J. Jpn. Soc. Soil Phys.
土壌の物理性No. 124, p.43 ∼ 49 (2013)

水分吸脱着測定装置 “AquaLab VSA”を用いた
低水分領域の土の水分保持曲線の測定渡辺晋生 1 · 長田友里恵 1 · 坂井

勝 1 · 取出伸夫 1

Successive measurement of water retention curves for relativity dry soils using “AquaLab VSA”
Kunio WATANABE 1 , Yurie OSADA1 , Masaru SAKAI1 and Nobuo TORIDE1

Abstract: The AquaLab Vapor Sorption Analyzer (VSA)
is an automatic isotherm generator to measure water potential for a sample with a chilled-mirror dew-point sensor
while gravimetrically tracking the sample weight during
wetting and drying processes. In this study, we applied the
VSA to measure water retention curves for relatively dry
soils ranging from −7.2 × 104 cm to −3.2 × 106 cm, andinvestigated the accuracy of measurement and properties of
the VSA setting parameters. We confirmed that soil water
potential was equilibrated with air humidity for the DVS
method with 0.01 % h−1 of the weight trigger. The equilibrated water content by weight was almost identical regardless of the soil bulk density since the surface retention
was dominant in the dry range. The newly developed DDI(Dynamic Dewpoint Isotherm) method was validated with
the DVS method. The DDI method could accurately measure successive retention curves for 50 h measuring timewith the flow rate of 100 mL min−1 . Hysteretic retention
curves as well as scanning curves in a dry range could bealso observed in a repeatable manner for Fujinomori silty
loam soil, Tokachi Andisol, and Tottori dune sand using
the DDI method.
Key Words : water retention curve, soil water potential,
chilled-mirror dew-point potentiometer, DDI method, hysteresis

1. はじめに
近年，Decagon 社の WP4 に代表される鏡面冷却露点式
水ポテンシャル計（Chilled-mirror dew-point potentiome-ter）が普及し，水頭単位で −5000 cm 程度以下の低水

水分領域の水分保持曲線の測定法として，加圧板法や蒸気圧法と置き換わりつつある（Kirkham, 2005; Watanabe

et al., 2012）．
土の水分保持曲線は，試料の湿潤や乾燥の履歴に依存する．そのため，脱水の主曲線では飽和試料から脱水，吸水の主曲線では乾燥試料から吸水により試料を作成する必要がある．しかし，低水分領域の試料では，作成時の試料管理や微少な水分量変化の調整，水分平衡の判定など，履歴を明確にした試料調整が難しい．また，低水
分領域の水分保持曲線のヒステリシスの測定例がほとん
どないため，試料の履歴の水分保持曲線に及ぼす影響の詳細は不明である．
ところで，食品の品質管理や粉粒体の水蒸気透過率の測定等には，試料周囲の相対湿度を自動的に調整し，同時に試料の水ポテンシャルを鏡面冷却露点式水ポテンシャ
ル計で測定する自動水分吸脱着測定装置が用いられている（たとえば Barbosa-Cánovas et al., 2007; Oliver andMeinders, 2011; Barba et al., 2013）．水ポテンシャルの測定方式には，一定湿度の空気を与えて水蒸気が吸着する過程の試料の重量を連続測定する DVS（Dynamic Vapor

Sorption）方式とわずかな湿度変化を与えながら平衡とみなす水ポテンシャルと試料の重量を連続測定する DDI（Dynamic Dewpoint Isotherm）方式がある．DVS は従来からの測定方式であり，DDI は Decagon 社の AquaLab
VSA（Vapor Sorption Analyzer, 以下 VSA）が新たに採用した方式である．DDI は，DVS に比べ測定時間が短く，高解像度の水分保持曲線が得られる特徴を持つ．食

分領域の土の水ポテンシャル測定に活用されている．こ品については，VSA を用いた DVS 測定と他の測定法との水ポテンシャル計で測定される土中の水ポテンシャルの比較（Shands and Labuza, 2009）や DDI と DVS の比は，通常の溶質濃度の範囲ではマトリックポテンシャル

較検討（Schmidt and Lee, 2009）も進められている．しに等しい（Jury and Horton, 2004）．そこで，測定の迅速かし，VSA の土試料への応用例は少なく，DDI 測定によさや簡便さから，鏡面冷却露点式水ポテンシャル計は，低る土の水分保持曲線に対しては，土試料と送風空気の平衡についての検討が必要である．

1 Graduate

School of Bioresources, Mie University, 1577 KurimaMachiya, Tsu 514-8507, Japan. Corresponding author：渡辺晋生，三重大学 大学院生物資源学研究科
2013 年 4 月 2 日受稿 2013 年 6 月 27 日受理

そこで本研究では，まず VSA の測定原理を紹介した
上で，低水分領域の土の水分保持曲線測定への DVS と
DDI の適用を検討する．それぞれの方式の設定パラメー

土壌の物理性

44

第 124 号(2013)

測定する．
試料の水分量については，初期（あるいは最終）試料の含水比を基準値として，試料重量の相対的変化から含水比を求める．試料の水ポテンシャル水頭 hT （cm）は，
まず試料温度 T （K）に対応する飽和水蒸気圧 P∗ （Pa）と鏡面温度に対応する飽和水蒸気圧 P（Pa）をそれぞれ算出し，相対湿度 aw = P/P∗ を求める．この aw は水分
活性ともよばれる（Stokes and Robinson, 1949; Campbell

et al., 2010）．そして，次の Kelvin 方程式に基づき hT を算出する（Schofield, 1935; Kirkham, 2005）．
Fig. 1 VSA 試料室の概念図．
Schematics of the VSA sample chamber.

hT =100 RTln aw
ρw g M(1)

ここで，R は気体定数，ρw は水の密度，g は重力加速度，
M は水の分子量である．hT は，マトリックポテンシャ
ル h と浸透ポテンシャルの和である．なお，本報では，ポテンシャルには水頭単位（cm）を用いる．
（1）式に従えば，25 ◦ C において aw が 0.600, 0.950,

Fig. 2 吸引法，加圧板法，WP4 で測定した 3 種の土の水分保
持曲線．
Water retention curves for three types of soils measured withhanging water, pressure plate and chilled-mirror dew-point methods.

0.995 と増加すると，hT は −7.03 × 105 , −7.06 × 104 ,−6.90 × 103 cm と指数関数的に増加する．また，（1）式の aw と hT の精度は，主に赤外温度計による T の測定精度に依存する．また，aw が飽和に近い領域ほど，T の測定精度の影響を受ける．たとえば，T の精度が±0.012 ◦ C であれば，hT の精度は ±1000 cm，±0.12 ◦ C
であれば ±104 cm となる．近年，WP4 は赤外温度計の精度を ±0.01 ◦ C に向上させ，相対湿度の測定可能領域
を 0.1 < aw < 0.993（ − 3.2 × 106 < hT < −1000 cm）に広げた．一方，現在の VSA の赤外温度計の精度は ±0.1
◦ C である． VSA の測定可能領域は，送風空気の湿度調整の機械的問題にも関連して，仕様上 0.03 < aw <0.95（ − 5 × 106 < hT < −7.2 × 104 cm）に制限されている．

タ，測定上の注意点を明らかにし，DDI による平衡ポテ

2.2 相対湿度の制御
VSA では，乾燥空気と湿潤空気の混合により試料室ンシャル測定の精度を検討する．そして，異なる土性のに送風する空気の湿度を調整する．この供給空気の湿度

低水分領域の土の水分保持曲線，吸水曲線と脱水曲線のの制御には，DVS と DDI の 2 方式から選択できる．従ヒステリシスの測定結果を報告する．

来方式である DVS は，一定湿度の空気を送風し，試料

2. VSA の測定原理
2.1 水ポテンシャルと水分量の測定

重量 m と相対湿度 aw を測定した後，送風空気の湿度を段階的に変更させて測定を繰り返す．測定に関する設定
項目は，測定開始および終了（あるいは折り返し点）のている．0.5 ∼ 5 g の試料を内径 37 mm のステンレスセ

aw ，試料室の温度 T ，step とよばれる送風空気の湿度の刻み幅 ∆astep ，trigger とよばれる平衡判定に関する基準
値 mtrig ，event とよばれる mtrig の判定繰り返し回数 ntrig ，各段階の最大計測時間の ∆tmax である．DVS では，送風流量の調節はできない．mtrig の基準の詳細は仕様書にはル内に広げ，精密秤上に静置する．試料室を密閉後，設明記されていないが，測定重量の相対変化率に基づく基Fig. 1 に，VSA の試料室の概要を示す．試料室の容積は 15 mL 程度である．試料室上部にはペルチェ素子とサーミスタを備えた鏡，赤外温度計，小型ファンが，試料室下部には精度 0.1 mg の精密秤がそれぞれ配置され定温度に保ちながら小型ファンを回し，試料室の空気の準値であり単位は % h−1 である．測定重量の相対変化

相対湿度と試料を平衡させる．次に，レーザー光を鏡面率が連続して ntrig 回 mtrig 以下になった時点で m を測定に照射しながら，鏡の表面温度をペルチェ素子により変し，送風空気の湿度を ∆astep 変化させる．mtrig が小さく化させる．そして，反射光の強度変化から鏡面の結露をntrig の回数が多いほど aw に平衡した m の推定精度は高くなるが，測定時間は長くなる．また，mtrig の条件を満たさなくても，計測時間が ∆tmax に達すると，次の設定判定し，結露時の鏡面温度をサーミスタで測定する．また，試料の温度と重量を赤外温度計と精密秤でそれぞれ

研究ノート：水分吸脱着測定装置 AquaLab VSAを用いた低水分領域の土の水分保持曲線の測定

45

Fig. 3 DVS と DDI で測定した（a）相対湿度 aw と（b）試料の重量変化 ∆m．
DVS vs. DDI for (a) relative humidity aw and (b) sample weight ∆m as a function of relative time.

湿度の測定に移行する．そのため，大きな mtrig ，また小

鳥取砂丘砂（ρb = 1.45 g cm−3 ）の脱水過程の水分保持

さな ntrig と ∆tmax は，測定時間を短縮するが m の平衡の曲線である．図中の実線は，van Genuchten（1980）の式

信頼性を低下させる．

による適合曲線である．

一方，VSA に新たに採用された DDI は，供給空気の湿度を連続的に変化させながら，平衡とみなす m と aw

VSA の測定には，十分に乾燥した初期状態として，風乾後に 2 mm 篩通過の藤の森土と黒ボク土，水洗後に炉を同時に測定する．測定に関する設定項目は，測定開始

乾燥した鳥取砂丘砂を用いた．このとき，試料を水分保および終了の aw ，試料室の T ，resolution とよばれる aw

持曲線の ρb でセル（Fig. 1）に充填すると，測定開始のの出力解像度 ∆ares ，単位時間あたりの送風流量 Qair ，全aw と試料が平衡するまでの時間が長くなり，その間のaw のばらつきが大きくなった．藤の森土の場合，試料をゆるくセル底に広げるように ρb = 0.84 g cm−3 で充填したときは，ρb = 1.18 g cm−3 の場合に比べて測定開始のaw に達するまでに要する時間が 23 h 短く，この間の awのばらつきも半分程度となった．一方，測定開始の aw
到達後に得られる hT には，ρb の影響は認められなかっ測定の最大計測時間の tmax である．DDI における ∆aresの詳細は仕様書に示されていないが，∆ares が小さいほど，より小さな刻み幅で aw が変化する． ∆ares を 0.01
から 0.1 まで大きくしても，測定時間は 3 割程度しか短縮されないので，以下，本研究では比較的連続的に測定結果を出力できる推奨値の ∆ares = 0.01 を用いた．
平衡過程の水分変化の検討や，ある特定の水ポテン

た．これは，低水分領域では土粒子表面の保水が卓越す

シャルの水分量を得るには DVS が適しており，連続しるためである．そこで，いずれの試料も 2 g 程度をゆるた水分保持曲線の測定には DDI が適している．

くセル底に覆うように広げて測定に供した．重量変化か

3. VSA の土への適用例
3.1 試料ら求まる含水比 w は，それぞれの試料の ρb を乗じて体積含水率 θ に換算した．

3.2 DVS と DDI の設定パラメータ

また，いずれの土についても電気伝導度は極めて低く
DVS については藤の森土，DDI については藤の森土，−1 ，h に対する浸透ポテンシャル（
ECT
1:5 < 8.5 mS m ）十勝黒ボク土，鳥取砂丘砂の 3 種の土を対象に VSA の適用を試みた．藤の森土は，有機物をほとんど含まない成分の寄与は十分に小さいと考えられた．そこで，以下下層土であり，粘土分が 24 % を占めるシルトロームでの議論では，VSA で測定される hT をマトリックポテン

ある．十勝黒ボク土は，北海道農業研究センター芽室研
究拠点の無植生圃場の表層から採土した． Fig. 2 は，吸引法，加圧板法，WP4 で測定した藤の森土（乾燥密度ρb = 1.18 g cm−3 ），十勝黒ボク土（ρb = 0.95 g cm−3 ），シャル水頭 h とみなし，水分保持曲線（θ –h 関係）を求めた．なお，すべての測定は 25 ◦ C の恒温室で，試料室の設定温度を 25 ◦ C として行った．

Fig. 3 に，DVS と DDI による藤の森土の吸水後脱水過46

土壌の物理性第 124 号(2013)

aw = 0.95 は h = −7.2 × 104 cm に対応する．試料の測定基準の一番厳しい条件として与えた mtrig = 0.01 % h−1 ，∆tmax の制限なしの測定値を実線で結んで示し，以下の比較では最も信頼性の高いデータとみなした．吸水過程に比べて脱水過程の水分保持曲線は大きな水分量 θ を示
し，ヒステリシスが見られた．h = −2.5 × 105 cm 付近で吸水過程と脱水過程の θ の差は最大になり，∆θ =0.008

m3 m−3 程度であった．また，この吸脱水過程全領域の測定には 84.2 h を要した．

mtrig を 0.1% h−1 に大きくすると，測定時間は 42.2 hと半減したが，吸水曲線を全体的に ∆θ =0.002 m3 m−3程度過小評価した．逆に，mtrig を 0.01 % h−1 より小さくすると，測定時間は急激に長くなったが，測定される
水分保持曲線はほぼ等しかった．
異なる平衡判定基準値 mtrig と最大計測時間 ∆tmax を用いて DVS で求めた藤の森土の水分保持曲線．

Fig. 4

Water retention curves for Fujinomori silt loam measured with
DVS with different trigger mtrig and timeout ∆tmax .

一方，mtrig = 0.01 % h−1 の測定時間は，∆tmax = 1 h
では 10.8 h，∆tmax = 0.25 h では 5.2 h と短くなったが，

h が大きいほど吸水過程の θ を過小評価した．∆tmax を設定すると，折り返しの脱水開始時（aw = 0.95）の θ が小さいため，∆tmax の制限なしに比べて脱水過程初期の

θ を過小評価した．しかし，h < −106 cm では逆に θ を過大評価した．これは，∆tmax が小さすぎると，湿度の低下に対して，試料が十分に脱水せずに次の相対湿度へ移行するためである．2 g 程度の藤の森土では，∆tmax の制
限なしの場合，各段階の測定には約 10 h を要した．通常の試料の場合，DVS における m の高い精度の測定には，∆mtrig = 0.01 % h−1 程度で ∆tmax > 10 h の設定が必要である．また，短時間の測定のために小さな ∆tmax の設定が必要な場合は，Fig. 4 に示した方法による測定精度の確認が必要である．

Fig. 5 は，異なる送風流量 Qair の DDI 測定による藤の森土の水分保持曲線である．吸脱水の条件は，Fig. 3，

制限なしとした．また，測定時間は方式により異なるた

Fig. 4 と等しい．十分に平衡した水分保持曲線として，
Fig. 4 に示した mtrig = 0.01 % h−1 ，∆tmax の制限なしの
DVS の結果をプロットした．DDI 測定は，Qair = 500mL min−1 では吸水過程の θ をやや過小評価した．いず
れの Qair においても，脱水過程ではやや過大評価の傾向が見られたが，全体的には DVS の水分保持曲線とよく一致した．DDI の測定時間は，Qair = 500 mL min−1 では 49 h，Qair = 100 mL min−1 では 54 h であり，Qair =25 mL min−1 では 408 h と大きく増加した．また，図には示していないが，さらに小さな Qair = 10 mL min−1 では，h = −1.6 × 105 cm 以上に吸水できなかった．他のめ，横軸の時間は，全測定時間を 1 とした相対時間で示

土性の測定結果も考慮すると，通常の土性の試料におけした．DVS では aw と m が階段状に変化するのに対し，る精度の高い DDI 測定には，Qair = 100 mL min−1 程度

DDI の aw と m は連続的に変化する．DVS の各段階において，aw と m の変化が十分に小さくなったとき，空が実用的と言える．

異なる送風流量 Qair を用いて DDI で求めた藤の森土
の水分保持曲線．

Fig. 5

Water retention curves for Fujinomori silt loam measured with
DDI with different flow rate Qair .

程の相対湿度 aw と試料の重量変化 ∆m の測定例を示す．
初期は aw = 0.1，折り返し点は aw = 0.95 である．DVSの設定条件は，∆astep = 0.1，mtrig = 0.01 % h−1 ，ntrig =3 回，DDI は，Qair = 100 mL min−1 ，∆tmax ，tmax は時間

3.3 土の水分保持曲線とヒステリシス

気の湿度と試料の水分量が平衡に達したとみなすことが藤の森土に対しては，Qair = 100 mL min−1 の DDI にできる．そこで，DDI 測定の妥当性を，十分に平衡してより異なる折り返し点の水分保持曲線も測定した．Fig.

いる DVS 測定との比較から検討した．

6（a）は，aw = 0.1 からの吸水後，異なる折り返し点
Fig. 4 は，mtrig と ∆tmax の異なる DVS 測定による藤 （aw = 0.95，0.9，0.8，0.6）から aw = 0.1 への脱水過程，
Fig. 6（b）は aw = 0.95 からの脱水後，異なる折り返しの森土の吸水後脱水過程の水分保持曲線である．吸脱水
6
条件は Fig. 3 と等しく，aw = 0.1 は h = −3.2 × 10 cm， 点（aw = 0.8，0.6，0.3，0.1）から aw = 0.95 への吸水

研究ノート：水分吸脱着測定装置 AquaLab VSAを用いた低水分領域の土の水分保持曲線の測定

47

Fig. 6 DDI で求めた（a）吸水後脱水過程と（b）脱水後吸水過程の藤の森土の走査曲線．
Scanning curves for Fujinomori silt loam measured with DDI for (a) wetting and subsequent drying,and (b) drying and subsequent wetting.

過程である．aw を 0.1 から 0.95 に上昇後に 0.1 へ再下降した吸水後脱水過程と，aw を 0.95 から 0.1 に下降後に 0.95 へ再上昇した脱水後吸水過程の水分保持曲線は一致しており，ヒステリシス測定の再現性は高い．また，

aw = 0.1 は通常の風乾条件より乾燥状態にある．そのため，aw = 0.1 からの吸水曲線は，吸水の主曲線とみなせる．一方，主脱水曲線は飽和からの脱水曲線であるので，

aw = 0.95 からの脱水曲線は，脱水走査曲線である．
Fig. 6（a）の吸水後脱水過程の水分保持曲線は，主吸水曲線を折り返し点までたどった後，aw = 0.95 からの脱水曲線に漸近する脱水走査曲線を示した．そして，最終的に始点の aw = 0.1 の h = −3.2 × 106 cm で閉じた．

Fig. 6（b）の脱水後吸水過程においても，aw = 0.95 からの脱水走査曲線をたどった後，折り返し点から aw =0.1 からの主吸水曲線に漸近するような吸水走査曲線を示し，始点の aw = 0.95 の h = −7.2 × 104 cm で閉じた．
以上のように，DDI は，様々な吸脱水過程の走査曲線を高い再現性で測定可能である．

Fig. 7 に，Fig. 6 と同じ DDI を用いて，aw = 0.1 から aw = 0.95 への吸水後，脱水させて測定した藤の森土，十勝黒ボク土，鳥取砂丘砂の水分保持曲線を示す．図には，Fig. 2 に示した WP4 による測定結果も併記した．鳥取砂丘砂については，他の土に比べて θ が小さいため，

Fig. 7（b）に縦軸を拡大した図を示した．いずれの試料も，吸水後脱水過程の水分保持曲線を 50 h 程度で測定できた．
ヒステリシスは，藤の森土と比べては小さいが，十勝
黒ボク土，鳥取砂丘砂においても観察された．その最大の差は，十勝黒ボク土では ∆θ = 0.005 m3 m−3 ，鳥取砂丘

砂では ∆θ = 0.0005 m3 m−3 であった．こうした低水分領域のヒステリシスは，土粒子表面における水の接触角のヒステリシス，表面粗度や疎水性の効果（Israelachvili,2011）が原因と考えられる．そのため，砂が大半を占めて比表面積が小さい鳥取砂丘砂では，ヒステリシスは小DDI と WP4 で求めた（a）3 種類の土の水の水分保持曲線と（b）鳥取砂丘砂の水分保持曲線の拡大図．×は VSA，△，●，▽は WP4 の測定値．
Fig. 7(a) Water retention curves for three different soils measured withDDI(×) and a chilled-mirror dew-point method (△, ●, ▽).
(b) Enlargement for the Tottori dune sand.

土壌の物理性48

第 124 号(2013)

さい．しかし，VSA による測定精度は高く，こうした非保持曲線の測定は，土の表面特性や比表面積の検討，マ

常に小さなヒステリシスも測定可能である（Fig. 7（b））．

トリックポテンシャル変化にともなう保水機構の変化，

DDI 測定は，いずれの土も WP4 による測定とほぼ一微細な土粒子構造変化のマトリックポテンシャルに及ぼ致した．ただし，吸水の主曲線や吸脱水の走査曲線は，す影響などの解明にも役立つことが期待される．

VSA を用いた連続測定により，より精度の高い測定が可能となる．一方，VSA の θ の絶対値は，一連の VSA

引用文献

測定とは別に測定する試料の初期あるいは測定終了時の含水比 w を基準にして求める．測定に用いた 2 g の試料

Barba, C., Marti, M., Carilla, J., Manich, A.M. and Coderch, L.

の場合，VSA の測定範囲で含まれる水分の重量は 0.2 ∼(2013): Moisture sorption/desorption of protein fibres. Ther-

0.02 g 程度である．これは，試料のセルへの出し入れや

mochimica Acta, 552: 70–76.

炉乾重量測定の際，水蒸気の吸湿や乾燥の影響を受ける

Barbosa-Cánovas, G.B., Fontana, A.J., Schmidt, S.J. and Labuza,

量である．そのため，VSA における低水分領域の θ のT.P. (2007): Water activity in foods. Blackwell Publishing Pro-

高い精度の推定には，基準とする w の測定に注意が必要

fessional, Ames, IO.
Campbell, C.S., Cobos, D.R., Riveras, L.D., Dunne K.M. andである．
従来から，中程度の h 領域には加圧板が用いられてきたが，特に h < −1.5 × 104 cm の試料の平衡時間が極めて長く，測定の精度や再現性，所用時間に問題が指摘されている（Campbell and Gee, 1986; Madsen et al.,

1986; Cresswell et al., 2008）．そのため，加圧板の測定は
h > −103 cm の領域に限定する方が望ましい．h > −103
cm は吸引法などの方法と加圧板法の組み合わせ，またh < −7.2 × 104 cm は VSA により連続的に測定すれば，土壌溶液の濃度が低い土では，試料の履歴が明確な水分保持曲線を，迅速に，広い領域で測定可能である．さらに，−5 × 104 < h < −5000 cm の履歴の明らかな試料にWP4 を用いれば，VSA と加圧板法の測定を補完できる．

Campbell, G.S. (2012): Constructing fast, accurate soil water characteristic curves by combining the Wind/Schindler andvapor pressure techniques, Unsaturated Soils: Research andApplications. pp.55-62, Springer, New York, NY.
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Israelachvili, J.N. (2011): Intermolecular and surface forces, 3rd
ed. Elsevier Academic Press, Burlington, MA.

4. おわりに

Jury, W. and Horton, R. (2004): Soil Physics, 6th ed., John Wiley,

近 年 開 発 さ れ た 自 動 水 分 吸 脱 着 測 定 装 置 AquaLab

Oliver, L. and Meinders, M.B.J. (2011): Dynamic water vapor

VSA について，シルトロームの藤の森土，十勝黒ボ
ク土，鳥取砂丘砂の 3 種類の土を対象に，低水分領域のsorption in gluten and starch films. J. Cereal Sci., 54: 409–

水分保持曲線の測定精度と設定パラメータの特性を調べ

Kirkham, M.B. (2005): Principles of soil and plant water rela-

た．従来法の DVS では mtrig = 0.01 % h−1 ，新たに採用

Hoboken, NJ.

416.
tions. Elsevier Academic Press, Burlington, MA.

された平衡とみなす水ポテンシャルを連続測定する DDI

Madsen, H.B., Jensen, C.R. and Boysen T. (1986): A compari-では Qair = 100 mL min−1 程度の設定が妥当であった．

son of the thermocouple psychrometer and the pressure plate

VSA の測定には，乾燥密度 ρb の違いは平衡含水比 w に影響を及ばさないが，低い ρb の試料の方が測定開始のaw に達するまでに要する時間が短く，この間の aw の変

methods for determination of soil water characteristic. J. Soil
Shands, J and Labuza, T.P. (2009): Comparison of the dy-

動も小さかった．そのため，ゆるく充填した試料を用い

namic dew point isotherm method to the static and dynamicて w の変化を測定し，水分保持曲線の ρb を乗じて体積

gravimetric methods for the generation of moisture sorption

含水率 θ に換算した．

Sci., 37: 357–362.

isotherms. IFT annual meeting poster. Anaheim, CA.

DDI では，所要時間 50 h 程度でマトリックポテンシャ

Schmidt, S.J and Lee, J.W. (2012): Comparison of water vapor

ル水頭領域 −3.2 × 106 < h < −7.2 × 104 cm の土の水分

sorption isotherms obtained using the new dynamic dewpoint

保持曲線を高精度かつ高解像度で測定できることを DVSとの比較により確認した．さらに，DDI 測定により，吸水の主曲線と任意の初期水分条件に対する吸脱水の走査曲線を高精度かつ再現性高く測定できることを示した．
低水分領域におけるヒステリシスは，シルトロームや黒ボク土のみならず，比表面積が小さく表面保水量が相対的に小さい砂丘砂においても存在することを明らかにした．

DDI を用いた VSA による低水分領域の連続的な水分isotherm method to the standard saturated salt slurry method.
Food Chemistry, 15: 236–248.
Schofield, R.K. (1935): The pF of the water in soil. pp. 37-48,
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研究ノート：水分吸脱着測定装置 AquaLab VSAを用いた低水分領域の土の水分保持曲線の測定

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要旨

水分吸脱着測定装置 AquaLab VSA は，送風空気の湿度制御と鏡面冷却露点センサーにより，連続的に吸水，あるいは脱水過程の水ポテンシャルと試料の重量を自動測定する．本研究では，シルトロー
ムの藤の森土，十勝黒ボク土，鳥取砂丘砂の 3 種類の土を対象に，VSA を用いて −7.2 × 104 cm から−3.2 × 106 cm の乾燥領域の水分保持曲線を測定し，その測定精度や設定パラメータの特性を調べた．
0.01 % h−1 以下の基準値 mtrig を用いた DVS 方式では，土中水のポテンシャルと空気湿度の十分な平衡が確認された．また，低水分領域では表面保水が卓越するため，平衡した重量含水比は，土の乾燥密度によらず一定であった．新たに開発された DDI 方式の妥当性を，DVS 方式との比較により確認した．

DDI 方式では，送風空気の流量 Qair を 100 mL min−1 に設定することで，連続的な水分保持曲線を 50h 程度で精度良く測定できた．DDI 方式を用いると，乾燥領域の水分保持曲線のヒステリシスや走査曲線を再現性良く測定できることが確認された．
キーワード：水分保持曲線，水ポテンシャル，鏡面冷却式露点計，DDI 方式，ヒステリシス