潤前線

山性土は根の張りはとてもよく，湿性火山性土は下層がが現れることを期待していましたが，潅水直後に表層が湿っており根張りが止まっていました．沖積土は作土直湿り，ついでむしろ深い層が湿り，下層土上部が湿らな下がやや硬くて，下層の根は極端に少なくなっているよいという不均一なマトリックポテンシャルが観測され，うに見受けられました．しかし，収量は沖積土が一番良定量的にするつもりがかえって，難しいことになったとい．どうしてなのかなと思っていました．

感じました．

1980 年からの博士課程では，重粘土をやりました．当それでも気を取り直して断面内のマトリックポテン

時は水田転作が本格化しだした頃です．士別の水田転換

シャルの等値線を書くと，一部の下層土が浸潤から取ダイズ畑で調査していました．乾いた重粘土は硬くて掘り残されている分布となり，粗孔隙を通して水が先にるのにとても苦労しますが，砕土器を打ち込むことには下層に輸送されるために深い層が先に湿ることになるあまりにも硬すぎました．そこで，農家にお願いして穴のだろうと思いました．このような水分動態は現在はを掘らせて頂いていました．しかし，水分が多いとべた選択流と呼ばれますが，当時はどのような用語を使えべたで，乾燥するとかちかちで，どうにも調査適期などばよいかよくわかりませんでした．とりあえず，水が確ありませんでした．はじめは均一に見えた畑だったのでかに割れ目状粗孔隙を流れていることを示しておく事

すが，雨が降ると畑の一部に水たまりができました．そが大事だろうと考え，メチレンブルーで染色することしてそのような場所では，ダイズはほとんど育ちませんにしました．この染色剤をどうするかということで，文でした．そのため，生育は不揃いで，その違いをどう表

献を調査しました．インターネットなど無いので，文献現するのか，ともかくあちらこちらを掘らねばならいよ調査はともかく動くしかありません．なかなか見つからうな気分になって，困ったなと思っていました．それでずペンキかなと思っていたときに，当時の土質改善学講も，出来の悪いところを掘りますと，雨の後だとすぐに座が購読していた Geoderma 誌に，「Bouma, J., Dekker,水が湧いてくる．水がつくために根が伸びず，その後乾L.W., 1978. A case study on infiltration into dry clay soil:

燥してかちかちになり，また根が伸びないという具合で

1. Morphological observations. Geoderma 20, 27–40」をした．一方，雨がふると，一斉に暗渠から水が流れだす見つけました．メチレンブルーが染色した面積を水が土ことを何度もみました．畑のなかでもダイズがとても良塊に接触した面積として定量化していました．文献を読く生育している場所では，降雨時でも水がつかず，暗渠んでとても感心しました．その後，Bouma 先生は，粗孔が効いていると言う言葉を実感しました．そのようなと隙の Bypass 効果，Internal Catchment などの機能をまところを調査しますと，根は下層では 5 cm から 10 cm ほめていかれますが，その最初の論文だったと思います．

どの大きな粒団と粒団の間の割れ目状の粗孔隙を伸び私は，この論文により，メチレンブルーを用いて粗孔隙ておりました．そこには空気もよく通っていることが，を染色し，接触面積を求めました．そして，下層の粗孔土の斑紋の状態からも見て取れました．粒団の内部には隙への選択流を作土からの流速と下層のマトリックス鉄が還元した灰白色の斑紋があり，割れ目状粗孔隙には流の差とし，接触面積から土塊内部へ水が吸収されると赤い鉄の斑紋があり，粒団内部に水が保持され還元的に仮定した数値モデルをたてて，計算したところ，実測しなっていること，外側には酸素が供給さて酸化的であるた水分動態を再現することができました．あの論文がなことがわかりました．この割れ目状粗孔隙が重粘土にはかったら多分なにも無かったと思います．根はりの話は大事なんだ！と直感しました．まあ今になって思えば，長谷川先生が亀裂に侵入した根の水吸収モデルを発表さ修士のときの沖積土も粗孔隙に根がよく伸びていたかられ，粗孔隙が根の通り道として重要であることが明らか収量は良かったのだと思います．採土器などで最初にやにされたと思っております．

るから根の観察が疎かになったということなのだと思い学位を取ってからは，粗孔隙と土壌粒団中の細孔隙のます（しかし，畑ではなかなか大きな穴は掘れません）．

2 相系モデルでの物質動態を解釈しようとしていました

さて，この割れ目状の粗孔隙の効果をどう定量的に評が，現場でのデータがうまくとれずにいました．しかし，価するかが問題になりました．いずれにしても，水の動メチレンブルーでの染色域がフラクタル構造になっていきは大事ではないかということで，潅水実験を行いましることから，粗孔隙の物質移動への効果は拡散分散現象た．しかし，テンシオメータのポーラスカップは直径がに入れておいてもいいのかなと思うようになりました．

2 cm，高さが 5 cm 程度あるので，こんなものを埋めてみ

土壌学研究室を担当してからは，流域における栄養元素ても割れ目状粗孔隙の効果を見ることはできないだろうの河川流出や温室効果ガス排出，永久凍土の融解によると思っていました．それでも沢山埋めればなにか傾向がメタン排出，熱帯泥炭の分解による CO2 や N2 O 排出のあるかもしれないということで，テンシオメータを断面仕事に従事してきました．時に調査が不十分でモニタリ内に 10 cm グリッドでセットしました．そして，集中豪ングも思うようにまかせないような少し駆け足だなと雨なみの時間 30 mm の潅水し，マトリックポテンシャル思う場合もありますが，現在の問題を可及的速やかに実国際土壌年特集

土粒子：「なぜ土壌物理の道に足を踏み入れたのか？」

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態把握することの重要性も学びました．最近は，汎用性を定量化するために，調査，モニタリングとその結果にの高いモデルも出されており，これをどう使うかは現地基づくモデルによるアプローチが有効であると思ったこ

調査，モニタリングとの両立が必要ですが，昨今の学生と，それを土壌物理学だと思っていることを少しでもごさんたちの能力の高さには驚かされるものがありますの理解いただけたら有りがたく思います．そして，皆様ので，近々に面白いことが発見されると思います．

ご研究の益々の発展に，この寄稿が少しでもヒントにな

さて，いろいろ述べてまいりましたが，私が土壌現象れば嬉しく思います．