1.はじめに
土壌は，直径数mmの砂から，直径数μm以下の粘土まで，微小な粒子が無数に集まり，相互に影響しあい形成されている．したがって，微小寸法における土壌の状旅変化を捉えることは，土壌中に生起する諸現象の解明に極めて重要である．とくに土壌水分は，降雨や乾燥などによって，大きく変化する．そして，この土壌水分の変化は，土壌中の物質移動や，土壌構造そのものに大きな影響を与える.土壌のなかでも粘質土は，土壌水分の変化によって，土粒子の配列様式が大きく変化する．このとき生じた土粒子の移動は，たとえば乾燥亀裂となって現れる．とくに水分飽和状態にある粘質土は，流動や変形を生じやすく，より顕著な変化を示す．粘質土における水分の空間的・時間的変動を捉えることができれば，土壌水分と土土壌構造の関係について，より深い知見を得ることができる.土壌水分の測定には，乾熱法のほか，テンシオメータ法，TDR法，FDR法などが一般に用いられる（ファイトテクノロジ一研究会, 2002). テンシオメータ法, TDR法，FDR法などの測定法は，非破壊で連続測定ができ，土壌水分の野外観測には欠かせない．しかし，これらの測定法は，ある程度の大きさをもった土壌を測定対象とし，土壌水分の微小な空間分布（たとえぼ，数mm³以下）を捉えることは難しい.これらの測定法に対して，放射線で物体を透写し，内部の微小構造を測定する方法がある．その代表的なものに,「CT」がある（土壌物理学会, 2002）.  CTは，断層イメージをもとに，物体内部の三次元情報を得る手法である．CTで土壌水分の三次元分布を測定した例には，X線CTによる例（Nakashima et al., 2011)，中性子線CTによる例（中西ら, 1999）などがある．しかし，CTは，原理が複雑，装置が高価，撮影時間が長いなどの難点がある．また，中性子線を用いる場合は，大規模な実験施設を必要とする.放射線による土壌の測定法には，CTのほか，「軟X線映像法」がある（土壌物理学会, 2002). 軟X線映像法は，CTに比べて，高い空間分解能とコントラスト分解能を持つ．また，造影剤を用いることで，土壌粗間隙を鮮明に捉えることができる(徳永ら, 1984). 軟X線映像法によって，土壌粗間隙を測定した例には，立体構造の測定（成岡, 1987), 画像解析による定量評価（森ら, 1997)などがある。このように軟X線映像法は，土壌粗間隙の存在形態を捉えることができる有用な手法である．土壌租間隙は，数量や寸法を用いて，その特徴を表現できる.しかし，大きさや形状の異なる多数の土粒子からなる土壤基質の特徴を，幾何学的に表現することは難しい．このことから，土壌基質の評価に，軟X線映像法を用いた例は少なかった.これに対して，軟X線画像を用いて，土壌基質を評価できる「軟X線画像法」が開発された（廣住ら, 2011a).軟X線画像法は，土粒子の分布や重量の様式が，軟X線画像に「質感」として投影されることに着目し，この軟X線画像の質感を，画像解析によって数値化することで，土壌基質の特徴を定量的に表現する．軟X線画像法を用いた土壌基質に対する評価の例には，粗粒土の粒径測定(廣住ら, 2011b)，細粒土の土壌面密度測定(廣住ら, 2012)などがある．軟X線画像法は，土壌の平面的な密度変化を1 mm²以下の分解能で捉えることができる，非破壊で連続測定ができる，などの特長がある．この特長を活用し，乾燥亀裂の発生および成長によって，ベントナイトの基質部分に生じる，平面的な密度分布の変化を，経時的に観察した例がある（廣住, 2013). 軟X線画像法によって土壌水分を推定できれば，微小寸法における土壌水分の空間的・時間的変動を追跡できる.そこで筆者らは，水分飽和状態にある粘土の水分量は，湿潤密度の関数であることに着目し，軟X線画像法を用いて，粘土の水分量を推定する方法を考案した．本論では，筆者らが考案した，水分飽和状態にある粘土に対する水分量推定法の原理を示す．そして，膨潤性の異なる2種類の粘土を用いて，この推定原理の妥当性を確認し，軟X線画像法によって，水分飽和状態にある粘土の水分量を推定できることを示す.
2.推定原理
水分飽和状態にある粘土の含水比ω (kg kg-¹)および体積含水率θ (m³ m−³) は，湿潤密度ρ t (Mg m−³)，土粒子の密度ρ s  (Mg m − 3 ), 水の密度ρ w  (Mg m − 3 )を用いて，それぞれ次式で表すことができる.
(1), (2)式において, ρ sおよびρ wは,水分量によって変化しない．したがって，水分飽和試料では，ριから， ωおよびθを求めることができる.乾燥試料のρι,すなわち,乾燥密度ρ d （Mg m − 3 ）は,軟X線画像法を用いて,「土壌面密度」を測定することで，求めることができる（廣住ら, 2012).土壌面密度ρ Ad（Mg m-²）は，「土壌の単位面積あたりの固相の質量」として定義される(廣住ら, 2012).  PAdは，試料の乾燥密度ρd（Mg m−3）および厚みt（m）を用いて，次式で表すことができる.
乾燥試料のρ adは，軟X線画像の平均濃度階調値glの一次関数として求めることができる（廣住ら, 2012).したがって，tが既知であれば，ρd，すなわち，乾燥試料のρ tは, glから測定できる.そこで本論では，土壌面密度を拡張し，水分を含んだ試料に適用できる「湿潤土壌面密度」を考える. 湿潤土壤面密度ραt  (Mg m-²) は，「土壌の単位面積あたりの液相と固相の質量」として定義する．PAtは，試料の湿潤密度ρι（Mg m−3）および厚みt（m）を用いて，次式で表すことができる.
乾燥試料のPAdと同様に，水分飽和試料のPAtを，glから測定できれば, (4)式からριを求めることができる.ここで，試料の水分量と軟X線の透過量の関係を考える。試料に軟X線を照射すると，照射された軟X線の一部は試料中で減弱され，その残りが試料を透過する．そして，この軟X線の透過量に応じて，軟X線画像の画素濃度が変化する. 軟X線の照射量Inと透過量Ioutには，次式の関係がある（日本アイソトープ協会, 1992).
ここで，eは自然対数の底，μmは質量減弱係数（m² Mg-¹), ριは湿潤密度(Mg m-³), tは厚さ(m)である. (4),  (5)式より,湿潤土壌面密度ραιが等しい試料に対して，同じ量の軟X線I nを照射すると，試料の質量減弱係数μmが大きいほど，軟X線の透過量Ioutは小さくなる．一般に，軟X線の波長領域では，試料の原子番号が大きいほど，μ mは大きい（MacGillavry and Rieck, 1968).したがって，試料を構成する元素の組成割合によって，Ioutは変化し，軟X線画像の画素濃度も変化する.試料の間隙は，乾燥状態では空気で，水分飽和状態では水で，それぞれ満たされている．密度の小さい空気を無視すると，乾燥試料は，土粒子のみで構成された物質であると考えることができる．これに対して，水分飽和試料は，土粒子と水の混合物である．水素と酸素からなる水は，ケイ素やアルミニウムなどからなる土粒子に比べて，構成元素の原子番号は小さい．よって，水分飽和試料は，乾燥試料に比べて，μ mは小さくなる．したがって，ραιが等しいとき，水分飽和試料は，乾燥試料に比べて，Ioutは大きくなる.前述のように，乾燥試料を土粒子のみで構成された物質であると考えると，その構成元素の組成割合は変化せず，μ mは一定である．これに対して，水分飽和試料では，土粒子に対する水の存在割合，すなわち，ωの増減によって, μ mは変化する. (1)式より, ωとρには一価関係がある。よって，μ mはρ tの関数である．したがって， (4)， (5)式より，水分飽和試料では， IoutはPAtの関数であると考えることができる.以上のことから，水分飽和試料では，湿潤土壌面密度PAtは，軟X線画像の平均濃度階調値gIの関数であると考えることができる.そこで，ρ atとgの関係を，次式で一般的に表す.
(1),  (2),  (4),  (6)式より,水分飽和試料のωおよびθは，それぞれ次式で表すことができる．
(7), (8)式より, ραιとglの関係およびρw, ρs, tが既知であれば，水分飽和試料のωおよびθは，glから推定できる.
3.材料と方法
3.1試料の作成
試料の材料には，膨潤性の異なる2種類の粘土を供した．非膨潤性粘土にはナカライテスク社製カオリン（以下,「カオリン」とする）を，膨潤性粘土には同社製ベントナイト（以下，「ベントナイト」とする）を，それぞれ用いた．土粒子の密度ρ s（Mg m− 3）は，カオリンではρ s = 2.74, ベントナイトではρ s = 2.72であった.各材料は，蒸留水と混合し，水分量を調節した．まず，風乾した材料を50 g程度石膏用ラバーボウルにとり，質量を測定した．そして，この石膏用ラバーボウルに所定質量の蒸留水を加え，水分状態が均一になるように材料をよく練り混ぜた.このとき加える蒸留水の質量は，各含水比が所定間隔以下になるように設定した．この間隔は，カオリンでは0.05 kg kg-1以下，ベントナイトでは0.1 kg kg-¹以下を目安とした．また，調整する水分量は，各材料につき40点以上とした.含水比を調整し練り混ぜた材料は，ポリスチレン製の矩形容器（縦27.5 mm,横27.5 mm,深さ8.2 mm）に，摺り切りまで充填した．充填の際には，気泡や材料の充填むらが生じないように注意し，できる限り均一に充填した．容器に充填した材料は，表面をナイフで丁寧に成形し，これを試料とした．試料は，各水分量につき，１個作成した.試料の湿潤密度，湿潤土壌面密度，含水比，体積含水率，水分飽和度は，試料容器の内寸法，軟X線撮影直後および炉乾燥後の試料の全質量から，試料全体の値として求めた.
3.2軟X線画像法による解析
作成した試料は，ソフテックス社製軟X線照射装置DCTS-7003およびフジフイルム社製工業用X線フィル△ IX FRを用いて軟X線撮影した．撮影方法は，造影剤を使用しない単純撮影とした．照射条件は，管竜圧40 kV，管電流1.5 mA，照射時間60 s，FFD 500 mmの一定値に設定した．撮影したフィルムは，ニックス社製自動現像機Hi-RHEIN RH-9001を用いて現像した．現像条件は，現像液温度28 °C，現像時間180 sに設定した.フィルム上に現像された試料影像は，エプソン社製フラットベッドスキャナGT-X750および同社製スキャナドライバEPSON Scan ver.3.24Jを用いてデジタル画像化した．デジタル化の手順は，既報（廣住ら, 2011a）に準じた．スキャン条件は，16ビットグレースケール， 1200 dpi（画素寸法0.0212 mm × 0.0212 mm），アスペクト比1 : 1とした．また，スキャナが持つ，ダイナミックレンジやガンマ値などに対する自動補正機能はすべて停止した.デジタル化した試料影像は，試料中央を中心とする一:辺 1248 pix  (26.4 mm)の正方形に切り抜き，これを「軟X線画像」とした．軟X線画像に含まれる画素濃度は，黒を最小値の0，白を最大値の1とし，その間を65,535段階に離散化した「濃度階調値」として扱った．この濃度階調値は，0に近いほど軟X線の透過量が多いことを示す.軟X線画像は，Scilab-4.1.2（Digiteo, 2013）およびSIP-0.4.0 (Fabbri, 2012)を用いて解析した．画像解析では，軟X線画像に含まれる全画素の濃度階調値に対する平均値（以下,「平均階調値」とする）および標準偏差(以下，「嗜調標準偏差」とする）を求めた.画像解析によって得られた平均階調値は，(7)，(8)式に代入し，含水比および体積含水率の推定値を求めた.そして，推定値と実測値を比較した．このときの計算でll, ρw = 1 (Mg m-3), t = 0.0082 (m)とした. ρsは,各材料の値を用いた.推定値の適合度の判断には，RMSE（Root Mean Square Error)を測定範囲に応じて補正したNRMSE (Normalized RMSE）を用いた.  RMSEおよびNRMSEは次式で定義される.  RMSEおよびNRMSEは，その値が小さいほど，実測値に対する，推定値の適合度が高いことを示す.
ここで，nは測定数，f,は推定値，x,は実測値， xmaxは実測値の最大値， ×minは実測値の最小値である.
4.結果と考察
4.1水分飽和試料の選定
本論の方法で作成した試料のうち，水分飽和状態にあるものを選定するため，含水比ω（kg kg−1）と水分飽和度S (m³ m−³)の関係を調べた(Fig. 1).カオリンおよびベントナイトのいずれの材料でも，ωの増加とともに，Sは増加した．水分飽和状態に達する含水比ω sat（kg kg-1）は，カオリンではω sat = 0.35,ベントナイトではω sat = 1.12であった.  ω ≥ ω satでみられたSのぼらつきは，試料の厚さや封入空気のぼらつきなどによると考えた.以上のことから，本論では，ω ≥ ω satの試料を水分飽和訳科として選定し，これ以降，この試科を用いて検討を行った. 4.2選定した水分飽和試料における水分量と湿潤密度の関係の確認選定した水分飽和試料で，本論の推定原理で示した水分量と湿潤密度の関係が成り立つことを確認するため,含水比ω（kg kg-¹）と湿潤密度ρ t （Mg m-³）の関係を調べ，推定原理で示した両者の関係式から求めた理論値と比較した(Fig. 2).まず，ωに対するρ tの理論曲線を求めるため，（1）式をωの関数として整理しρを次式で表した.
そして，（11）式に，ρ w = 1（Mg m − 3），各材料のρ s (Mg m-³)を代入し, ωに対するρ tの理論曲線を求めた. ωおよびρ tの関係を調べると，カオリンおよびベントナイトのいずれの材料でも，ωの増加とともに，ριは減少した. ωおよびρ ,の実測値を（11）式から求めた理論曲線と比較すると，いずれの材料でも，実測値にばらつきはみられるものの，理論曲線は実測値の傾向をよく捉えた.以上のことから，選定した水分飽和試料における水分量と湿潤密度の関係は，本論の推定原理で示した両者の関係と概ね一致することを確認できた. 4.3試料内部の充填密度のばらつき試料内部の充填密度のぼらつきを確認するため，含水比ω (kg kg-¹)と階調標準偏差σg1の関係を調べた(Fig. 3).カオリンでは，ωの増加とともに， σ 1は減少した.そして，ω ≈ 0.7で，σ 1 ≈ 0.01付近に収束した．一方，ベントナイトでは，σε1は，ωによって大きく変化せず， σ gl ≈ 0.01であった.以上のことから，試料が水分飽和状態にあるとき，試科内部の充填密度のばらつきは，カオリンでは水分量の増加とともに大きくなること，ベントナイトでは水分量と明瞭な関係はみられないことがわかった. 4.4水分飽和試料における湿潤土壌面密度の測定水分飽和試料において，平均階調値から湿潤土壌面密度を測定できることを確認するため，試料の水分状態と7軟X線の透過量の関係が，推定原理で示した内容と一致することを確認した.そこで, ω ≥ ω satの試料における,平均階調値gと湿潤土壌面密度ρ At  (kg m-²)の関係を調べ，ω ≈ 0の試料と比較した（Fig. 4). ω ≈ 0におけるglとPAtの関係は，既報（廣住ら, 2012）の平均階調値と土壌面密度の近似式において，土壌面密度をPatとみなすことで求めた. ω ≥ ω satの試料における，glとpatの関係を調べると，カオリンおよびベントナイトのいずれの材料でも, PAtの増加とともに，gIは増加した．そして，ω ≥ ω satの試料でも，ω ≈ 0の試料と同様に， ρ atはg lの一次関数として近似できた．この近似式の決定係数r²は，いずれの材料でも、r 2 > 0.9であった．したがって，水分飽和訳科でも，乾燥状態にある試料と同様に，平均階調値と湿潤土壌面密度に一価関係があること，両者の関係は一次関数でよく近似できることを確認できた. ω ≥ ω satとω ≈ 0での軟X線の透過量の違いを調べると，いずれの材料でも，ρ αが等しいとき，ω ≥ ω satにおけるglは，ω ≈ 0におけるglに対して，小さかった。すなわち，湿潤土壌面密度が等しいとき，水分飽和試料は，乾燥状態にある試料に比べて，軟X線の透過量は大きいことを確認できた．これは，推定原理で示した内容と一致した.以上のことから，水分飽和試料の軟X線の透過に関する性質は，推定原理で示した内容と一致することを確認できた．そして，水分飽和試料の湿潤土壌面密度を，平均階調値から測定できることを確認できた. 4.5軟X線画像法による含水比および体積含水率の推定水分飽和試料において，本論で示した推定式を用いて，平均階調値から水分量を推定できることを確認するため，平均階調値gIと，含水比ω（kg kg-1）および体積含水率θ（m³ m−³）の関係を調べ, (7), (8)式を用いてglから求めた推定値と比較した (Fig. 5,  Fig. 6).カオリンおよびベントナイトのいずれの材料でも、 ωおよびθの増加とともに，glは減少した．この傾向は, (7), (8)式と一致した.実測値に対する推定値の適合度を調べると，いずれの材料でも，含水比ではNRMSE < 0.1,体積含水率ではNRMSE < 0.2であった．以上のことから，本論で示した推定式を用いることで，平均階調値から含水比および体積含水率を精度よく推定できることを確認できた.カオリンおよびベントナイトにおいて，土壌面密度の平面分布を測定するとき，粒子同士の干渉や雑音の混入などを考慮すると，その測定寸法は一辺0.1 mmの正方形が最適である（廣住ら, 2012). 湿潤土壌面密度の測定においても同様であるとすると，本論で示した水分量の推定法でも同等の空間分解能をもつと考えられる.本論では，材料として，膨潤性の異なるカオリンおよびベントナイトを供した．その結果，材料によって推定精度は異なるものの，いずれの材料に対しても，本論で示した水分量の推定法を適用できた．このことから，本論で示した推定原理は，さまざまな土壌に適用可能であることが期待できる.
5.おわりに
本論では，軟X線面像法を用いて，水分飽和状態にある粘土の水分量を推定する方法について検討した．そこで，粘土の水分量と湿潤密度との関係に着目した推定原理に基づき，試料の軟X線画像の平均階調値から含水比および体積含水率を推定する計算式を導いた．そして，カオリンおよびベントナイトを用いた実験を行い，推定式の妥当性を検証した．その結果，この推定式を用いて求めた含水比および体積含水率は，実測値とよく一致することが確認できた．以上のことから，軟X線画像法を用いて，水分飽和状態にある粘土の水分量を精度よく推定できることが確認できた．今後は，粘土以外の土壌や，水分不飽和状態にある土壌に対して，軟X線画像法を適用する方法について検討する.本論で実施した実験では，三重大学大学院生物資源学研究科および同学部流域保全学教育研究分野の古谷啓氏，原田寛氏および杉浦麻菜美氏に，ご協力いただいた.また，本論の執筆にあたって，平成25年度三重大学若手研究プロジェクトの支援を受けた．ここに謝意を表する. Digiteo (2013): Home-Scilab. Available at http://www.scilab.org/ products/scilab/. (December 20th, 2013)土壌物理学会編(2002):新編土壌物理用語事典. pp. 44–45,楽賢堂,東京. Fabbri, R. (2012):  SIP — Scilab Image Processing Home- page. Available at http://siptoolbox.sourceforge.net/. (Decem- ber 20th, 2013)ファイトテクノロジー研究会(2002):ファイテクHow toみる·きく・はかる—植物環境計測—. pp. 94–99, 171–175,楽賢堂,東京.廣住豊一(2013):土壌基質構造の測定法の開発とその物理的性質の評価.三重大学大学院生物資源学研究科紀要, 39: 1–35.廣住豊一,黒澤俊人,成岡 市(2011a):土壌構造評価のための敏X絵画像法—軟X絵画像法の開発とその適用例—.土壌の物理性, 119: 3–15.廣住豊一,黒澤俊人,成岡 市(2011b):土壌構造評価のための敏X線画像法—ガラスビーズおよび砂の粒径測定—.土壌の物理性, 119: 17–28.廣住豊一,黒澤俊人,成岡 市(2012):土壌構造評価のための敏X線画像法—微細粒試料の「土壌面密度」—.土壌の物理性, 122: 3–14. MacGillavry, C.H. and Rieck, G.D. (ed.) (1968): International ta- bles for X-Ray crystallography vol. III —Physical and chem- ical tables, pp. 157–200, International Union of Crystallogra- phy, The Kynoch Press, Birmingham.森也寸志,渡辺紹裕,丸山利輔(1997):フーリエ変換を用いた土壌粗開除の構造解析.農業土木学会論文集, 187 (65-1): 49–57.中西友子,古川純,松林政仁(1999):中性子線による根–土壌系の水のCTイメージング.土壌の物理性, 82: 29–33. Nakashima, Y., Mitsuhata, Y., Nishiwaki, J., Kawabe, Y., Ut- suzawa, S. and Jinguuji, M. (2011): Non-destructive analysis of oil-contaminated soil core samples by X-ray computed to- mography and low-field nuclear magnetic resonance relaxom- etry: a case study. Water, Air, & Soil Pollution, 214: 681–698.成岡 市(1987):軟X線映像による土壌孔隙の立体計測法.農業土木学会誌, 55(9): 29–35.日本アイソトープ協会編(1992):放射線・アイソトープ講義と実習, pp.18–37,丸善,東京.徳永光一,成岡 市,深谷高俊(1984):重液浸入法の開発とそれによる土壌問隙の敏X線透写像についての考察— X線透写像による土壌と開隙に関する研究（I）—.農業土木学会論文集, 114: 61-68.本論では，軟X線画像法を用いて，水分飽和状態にある粘土の水分量の推定を行った．本論では，水分飽和状態にある粘土の水分量と密度の関係に着目した．粘土が水分飽和状態にあるとき，水分量は，湿潤密度から算出できる．粘土が乾燥状態あるとき，乾燥密度は，軟X線画像の平均濃度階調値から測定できる．湿潤密度も同様に平均濃度階調値から測定できるとすると，水分飽和状態にある粘土の水分量も同様の方法で推定できる．実験には，水分飽和状態にあるカオリンとベントナイトの軟X線画像を用いた．そして，軟X線画像から推定した含水比および体積含水率を，実測値と比較した．その結果，推定値は，実測値とよく一致した．以上のことから，軟X線画像法を用いて，水分飽和状態にある粘土の水分量を推定できることが明らかになった.キーワード:軟X線画像法，湿潤密度，含水比，体積含水率，粘土独立行政法人　農業環境技術研究所インベントリーセンター共同開発土壌の物理性（三相分布）の測定は、感覚的な土づくりをより科学的に行う目安を与えてくれます。簡便で精度の高い試料採取を行い定期的な土壌の物理性モニタリングを行うことで、保水性、通気性のバランスが取れた土づくりを行うことができます。主な特徴●従来の1個用コアサンプラーHSC-5を改良し1 0 0mlのコアを4ヶ使用し垂直方向に連続した土壌の採取ができます。 ●本体を回転させながら押し込んでいくことで、圧密や破壊の少ない状態で行うことで、保水性、通気性のバランスが取れた土づくりを行うことができます。製造販売元社　〒114-0024　東京都北区西ケ原1-46-16本営業部 TEL 03-3918-8111 FAX 03-3918-8119千葉　営業所　TEL 0438-64-0800 FAX 0438-64-0820つくば営業所 TEL 029-840-1250 FAX 029-840-1255弊社ホームページ  www.fujiwara-sc.co.jp
中石克也¹・大井節男1 Settling velocity of high-density clay suspension and effects of vertical channel formation Katsuya NAKAISHI¹ and Setsuo OOI¹ Abstract: The effects of channel formation on settling ve- locity have not yet been clarified for high-density clay sus- pensions.  In this study, we examined the effects of ver- tical channel formation conditions on channel shape and channel flow rate by a method where artificial bubbles were passed upward through a column containing a sus- pension of kaolinite. Specifically, settling velocity, chan- nel diameter, and channel number density were measured by photographic methods.  These data were used to cal- culate channel flow rates, which were then compared with the values expected for Hagen-Poiseuille flow.  At a high solid concentration (1.1 % ～ 4.0 % by volume), vertical channels did not form unless artificial bubbles were ap- plied, because the suspension became highly viscous. The number of channels formed by applying bubbles decreased sharply with increasing solid concentration, whereas verti- cal channel diameter increased with increasing solid con- centration.  As a result, there was a peak settling velocity at a solid concentration of 2.2 % by volume.  Under con- ditions without structural force, the relation was examined between measured diameter and flow rate diameter (i.e., the mean of diameter to the 4th power) calculated from set- tling velocity using Darcy's law and the Hagen-Poiseuille equation.  The calculated diameter of channels formed by artificial bubbles agreed well with the measured diameter at low solid concentration (< 2.2 %), but was lower than the measured diameter at high solid concentration ( > 2.2 %). These results show the importance of structural force in high-density clay suspensions. Key Words : settling velocity, vertical channel, kaolinite suspension, Hagen-Poiseuille flow, bubble rise粘土懸濁液の沈降特性に関する研究はこれまで数多くなされているが，それらの内容は主に沈降体積から微視的疑集構造を推定すること（例えばMelton and Rand, 1976; van Olphen, 1977）や沈降体積の時間変化から沈降様式をいくつかのパターンに分けることで，定性的に沈降現象を説明していることである（Imai, 1980, 1981).一方，凝集懸濁液の沈降に関する最近の研究は，フロックに着目して沈降管の壁面とフロックの間で生じる流体抵抗が単一フロックの沈降速度に及ぼす効果（Lall et al., 1989; Becker et al., 1996; Chhabra et al., 2003; Arsenijevic et al., 2010）や疑集過程における沈降粒子の構造について調べたもの（Allain, et al., 1995, 1996; Gonzalez, 2001; Gonzalez et al., 2004),塩濃度, pH,高分子添加によるフロック構造の変化と沈降速度への影響について論じた研究（Watts et al., 2000; Nasser and James, 2006; Akther et al., 2008; Kim and Palomino, 2009; Bessho and Degueldre, 2009)などが数多くみられる. しかしながら,試料濃度の増加にともなって無数の疑集粒子（フロック）が相互に干渉しながら沈降したり，フロック同志が連結してネットワークを形成するような高い濃度領域における界面沈降に関する理論的研究はほとんど見られない.そのような中で，沈降開始時から急速な沈降を示す希薄な試料濃度から，試料濃度の増加にともなって沈降初期に非常に遅い界面沈降を示し，経過時間にともなって突然急激な沈降現象が生じる領域までの沈降現象については，ある程度定量的に取り扱われている．すなわち，Michaels and Bolger（1962）と三分一ら（1987）は, Richardoson and Zaki（1954）の提案した剛体球の干渉沈降における界面沈降速度式を疑集粘土懸濁液に拡張して適用し，試料濃度と初期沈降高さが界面沈降速度に及ぼす影響について解析を行った．さらに，中石らは凝集粘土懸濁液の沈降現象をフロック沈降として捉え（Kuroda et al., 2003)，無数のフロックが互いに干渉しながら沈降する界面沈降現象を沈降界面からの透水現象と等価であるとみなし，フロック構造に自己相似則を取り入れた界面沈降速度式を提案した（Sekiguchi et al., 2004; Ooi et al. 2007).これらの研究によって，希薄な試料濃度から比較的濃厚な試料濃度領域における界面沈降現象のメカニズムをフロックモデルに基づいて説明できるようになるとともに，界面沈降速度とフロック構造の試料濃度依存性についても定量的に評価できるようになった．しかしながら，さらに濃厚な濃度領域における界面沈降特性については，現象論的に圧密沈降として定義しているだけであり(Imai, 1980, 1981),そのメカニズムについてはほとんど論じられていない.本研究では，1/100 mmの精度で計測が可能な3次元読取顕微鏡にカメラを取り付けてモニターに接続し，拡大した画像から界面沈降速度の計測と沈降過程における懸濁層の詳細な観測を行った．その結果，濃厚な試料濃度において，これまでのモデルの予想に反する異常な沈降現象が生じ，同時に鉛直流路が形成されていることを見出した．さらに，鉛直流路を上昇する粘性流の解析を行うことによって，このような濃厚凝集懸濁液における異常な界面沈降のメカニズムを明らかにした.供試試科として，極めて純度の高い入来産カオリナイトを用いた.  6 % H2O2溶液による有機物処理を行った後, Na型粘土を作製するため, 1 mol L-1のNaCl溶液で2回洗った．その後，懸濁水の過剰なNaCl濃度を低下させるために，上澄み液のEC値が100 μS cm− 1 （NaCl溶液10−4 mol L−1）程度に低下するまで蒸留水で水洗いを繰り返した．石英などのシルト分を取り除くために，懸濁液のpHを10に調製して安定した分散状態をつくり,沈降法を用いてストークス径で3 μm以下の粒子を採取した．さらに，採取された懸濁液を濃縮するために，遠心分離機にかけて粘土画分を沈殿させて上澄み液を捨てた．この濃縮試料に蒸留水，NaCl溶液，NaOH溶液を加えて，カオリナイト懸濁液の体積濃度を1.1 ～ 4.0 %の範囲，バルク溶液のNaCl濃度を0.2 M，pHを10に調製した．この溶液条件において懸濁層と上澄み液の間に明瞭な界面が形成され，上澄み液の部分はほぼ透明で濁りは見られなかった.界面沈降実験に内径63.5 mm，容量300 mLのトールビーカーを沈降管として用い，2.2.2で述べるような二つの撹拌方法で撹拌した後，すばやく静置し測定を開始した．界面高さの計測は，1/100 mm精度の読取顕微鏡を用いて行った．肉眼で直接読み取ると誤差が出る可能性が大きいので，読取顕微鏡の接眼部にカメラを取り付けて解像度の高いモニターに接続し，拡大された画像上で界面沈降高さを１分間隔で読み取った．なお，粒子の沈降は温度の影響を強く受けるので，ビーカー内の懸濁水の温度を一定に保てるように， 25 °Cに設定された恒温室内で測定を行った.撹拌は，以下に示す懸濁層に気泡を混入させる方法とさせない方法の二つの方法で行った．なお，異なる撹拌を行う前に懸濁試料を均一にするために，５分間超音波照射して試料を分散させ，25 °Cの恒温水槽内に1時間程静置した後，懸濁液の温度を25 °Cに設定した.フロック懸濁層へ気泡を混入させる撹拌は，沈降容器上面をパラフイルムでしっかり覆って懸濁水が漏れないようにして水面との間に空気を封入し，転倒撹拌によって行った．このときの空気封入量は，およそ43 cm³程度である．転倒撹拌は１分間で20回行い，撹拌後直ちに測定を開始した．この方法は，Michaels and Bolger（1962）を始め多くの沈降実験で行われている一般的な撹拌方法であり，以後転倒撹拌と呼ぶ．一方，懸濁層への気泡混入が起こらない撹拌は，基本的には空気混入の場合と同等になるように転倒撹拌によって行った．しかしながら，封入空気を除去して転倒撹拌を行った場合，懸濁液を均質に撹拌することができないことから，以下のように工夫した．まず，ビーカー内の懸濁液中にスターラー (攪拌子:直径6.3 mm,長さ30 mmの円柱状）を3個投入し，小孔付きのゴム栓をビーカー上部口に取り付け，液面とゴム栓の間に含まれる空気を抜きながら栓を静かに押して水面まで接触させた．その後，上で述べたように，5分間超音波照射して試料を分散させ，25 °Cの恒温水槽内に1時間程静置した後，1分間で20回の転倒撹拌を行い，直ちに測定を開始した．以後，この撹拌方法をスターラー撹拌と呼ぶ。なお，スターラーを投入することによる懸濁液面の上昇は0.8 mm程度であったことから，界面高さの補正は行わなかった.以上のように流路形成の有無と懸濁層濃度の均質化のために二つの撹拌方法を用いたが，基本的には空気とスターラーを利用した転倒による撹拌であり，超音波撹拌に比べて破壊力は非常に小さいことから，フロックの大きさや構造に与える影響はほとんどないものと考えられ鉛直流路の確認並びに流路数と流路径の測定は，沈降界面上面と懸濁層側面の観測に基づいて行った．具体的には，測定終了直後の沈降界面上面をデジタルカメラで撮影し，画像を拡大して流路数と流路径を計測した．また，側面の流路径は，沈降過程において読取顕微鏡に接続したモニターに映し出された懸濁層側面の拡大画像から読み取って測定した. Fig. 1に示すように，疑集フロック懸濁液の界面沈降特性は試料濃度に大きく依存して変化する（Sekiguchi et al., 2004). 希薄な体積濃度では，沈降開始直後から急激な界面の低下（急速沈降）を引き起こす.試料濃度が増加すると，始めに非常に緩やかな界面沈降（緩速沈降）現象が表われ，ある程度の時間経過を経て急激な沈降が生じる．固体濃度が増すにつれて緩速沈降継続時間が長く続き，その後急速沈降に転じる．このような界面沈降の特徴から推察すると，さらに固体濃度が増すと緩速沈降過程のみが現れ，もはや急速沈降が起こらなくなることが予測される．しかしながら，空気混入のある転倒撹拌による界面沈降現象では、実際にはFig. 2に示すように体積濃度が1.1 %を越える領域になると，体積濃度の増加にともない界面沈降速度が増加するという，今までのモデルの予測に反する異常な現象が現れる. Fig. 3を見ると，この特異な沈降現象は体積濃度が2.8 %付近まで続くことがわかる．さらに，図から体積濃度2.4 %付近で界面沈降が最大となり，その後固体濃度の増加にともない沈降が起こりにくくなっていくことがわかる.一方，懸濁層内への気泡混入の起こらない，スターラー撹拌による界面沈降高さと時間の関係をFig. 4に示す.経過時間に対する界面沈降高さの変化は極めて微量であり，沈降現象の特徴は転倒撹拌に比べて大きく異なっている．変化の様子を見やすくするため，代表的な体積濃度の値を載せたが，測定された全ての試料濃度領域において同様の結果が得られた.沈降実験終了直後に界面上面を観察すると，転倒撹拌では懸濁層に流路のような穴が数多く見られ，側面からの観測によって流路の形成が確認された.一方,スターラー撹拌による界面沈降においては，懸濁層の界面上面及び側面の観測結果から流路の出現は全く見られなかった. Photo 1は，転倒撹拌による懸濁層の界面上面と側面を写したものである．界面上面に多数の黒い点が見えるが，それらは気泡によって作られた流路であり，側面から見ると鉛直方向に発達した流路を形成していることがわかる．一方，スターラー撹拌では，このような流路形成は全く見られなかった．このことから，鉛直流路は懸濁層に混入された気泡によって発生し，流路形成は沈降容器内に封入された空気が撹拌時に懸濁層に混入することによって生じることがわかる.転倒撹拌及びスターラー撹拌による界面沈降速度は, Fig.  2 ～ Fig.  4の沈降曲線に基づいて求めた.転倒撹拌の界面沈降速度は，Fig. 2, 3に基づいて沈降開始時から30分間に起こる急激な界面沈降の平均速度を用いた.スターラー撹拌による界面沈降高さの変化はわずかであり，沈降曲線はおよそ直線的に変化するので(Fig. 4),その勾配から界面沈降速度を求めた. Fig. 5に転倒撹拌とスターラー撹拌の界面沈降速度と体積濃度の関係を示す．流路が形成される転倒撹拌の界面沈降速度は，体積濃度Φが増加するにつれて大きくなっていき，Φが2 %付近でピークに達した後，さらにΦの増加にともなって沈降速度は急激に減少する．流路が形成されないスターラー撹拌の界面沈降速度は，体積濃度Φの増加にともなって減少していくが，測定された試料濃度領域で転倒撹拌に比べて極めて低い値になっていることがわかる.これらの実験事実は，流路形成が界面沈降速度を促進させる要因であることを明瞭に示している.界面上面から写した体積濃度1.8 %と2.8 %の流路の様子をPhoto 2に示す．写真から明らかなように，流路数は体積濃度の低い試料の方が多く，流路径は体積濃度の高い試料の方が大きくなっている．Photo 2には体積濃度1.8 %と2.8 %の例を示したが，全ての体積濃度について画像から流路数と流路径を測定し，流路数と体積濃度の関係をFig. 6に，沈降界面上面から見た流路径と体積濃度の関係をFig. 7に示す.  Photo 2及びFig. 6, 7から，体積濃度の増加にともなって流路数は急激に減少していくが，流路径は逆に大きくなっていくことがわかる。このような現象は，懸濁液の固体濃度と粘度の関係に起因して生じる．すなわち，懸濁液の体積濃度が高くなるにつれて粘度が上昇するため，懸濁層内に混入した気泡が沈降界面に向って上昇しにくくなる．その結果，体積濃度の増加にともない流路が形成されにくくなり,流路数が著しく減少する．さらに，高粘度になるにつれて，浮力の強い大きな径の気泡だけが懸濁層内から沈降界面に向けて上昇して流路をつくるため，流路径が大きくなる．なお，気泡によって形成される流路径は懸濁層側面と沈降界面上面の出口とで異なる可能性がある．そこで，沈降界面上面から見た流路径（界面径）と沈降容器の側面から見た流路径（側面径）を比較するために，体積濃度ごとに界面と側面の流路径を測定し，両者の関係をFig. 8に示す. 図からわかるように，沈降界面上面と側面の流路径がほぼ一致していることから，気泡によって形成される流路に異方性は見られず，流路径の形状はおよそ円管であることを示している.既に3.3で述べたように，濃厚凝集懸濁液の沈降は，流路内を水が通って沈降界面から流出することによって促進される(Fig. 5).しかしながら，Fig. 5の結果のみからでは，流路を通って界面から流れ出る水量と沈降速度の関係が定量的に明らかにならない．そこで，流路内を上昇する粘性流の解析を行うことによって，鉛直流路を流れる流量が界面沈降速度にどのように寄与するのかを詳細に検討する．実験結果に基づいて，鉛直流路が形成されていないフロック懸濁層の界面沈降速度は極めて遅いため(Fig. 5),鉛直流路壁面からの透水はほぼ無視できる，さらに気泡によって形成される鉛直流路の形状はほぼ円管と見なせること(Fig. 8)から，この流路を上昇する粘性流にHagen-Poiseuilleの法則を適用して，沈降過程における流路内の流量を求める. Hagen-Poiseuille則によれば，円管内を流れる流量は次式で表わされる.
ここで，qcは流量(m³ s−¹)，μは水の粘性係数(Pa · s)， dςは管路径(m)，Gは圧力勾配(Pa m-1)である．式(1)は管路一本当たりの流量を求める式なので，N本の管路に対する流量Q。は以下のようになる.
圧力勾配Gについては，以下のようにして算定する．厚さΔZの懸濁層に発生する圧力差ΔPは，浮力を差引いた粒子の自重によって生じ，次式で表わされる.
上式で，ΔPは懸濁層ΔZ間の圧力差(Pa m-2)，ρ sはカオリナイト粒子の密度（kg m-3), ρ wは水の密度（kg m-³)，gは重力加速度(m s-²)，φはカオリナイト粒子の体積濃度，ΔZは懸濁層の厚さ（m）である．圧力勾配Gは圧力差ΔPを懸濁層の厚さΔZで除して
となる．式（4）は浮力を除いた自重が圧力差として働いたときの圧力勾配である．沈降過程において懸濁層と壁面との摩擦によるせん断抵抗力τ,及び土粒子間の接触による支持力σが作用すると，その分だけ圧力差が減少する。壁面摩擦抵抗力τについて詳細に調べた結果，ｔは界面沈降速度に依存し，非常にゆっくりとした綾速沈降でない限りほぼ無視できることがわかっている(Nakaishi et al., 2012). また，沈降に伴う濃縮によって懸濁層の体積濃度が変化すると考えられるが，急速な界面沈降が生じる領域では，懸濁層の密度はほとんど変化しないことが実験的に確かめられている（Michaels and Bolger, 1962).本論文では沈降開始直後から生じる急速な界面沈降の領域について調べていることから，これらのことを踏まえて鉛直流路を流れる流量の算定にτ及び土粒子間の接触による支持力σの影響を無視した最大圧力勾配（式（4））を用いることにする．さらに，この最大圧力勾配を式(2)に代入することによって, τとσによる抵抗力を無視した最大流量Q。が得られる.質量保存則より沈降界面から流出する流量は，沈降容器の断面積に界面沈降速度を掛けた値に等しくなる．また，沈降界面の断面積に対する全ての流路の断面積の割合は極めて小さいことから，全鉛直流路からの流出量は流路が形成されていないときの界面上面からの流出量を差し引くと，次式で表わされる．
ここで，Qmは形成されたすべての鉛直流路から流出する流量(m³ s−¹)，Aは沈降容器の断面積(m²)，Vは流路が形成されているときの界面沈降速度(m s-1), V 0は流路が形成されていないときの界面沈降速度（m³ s−¹)である．さらに，Qmを鉛直流路1本当たりの流量qm (m³ s−¹)に換算すると，次式が得られる.
(6)以上より，qmは沈降容器の断面積と各々体積濃度での界面沈降速度V，V 0 ,及び流路数Nを代入して求められる。なお，空気混入による撹拌とスターラー撹拌とでは撹拌方法が異なるものの，2.2.2で述べたように基本的には転倒撹拌であることから，両者の撹拌方法によってフロックの構造に大差はないものと見なせる.よって, Voにはスターラー撹拌による流路形成のない界面沈降速度を用いることにする.界面沈降を引き起す主要因が鉛直流路内を流れる粘性流によるものとすれば，式（6）で得られるqmと式（1）で得られるqc，あるいは式（5）で得られるQmと式（2）で得られるQ。は等価になるはずである．したがって， qcとqmまたはQcとQmを求めて両者を比較することで，流路形成が界面沈降速度に及ぼす効果を検討すればよいことになる．しかしながら，式（1）または式（2）よりqc,  Qcを算定するには鉛直流路径dcが必要なことから，ここではqm = qc (Qm = Qc)の関係が成立するものと仮定してdcを算定し，実測流路径dmと比較することで鉛直流路内の流れと界面沈降速度の関係を定量的に評価することにする.各々体積濃度における界面沈降速度及び流路数のデータ（Fig. 5, 6）に基づいて式（6）よりqmを算定し，qm = q。として式（1）,（4）を用いて流路径d。を求める.得られたdc値は，界面沈降速度から算定した任意の体積濃度における平均流路径であり，ここでは流速流路径と呼ぶことにする．一方，実測流路径dmについては，体積濃度ごとに沈降界面上面から計測した全ての流路径の4乗平均から算出した.  Fig.  9に，流速流路径d。と実測流路径dmとの関係を示す. 同一体積濃度で沈降実験を３～５回ほど繰り返し行っていることから，それらの実測流路径と流速流路径をすべて図にプロットした.また，図中の直線は，dcとdmの等しい点を結んだものである. Fig. 9からわかるように，dmとdcの値は，体積濃度が2.2 %より低い濃度の懸濁層に形成される0.3 mm以下の流路径でほぼ一致する．しかしながら，体積濃度が2.2 %を越えると，流速流路径d。は実測流路径dmよりも著しく小さく見積もられ，体積濃度の増加にともなってわずかばかりの増加を示しているに過ぎない.この事実は，体積濃度が1.1 % ～ 2.2 %の領域における特異な界面沈降は，圧密現象などではなく気泡によって形成された鉛直流路の流れによって引き起されることを示している．体積濃度が2.2 %を越える領域においては，懸濁液の粘度が大きくなることから浮力の大きい大径の気泡によってのみ鉛直流路が形成されるため，流路数は激減し流路径は大きくなる（Photo 2, Fig. 6, 7).さらに，流路内の流れを支配する圧力勾配Gは，体積濃度の増加に伴って土粒子間の接触による支持力が大きくなるため，式（4）で得られる最大圧力勾配よりも大きく減少する．その結果，鉛直流路内を流れる流量は極端に少なくなり，界面沈降速度は著しく抑制される（Fig. 5参照).したがって，Fig. 9に示すように，体積濃度の増加にともなって流速流路径d。はほとんど増加せず，実測流路径dmのみが大きくなる現象が現れ，界面沈降速度は流路径や流路数による影響をほとんど受けないことがわかる，このように，体積濃度2.2 %を境に界面沈降現象の違いが明瞭に現れることは興味深い現象である．流動現象から見ると体積濃度2.2 %付近は界面沈降が大きく変わる力学的な転移点であり，降伏現象として捉えることができる.本研究では，体積濃度1.1 %以上の濃厚な疑集カオリナイト懸満液における特異な界面沈降特性のメカニズムを明らかにするため，一般的に行われている転倒撹拌と空気混入のない撹拌の二つの方法を用いて，高い精度での沈降速度の計測と気泡によって形成される流路の観測を行った．その結果，固体体積濃度が1.1 %を越える領域における界面沈降速度は，鉛直流路の有無によって大きく異なることがわかった．すなわち，従来から広く用いられている撹拌方法である転倒撹拌では，気泡が発生することによって懸濁層内に鉛直流路が形成され、その存在が高い試料濃度にもかかわらず界面沈降を促進させる働きをしていることがわかった．この実験事実を定量的に評価するため，Hagen-Poiseuilleの法則に基づいて鉛直流路を上昇する粘性流の解析を行った結果，平均流路径が0.3 mm以下での界面沈降速度はほぼ流路内を流れる流量によって決まることがわかった．このことは，流路径が0.3 mm以下に相当する体積濃度1.1 ～ 2.2 %の領域における疑集カオリナイト懸濁液の界面沈降は,鉛直流路の流れに支配されることを示している．体積濃度が2.2 %を越えると，界面沈降速度は試料濃度の増加に対して急激に減少し，鉛直流路内の流れはほとんど見られなくなる．このような現象は，鉛直流路内を流れる粘性流を支配する圧力勾配が急激に小さくなることに起因する．すなわち，体積濃度が2.2 %以上の濃度領域(流路径0.3 mm以上)になると，土粒子間の接触による支持力が強く作用するため，自重（浮力を除く）による懸濁層の圧力差が著しく低下し，流路内を流れる流量は少なくなるものと考えられる．今後，濃厚な緩集粘土懸濁液の沈降特性についてより詳細に研究を進め，固液分靡の効率化など技術的開発に繋げていきたい.本研究は，茨城大学農学部物質動態工学研究室祖父江亮介，鈴木由紀両氏の協力をいただいて行われ，科学研究費補助金(基盤研究(C)，21580292)の補助を受けた.ここに記して謝意を表します. 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European Journal of Soil Science, 51: 305–311.流路の形成が界面沈降速度に及ぼす効果については，これまで明らかにされていない．ここでは，体積濃度が気泡上昇によって形成される鉛直流路の形状や流路内を流れる流量に及ぼす効果を検討した.具体的には，読取顕微鏡に接続されたモニターに映し出された画像から界面沈降速度，流路径，流路径数を測定した．さらに，これらのデータに基づいて流路内を流れる流量を算定し，Hagen-Poiseuille式から求めた流路の流量と比較した．得られた結果は以下の通りである．固体体積濃度1.1 ～ 4.0 %では，人工的に気泡上昇させないと鉛直流路が形成されなかった．固体濃度の増加にともない，鉛直流路数は著しく減少するが，一方流路径は増加する．その結果として，体積濃度2.2 %で界面沈降速度のピークが見られた．次いで，土粒子間の接触による支持力の効果が無視できるとして，体積濃度ごとにHagen-Poiseuille式を用いて沈降速度から算定した平均流路径（流量径）と実測径との関係を比較した.体積濃度2.2 %以下の低い固体濃度では，気泡上昇流による流路径は実測径とほぼ一致したが， 2.2 %を越える高い固体濃度では算定された流量径は，実測流路径より著しく小さくなった．この事実から，土粒子間の接触による支持力の重要性が示された. ード：界面沈降速度，鉛直流路，カオリナイト懸离液，Hagen-Poiseuille流れ，気泡上昇多雪重粘土地帯の地下水位制御システム圃場における不耕起V溝直播水稲–冬作大麦–大豆 2年3作体系下での水・窒素・リン・懸濁物質の流出鈴木克拓¹・大野智史¹・谷本　岳¹,2 Discharge of water, nitrogen, phosphorus and suspended matter from clayey fields with a water table management system in a region with heavy snowfall during a two-year system of the V-furrow no-till direct seeding rice – winter barley – soybean triple cropping Katsuhiro SUZUKI¹, Satoshi OHNO¹ and Takeshi TANIMOTO¹,² Abstract: To improve the grain self-sufficiency ratio in Japan, application of the rice – winter barley – soybean triple-cropping two-year system to clayey paddy fields is required in a Hokuriku region with heavy snowfall in win- ter.  The clayey soils are hardly drained because of the low hydraulic conductivity; besides, the soils have limited amount of available water. The FOEAS (Farm-oriented en- hancing aquatic system) water table management system was developed to overcome these problems.  We inves- tigated the discharge of water, nitrogen, phosphorus and suspended matter from FOEAS fields with the crop rota- tion system.  We also evaluated effect of the groundwater level control on the discharge of water, nutrients and sus- pended matter. Rice was cultivated by the V-furrow no-till direct seeding method. The amount of nitrogen, phospho- rus, and suspended matter discharge in the V-furrow no- till direct seeding rice period were same or smaller than in fields planted with the conventional methods includ- ing puddling and transplantation. During the crop rotation period, 94 % of water was discharged to the subsurface drains in the free drainage plot (FD). In the groundwater level control plot (GC), 32 % of water was discharged via surface runoff, demonstrating insufficient development of shrinkage cracks in the subsoil, which act as a pathway for the water. During the winter barley period, the concentra- tions of total nitrogen and nitrate in the discharge tended to be high, particularly in the pre-snow period. The concen- trations and the amount of discharge of nitrogen and sus- pended matter were the lower in GC than in FD, suggest- ing that denitrification was encouraged, and nitrification and shrinkage crack formation were suppressed in  GC. In contrast, in the case of phosphorus, the concentration and the amount of discharge from GC was higher than FD, sug- gesting reduction condition in the subsurface.  During the winter barley period, 70 % – 94 % of total water, nitrogen, phosphorus, and suspended matter discharge occurred in the crop rotation system. Key Words : water table management system (FOEAS), two-year system of the V-furrow no-till direct seeding rice – winter barley – soybean triple cropping, clayey soil, region with heavy snowfall, nutrient dischargeわが国のこの10年間の供給熱量ベースの食料自給率は40 %前後で推移しており，自給率向上のために麦・大豆等の作付けを拡大する取り組みが行われている（農林水産省, 2013a). 平成24年には，四麦（小麦，皮麦，裸麦，ビール麦）の62 %，大豆の85 %が田に作付けされている（農林水産省, 2013b). そのため，麦・大豆の自給率の向上には，田を有効活用する輪作体系の確立が求められる.北陸地方では，平成23年の田の耕地利用率が89 %と全国平均の92 %に比べて低く（農林水産省, 2013b)，水稲単作から脱却し，稲–麦–大豆の2年3作体系を導入するための研究が行われている（農研機構, 2011). この2年3作体系では，冬作の麦の収穫後に夏作の大豆を栽培するため，麦は世界の品種の中で最も早生であるとされている（岩間, 2004）日本の大麦品種を導入する必要がある．このうち，麦飯や麦茶などに用いられる六条大麦は84 %が田に作付けされており，北陸地方は国内生産量の64 %を占める主要な生産地である（農林水産省, 2013c).しかし，大麦は小麦に比べて湿害に弱いとされている（桐山・田谷, 1975;石居, 1987). 北陸地方では水田の３分の１が重粘土壌であり，この地方の強グライ土壤水田は全国平均の17 %を大きく上回る48 %に達する（野田, 1979).この土壌はマトリクス部分の不飽和透水係数が低いため，排水不良になりやすい．さらに，冬期には大量の降水がある．営農の点では，麦から大豆，稲から麦への切り替え時期である6月中旬や9月下旬は棒雨や秋雨に当たるため，排水性の悪い圃場では機械作業が難しい場合がある．このため，十分な排水対策が求められる.同時に，粘土質土壌は易有効水分孔隙が少ないため，乾燥する時期には干ばつになりやすい（土壌物理学会, 2002). 大豆には開花期以降に大量の水が必要であるとされている（有原, 2000）が，この地方では開花期が比較的雨の少ない梅雨明け後の７月下旬であることに加え，日本海側特有のフェーン現象により乾燥する場合がある。大麦については，比較的降水の多いわが国であっても，節間伸長期以後の灌水により収量が増加するとされている（長谷川ら, 1956）が，これに相当する4, ５月の降雨量は少ない．これらのことから，この地域において安定多収の2年3作体系を確立するためには,圃場は高い排水性と灌漑機能の両方を有することが望ましい.水田の高度利用を可能にする地下水位制御システム(Farm-oriented enhancing aquatic system, FOEAS)が開発されている（小野寺・藤森, 2005). これは，圃場に暗きょおよびそれに直交する1 m間隔の弾丸暗きょを施工し，排水性を向上させるとともに，給水側には設定水位まで暗きょ管に自動的に給水する水位管理器を，排水側には暗きょ内の水位が設定より高くなったら越流して排水する水位制御器を設けることにより暗きょ内の水位を自動的に制御するもので，弾丸暗きょ等を通じて圃場内の地下水位を作物の生育に好適な状態に保つことが出来るとされている(Fig. 1).これを導入した圃場において，大豆や小麦が増収する事例が報告されており（若杉·藤森, 2009;島田, 2011)，平成23年度末の時点で17道県の7,594 haに導入されている（農林水産省, 2013a).粘土質転換畑では，乾燥が進むことにより，深部まで亀裂が発達する（足立ら, 1997).このようなマトリクス部分の不飽和透水係数が低い土壌の場合，乾燥にともなう収縮亀裂などの粗大孔隙が土層内の水移動に重要な役割を果たす（Beven and Germann, 1982). しかし，乾燥する時期の地下水位制御は，下層を湿潤状態にすることにより亀裂の発達を抑制し，水の流出特性を変化させると推察される．これにともない，土壌の酸化還元状態が変わることにより，硝化・脱窒特性や土壌からのリンの溶出特性の変化を介して，窒素やリンの流出に影響を与える可能性がある．また，粘土質転換畑では，懸濁物質の主要な流出経路が下層の亀裂を通じた暗渠流出であることから(鈴木ら, 2005), 様々な難溶性環境負荷物質の担体となる懸濁物質（de Jonge et al., 2004）の流出にも影響を与える可能性がある．北陸地方の粘土質転換畑からの養分流出について，鈴木ら（2012）は北陸地方の粘土質転換畑からの養分流出を通年測定し，積雪休閑期における懸濁物質，リンおよび硝酸態窒素の流出量が夏作大豆期に匹敵しうると報告した．しかし，この地方における稲–麦–大豆2年3作体系を導入した地下水位制御システム圃場からの水・養分の流出については知見がない.稲–麦–大豆2年3作体系のような土地利用型農業では，経営の安定のために規模拡大が求められるが，そのためには春期の作業競合を回避・軽減するための省力化技術の導入が必要である．愛知県農業総合試験場が開発した水稲不耕起V溝直播栽培は，畑状態の作土表面に開口幅2 cm，深さ5 cmのV字型の播種溝を形成し，そこに乾もみを播種するものである（愛知県, 2007;濱田ら, 2007).本法は育苗が不要であるため，省力化が図れるだけでなく，作業速度が高く，直播であるが鳥害や倒伏が少ないなどの利点があり，愛知県のみならず，新潟県，石川県，富山県等の北陸地方にも導入が進みつつある.一般に，慣行の水稲栽培における養分流出では，代かき・移植時期の寄与が大きく（高村ら, 1976;近藤ら, 1993),不耕起もしくは無代かき栽培では懸濁物質や養分の流出が減少するとの報告がされている（太田ら, 2000;金木ら, 2010).また，神田ら(2006)は，本栽培法との併用が推奨されている冬季代かきの時期に流域河川水中の全リンおよび懸満物質濃度が上昇すると報告した．しかし，不耕起V溝直播水稲の栽培期間における圃場からの養分流出の実態は明らかになっていない.本研究は，多雪地帯である北陸地方の粘土質土壌の地下水位制御システム圃場において不耕起V溝直播水稲–冬作大麦–夏作大豆の2年3作を実施し，窒素，リンおよび懸濁物質の流出実態および地下水位制御がこれらの流出に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.測定は，新潟県上越市の中央農業総合研究センター北陸研究センターに設けた隣接する2筆の地下水位制御システム圃場（100 m × 20 m）で行った.土壌は細粒質斑鉄型グライ低地土（clayey, montmorillonitic, mesic typic Epiaquepts）に分類され，作土，下層のいずれも粘土含量が45 %以上である．粘土鉱物はスメクタイトを主体とし，イライトおよびカオリナイトを随伴する（中野， 1978).  2009年の夏作として水稲の均一栽培を行い，稲わら残渣を持ち出した後の2009年10月にシステムを施工した．圃場の長辺方向に6.5 m間隔で深さ50 cmにポリエチレン製コルゲート管を無勾配で設置し，給水側に水位管理器を，排水側に水位制御器を接続した後，疎水材としてもみ殻を作土直下まで充填した．この暗きょに直交する弾丸暗きょを深さ約30 cmに1 m間隔で施工した．半数の弾丸暗きょのスリット部にはもみ殻を充填し，もみ殻なしと交互に配置した．排水用の周囲明きょは施工せずに表面排水口を設け，水稲入水期間以外は地表面と同じ高さから排水するようにした．隣接圃場との水の流出入を抑えるために，畦畔に遮水シートを埋設した．施工直後の2009年から2010年にかけての冬は無栽培とした. 2010年の夏作にシステム施工後の初作として大豆（6月9日～ 10月12日）を栽培した．この期間に圃場内3か所の鋤床直上の作土（深さ15 cm）の体積含水率をTDR式水分計（CS615, Campbell scientific inc.）で測定した．その後，11月にレーザーレベラーで均平処理した．翌2011年夏作の不耕起V溝直播水稲（５月１日～ 9月12日，以下V直水稲)，同冬作の大麦（9月28日～翌年6月18日）および2012年夏作の大豆（6月20日～ 10月1日）の2年3作期間に窒素・リンおよび懸濁物質の流出を測定した．2011年夏作のV直水稲期には，早生品種であるハナエチゼン（Oryza sativa L.）を栽培した．前作が大豆であったため基肥は施用せず，穂肥として７月20日にNとして1 haあたり30 kg相当の硫安を施用した．リン，カリウムは施用しなかった．同栽培法の手引き（愛知県, 2007）に従い，本葉2葉期に達した6月7日に入水した.落水は8月25日で，入水期間は中干しをしなかった．入水期間の余剰水は表面排水口から流出するように水位制御器を設定した．2011年冬作の大麦期には，北陸地方の主力品種であるファイバースノウ（Hordeum L.）を栽培した．基肥をN,  P,  Kとしてそれぞれ1 haあたり85 kg，15 kg，29 kg施用するとともに，追肥として硫安をNとして越冬前の2011年11月17日に50 kg，消雪直後の2012年4月9日に38 kg，止薬展開期の５月１日に19 kg施用した．2012年夏作の大豆期には，北陸地方の主力品種であるエンレイ(Glycine max (L.) Merr.）を栽培した．施肥は基肥のみで,  N,  P,  Kとしてそれぞれ1 haあたり16 kg,  13 kg, 50 kgを播種時に側条施用した．麦および大豆の播種には耕うん同時畝立て播種機（細川, 2008）を用い，播種と同時に前作の稲わらおよび麦わら残渣をすき込んだ.地下水位制御システム圃場2筆のうち，一方では地下水位を制御した．以下，制御区と呼ぶ．制御区では，灌济による増収効果が認められるとされる時期に地下水位を制御した．すなわち，システム施工後初作の2010年の夏作大豆期は７月１日から９月１３日まで地下水位を25 cmに設定した. 室素・リンおよび懸濁物質の流出の測定期間である2011年の夏作V直水稲期は播種後の5月2日から6月7日の入水まで鶏床付近の深さ12 cmに，冬作大麦期は2012年5月8日から収穫まで弾丸暗きょ付近の深さ30 cmに, 2012年の夏作大豆期は播種から８月30日までは30 cm，以後9月14日までは20 cmに設定した．他方は，地下水位制御を行わずに，V直水稲入水期間以外は水位制御器を開放した.すなわち，深さ50 cmに暗きょを有し，1 m間隔で弾丸暗きょを施工した圃場と同等になる．以下，開放区と呼ぶ．なお，開放区および制御区における2011年夏作V直水稲，同冬作大麦および2012年夏作大豆の坪刈り収量はそれぞれ1 m²あたり507 g – 501 g,  568 g – 374 g,  371 g – 350 gで，このうち冬作大麦は，危険率５％（調査点数３）で制御区の方が有意に低かった.暗きょ・表面流出水量およびV直水稲期の表面灌漑水量は，電磁流量計（SA50およびSA75，愛知時計電機）を用いて測定した.地下灌漑水量は羽根車式水道メーター（FMDY40V，愛知時計電機）で測定した．水量は圃場面積で割って，ミリメートル単位で表した．また，排水の遅れにともなって鋤床の上に停滞する水の深さ（鶏床上水位）を圃場内の２～３箇所において圧力式水位計（HOBO U20 water level data logger U20-001-04, Onset computer corporation）を用いて測定した．降水量および積雪深は所内の気象観測露場の測定値を用いた.暗きょ排水性に関係する圃場の粗大孔隙率は，2009年秋のシステム施工直後および圃場を湛水状態にする2011年のV直水稲期の前後に，足立ら(1997)の方法に従い，地下水位を段階的に低下させた時の排水量から，深さ20 cmから弾丸暗きょの深さ30 cmまでと弾丸暗きょから暗きょまで（深さ30 ～ 50 cm）の2層について求めた.画場からの流出水は，降雨流出時には２～３時間，積雪期には２週間間隔を目途に採取した．暗きょ流出水は排水側の水位制御器においてポリエチレン製ポンプで吸引し，ポリプロピレン製容器に採取した．表面流出水は表面排水口において採取した．この際，容器内になるべく空気が残らないようにした．採取した流出水試料は直ちに一定量をあらかじめ105 °Cで恒量とした孔径0.2 μmのメンプレンフィルタでろ過し，後述する方法で懸濁物質濃度を測定するとともに，ろ液（以下「溶存態試科」と呼ぶ）は直ちに凍結した．残りの流出水試科は分析まで5 °C以下の暗所で保存した．流出水中の懸濁物質，全室素，全リンおよび硝酸態室素濃度を測定した．懸濁物質濃度は，先に述べた，一定量の流出水試料をろ過したメンプレンフィルタを105 °Cで乾燥し，その重量増加をろ過した液量で割って求めた．全室素および全リン濃度は，流出水試料にアルカリ性ペルオキソ二硫酸カリウム溶液を加えて，オートクレープで窒素成分を硝酸イオンに，リン成分をリン酸イオンに変換し（細見・須藤, 1983),硝酸イオン濃度を銅・カドミウム還元ナフチルエチレンジアミン法で，リン酸イオン濃度をアスコルビン酸還元モリプデン青法で，オートアナライザー (TRACCS 800,プランルーベ)を用いて測定した．溶存旅試料中の硝酸態室蒸濃度もオートアナライザーを用いて測定した.
地下水位制御が暗きょ流出水の成分濃度に与える影響については，近接する粘土質転換畑圃場での懸濁物質およびリンの暗きょ流出（鈴木ら, 2005）と同様に，成分濃度が作付け期間だけでなく，個々の降雨イベント内でも大きく変化し，作付け期間や降雨イベントごとの平均値の比較で考察するのは不可能であったため，同じ時刻に両処理区から採取した試料対について，対応のある場合の平均値の差の検定を行った．検定にはR 2.15.3（R project core team, 2013）を用いた．暗きょ流出水と表面流出水の比較については，9試料対での検定が可能であった制御区の乾直水稲期入水前における流出についてのみ行った．表面流出水についての処理区間の濃度差の検定は，開放区における表面流出が少なく，対象となる試料対の数が少なかったため，行わなかった．成分流出量は，非積雪期については，線形補問した流出水中の成分濃度を流出水量100 Lごとに割り当てることにより100 Lごとの成分流出量を算出し，それを積算して求めた．積雪期については，鈴木ら（2012）と同様に各成分の期間平均濃度に流出水量を掛けて求めたが,スミルノフ・グラプス検定において5 %の危険率で濃度が外れ値とされた試料は平均値の計算から除いた．また，水および成分流出量の計算は作付け期間のみを対象とし，作目切り替え期間は行わなかった．地下水位制御システム施工後初作の2010年夏作大豆期には，開放区と制御区の間で水流出特性に違いはなく，いずれも約500 mmの流出水の99 %以上が暗きょから流出し，麹床上に停滞水はほとんど生じなかった（鈴木ら, 2011). 測定圖場の南西３kmに位置する気象庁高田特別地域気象観測所での観測では，この年の8月は降水量が平年の1割にとどまると同時に，日平均気温は平年を３°C近く上回る少雨・高温の状態であった（気象庁, 2010). 作土下部（深さ約15 cm）の体積含水率は，制御区が開放区に比べて高く(Fig. 2)，特に，乾燥の進んだ7月下旬および8月下旬から9月上旬にかけては5 %の危険率で有意差があった．このことから，不飽和透水係数が低い粘土質土壌であっても，少なくとも乾燥時には作土下部まで地下水位制御の効果があることが分かった. Table 1に窒素，リンおよび懸濁物質の流出を測定した2011年夏作V直水稲から2012年夏作大豆までの各作付け期間における両区の流出水量および灌漑水量を示す．両区とも全流出水量は3,100 mm前後で，冬作大麦期にその4分の3以上が流出した．また，水位制御の有無によって水の流出特性に違いが見られた．以下に，各作付け期間における水流出の特徴を示す. Fig. 3に2011年夏作V直水稲期の時期別流出水量を処理区·経路ごとに示す. 2011年の水稲播種前までには制御区の暗きょ排水性が低下した.入水前の水の流出経路は，開放区では99 %が暗きょであったのに対し，制御区では55 %にとどまった．これに対応して，制御区では開放区よりも長時間にわたって鶏床上に水が停滞した(Fig. 4).入水期間における開放区の流出水量は制御区に比べて少なく，開放区の灌漑水量は424 mmと，制御区の地下灌漑を合わせた316 mmに比べて多かったことから，開放区では制御区に比べて暗きょ以深への浸透流出が多かったと推測される．落水以降は，制御区では表面流出が卓越したのに対し，開放区では暗きょ流出の方が多く，入水期間を経てもなお制御区に比べて高い暗きょ排水性を維持した. Fig. 5に冬作大麦期における両区からの積算流出水量の推移を示す. この期間の流出水量約2,400 mmの大部分は積雪前と積雪期に流出した．水稲の収穫から麦播種までの間に制御区の暗きょ排水性は改善し，播種から11月下旬までは両区とも暗きょ流出がほとんどで，流出水量もほぼ同じであった．しかし，降雨時における制御区のピーク流量は開放区に比べて低く，流出が長時間にわたって継続した．これに対応して，麹床上水位は制御区の方が高く，継続時間も長かった（Fig. 6）.  12月下旬からの積雪期のうち２月までは，処理区間の積算暗きょ流出水量の差は50 mm程度のままで推移した．３月になると，開放区の暗きょ流出流量は融雪量の増加にともない上昇したが，制御区では変化せず，同時期に表面流出が継続的に生じた．このことから，制御区では積雪期に暗きょ排水性が低下し，３月からの融雪水を暗きょだけでは排水し切れなくなったことがうかがえる．消雪後の４月以降は，まとまった降雨が少なく，両区とも流出はほとんど生じなかった. 2012年の夏作大豆期は，2010年の施工後初作の夏作大豆期と同様に，両区とも水のほとんどが暗きょから流出した．また，大雨時には両区ともに一時的に鋤床上に停滞水が生じたが，降雨終了後１日以内に消失した. 2年3作の全期間では，暗きょ排水性が比較的高く維持された開放区では全流出水量の94 %が暗きょ流出だったのに対し，制御区では68 %にとどまった. Fig. 7にシステム施工直後および土壌が湿潤状態になるV直水稲期の前後における土層内の粗大孔隙率を示す.システム施工直後では，深さ20 cmから弾丸暗きょの深さ30 cmまでは両区ともに0.06,  30 cmから暗きよの深さ50 cmまでは0.02であった．しかし，制御区ではV直水稲期前には，深さ20 ～ 30 cmの粗大孔隙はほとんど消失し，30 ～ 50 cmでは半減した．これに対し，開放区では，V直水稲期後であっても20 ～ 30 cmでは施工直後の２割，30 ～ 50 cmでは７割の粗大孔隙が残存した．足立ら(1997)は，粘土質転換畑では，高温·少雨時に深部まで乾燥が進み，亀裂が生成すると報告しており，丸田（1973）は，グライ土水田の断面内の斑鉄の状態から，作土層より深いところの亀裂は，湛水や代かき作業によって消滅することはないと述べた．また，吉田ら（2008）は，粘土質土壌の水田における暗きょ排水性は暗きょ直上の粗大孔隙と埋め戻し部との導通の状態に大きく左右されると考察した．これらのことから，開放区では夏作大豆期などの乾燥した期間に湿潤状態を経ても安定な粗大孔隙が形成したのに対し，制御区では乾燥した時期に地下水位を設定したため，下層が十分に乾燥せず，安定した構造が発達しなかったために排水経路が限定され，V直水稲期や冬作大麦期のような湿潤時の暗きょ排水性が低下したと推察される.この影響により,湿害に弱い冬作大麦において，制御区の方が有意に低収になったと考えられる. Fig. 8に2011年夏作V直水稲から2012年夏作大豆までの２年３作期間における流出水中の懸濁物質，全室素，硝酸態室素および全リン濃度を示す．硝酸態室素濃度と全室素濃度の時期変化は類似し，両者の高い時期はほぼ一致した．V直水稲期の暗きょ流出水中の全室素濃度は，入水前は最高6.2 mg-N L-1であった．入水期間の流出水中濃度は表面で1.5 ～ 2.5 mg-N L-1と，入水前に比べて低く推移した. ８月25日の落水開始直後は暗きょで最高5.6 mg-N L−¹であったものが2時間後には2.1 mg-N L −¹まで低下した．硝酸態窒素が流出したが，濃度は入水前の1.1 mg-N L-1が最高であった.冬作大麦期はこの作付体系の中で最も施肥量が多かった．そのため，全室素および硝酸態窒素濃度は特に積雪前に高く， 10月中旬の降雨では，試験期間中で最も高い全室素濃度16.2 mg-N L-1，硝酸態窒素濃度9.6 mg-N L-1が開放区の暗きょ流出水において親測された．その後，11月にかけて濃度は低下し，４月の消雪まで低く推移した． 11月中旬に行った越冬前追肥の直後の降雨時において，全室素濃度および硝酸態室素濃度の顕著な上昇は見られなかった．制御区の表面流出水中の濃度は，その後４月中旬にかけて上昇した．夏作大豆期において濃度が高かったのは8月中旬の降雨で，暗きょ流出水中の最高濃度は全室素が5.2 mg-N L-1,硝酸態室素が2.5 mg-N L-1であった．２年３作期間を通じて，暗きょ流出水中の硝酸旅室素濃度は平均で全室素の2割程度であった.全リン濃度は，暗きょ流出水では開放区の98 %，制御区の90 %の試料が0.5 mg-P L-1以下であった．リン無施用のV直水稲期における暗きょ流出水中の濃度は他の作付け期間に比べて低く，高々0.15 mg-P L-1程度であった．これは，代かき田植時期の田面水の全リン濃度が10 ～ 30 mg-P L-1に達する例（田渕ら, 1979;笹田ら, 2004）に比べて低く，無代かき水稲栽培における田面水中全リン濃度（金木ら, 2010）と同等であった．冬作大麦期および夏作大豆期には基肥としてリンを施用したが，施用後最初の降雨における顕著な濃度の上昇は見られなかった．なお，積雪期において，両区の暗きょ流出水に2.6,  3.1 mg-P L-1と濃度が高い試料があった. 当該試料の懸濁物質濃度は必ずしも突出して高いわけではないこと，沈殿が赤褐色を呈していたこと，鉄酸化物はリンを収着・固定しやすいとされていること（Bolt and Bruggenwert, 1976)などから，作土から下方に流出したリンは，必ずしもすぐに暗きょ出口に到達するとは限らず，懸濁物質に収着し，水位制御器内で沈積したものが採水時に巻き上げられたためと考えられる.懸濁物質濃度は，V直水稲期では入水前に高く，最高は開放区暗きょでは0.40 g L-1，制御区表面では0.52 g L-1であった．V溝乾田直播では，播種時に回転する金属製の作溝輪を土壌面に押しつけることによって播種溝を形成するため，接触面の土壌が圧密されることにより透水性が低下し，降雨時にその部分の土壌が分散する，クラスト生成と同様の機構（田中, 1995）で懸濁物質が
正は制御区の方が濃度が高く，負は制御区の方が低いことを，数値右側の·は10 %，*は5 %, **は1%, ***は0.1 %の危険率で同時刻に採取した開放区と制御区の試料の濃度に有意差があることを示す.生じた可能性がある．入水期間の表面流出水は，0.03 g L-1以下と低く推移した．落水時には開始直後は暗きょから0.3 g L-1で流出したが，2時間後には0.1 g L-1未満まで低下した．代かき水稲における流出水または田面水の懸濁物質濃度は0.3 ～ 5 g L−1などの例（近藤ら, 1993;山田ら, 2006;蓮川ら, 2009)が報告されているが,本研究のV直水稲期の大部分はこれらを下回った．冬作大麦期は，積雪前に高い傾向があったが，積雪期にも0.4 g L-1近いものがあった．これについても，採水前の排水口からの流出水には箸色や濁りがほとんど認められなかったことから，リンの場合と同様に，採水時に水位制御器内の沈積物が巻き上げられたことが原因と考えられる．また，消雪後の４月の制御区では，表面流出水の濃度が上昇した．夏作大豆期は最高で0.1 g L-1と，冬作大麦期に比べて低く推移した．作付け期間を通じて，懸濁物質濃度と耕起や施肥などの作業および降水量との関係は判然としなかった．非積雪期の大豆栽培粘土質転換畑における流出水中の懸濁物質濃度に時期による一定の傾向が認められなかった（鈴木ら, 2012）ことから,懸濁物質濃度については，土壌侵食量を表すモデルであるUSLE式（Wischmeier and Smith, 1978）を個々の降雨イベントに適用できるようにしたMUSLE（modified USLE）（Williams and Berndt, 1977）の式にあるように,降雨強度，降雨前土壌水分，作物による土壌面被覆などの各降雨イベント固有の要因の影響が大きいと考えられる.次に，地下水位制御が流出水中の成分濃度に与える影響を検討した.  Table 2に暗きょ流出水について，開放区と制御区において同時刻に採取した試料対の成分濃度差の平均を作付け期間ごとに示す。各成分濃度が高かった冬作大麦期積雪前についても別に示す.暗きょ流出水中の硝酸態窒素濃度は，冬作大麦期は10 %，それ以外は1 %または0.1 %の危険率で制御区の方が有意に低かった.カナダのトウモロコシ圃場では，地下水位を深さ60 cmに設定することにより，水位を設定しない区に比べて土壌中の硝酸態窒素含量が低下し，これを脱蛮によるものであると指摘した（Elmi et al., 2002). また，窒素の形態変化は土壌水分状態に影響され，水分が高いと硝化が抑制されるとされている(Nugroho and Kuwatsuka, 1992).制御区は開放区に比べて暗きょ排水性が低く，下層および作土下部が湿潤状態にあったことから，脱窒がより生じやすく，硝化が抑制されやすい状態のため，硝酸態窒素濃度が低かったと推定される。全室素濃度は，冬作大麦期は10 %，冬作大麦期積雪前およびそれ以外は5 %または0.1 %の危険率で制御区の方が有意に低かった.全リン濃度は，冬作大麦期は10 %，このうち積雪前は0.1 %の危険率で制御区の方が有意に高かった．地下水位制御がリンの流出に与える影響について，Stämpfli and Madramootoo（2006）は，砂壌土のトウモロコシ畑において地下水位制御を行うと，行わない場合に比べて暗きょ流出水中の全溶存態リン濃度が有意に高く，これを還元状態になることにより土壌のリン収着容量が低下し，リンの溶解性が上がったためと考察した．制御区では，冬作大麦期の鏡床上水位が開放区に比べて高く，带水が長時間続いたことから，作土下部においても還元状態が継続したと考えられる．このため，作土で分散した土壤粒子に付いたリンがそのまま移動するほか，制御区は開放区より還元状態であったため，より多くの可溶化したリンが溶存態で土層内を下方移動した可能性がある.懸濁物質濃度は，冬作大麦期は危険率１％，夏作水稲期は危険率10 %で制御区の方が有意に低かった．これらの時期は，制御区の暗きょ排水性が低下した時期でもあった．一方，制御区の暗きょ排水性が改善した12年夏作大豆期に差がなかったことから，冬作大麦期とV直水稲期には水や懸濁物質が暗きょまで移動する経路となり得る粗大孔隙が減少したことが影響したと推定される. 2012年夏作大豆期には制御区でも鋤床が乾燥することにより粗大孔隙が形成され，それを通じて懸濁物質も流出したことが示唆される.暗きょ流出と表面流出の濃度差については，制御区のV直水稲期入水前における9試料対について検定を行った．この時期は無施肥であるため，濃度は低かったが，硝酸態窒素は1 %の危険率で表面が，全リンは5 %の危険率で暗きよが有意に高かった. Fig. 9にV直水稲期における時期別の成分流出量を示す．全室素は，開放区では濃度が高かった入水前に66 %が流出したのに対し，制御区では入水期間の流出水量が多かったため37 %にとどまった．硝酸態窒素も濃度が高かった入水前に大部分が流出し，開放区に比べて濃度が低かった制御区の流出量は開放区の34 %であった.全リンは低濃度で，時期変化も小さかったため，流出量は流出水量の大小に対応し，開放区では入水前，制御区では入水期間に最も多く流出した．懸濁物質は，全流出量のうち開放区では91 %，制御区では94 %が濃度の高かった入水前に流出した．全国各地の慣行の代かき水稲における懸濁物質流出量0.05 ～ 4.20 Mg ha−¹および全リン流出量0.3 ～ 13.4 kg-P ha−¹（谷山，2002）に比ベ，本研究のV直水稲期における流出量は同等か少なかった．全窒素流出量も田渕ら（1979）の20 kg-N ha−¹や近藤ら（1993）の25 kg-N ha−¹に比べて少なかった. Fig. 10に2年3作期間における全室素，硝酸態室素，全リンおよび懸濁物質の時期別の暗きょおよび表面流出量を示す. いずれも冬作大麦期の流出が最も多く，２年3作期間の全流出量の6 ～ 9割を占めた．また，開放区は各成分とも全流出量の95 %以上が暗きょ流出であったのに対し，冬作大麦期やV直水稲期入水前の表面流出水量が多かった制御区では，全窒蒸の24 %，懸濁物質の17 %が表面流出した.硝酸態窒素および全窒素は特に冬作大麦期積雪前の流出量が多かった．この期間は流出水量が多かっただけでなく，濃度も高かったためで，この期間の流出水量は2年3作全期間の31 %であったが，硝酸態窒素流出量は開放区では全期間の70 %，制御区では77 %，全室素は開放区では50 %，制御区では49 %を占めた．また，制御区の方が低濃度であったことを反映して，制御区の全室素および硝酸態室素流出量は開放区に比べて少なかった.一方，全リンおよび懸濁物質は，時期による濃度の明確な違いや一定の傾向が見られず，成分流出量は流出水量の大小関係とおおよそ対応した．流出水量が多い冬作大麦期における区間の濃度差を反映して，全リンは制御区，懸濁物質は開放区からの流出量が多かった.多雪地帯である北陸地方の粘土質土壌の地下水位制御システム圃場において不耕起V溝直播水稲–冬作大麦–夏作大豆の2年3作体系を実施し，水，窒素，リンおよび懸濁物質の流出実態および地下水位制御がこれらの流出に及ぼす影響を検討した．その結果，地下水位制御により少雨・高温の夏季には作土下部の体積含水率が上昇する一方で，湿潤時における制御区の暗きょ排水性は低下し，これを乾燥にともなう安定した粗大孔隙の発達が抑制されたためと推察した．そのため，粘土質土壌の地下水位制御システム圃場では，地下水位制御は必要最小限にするなど，暗きょ流出に寄与する下層の粗大孔隙を維持する管理方法が適当と考えられる.不耕起V溝乾田直播栽培では，懸濁物質の流出は入水前に多いこと，本栽培法は代かきを行わないため，全窒素，全リンおよび懸濁物質流出量は慣行の代かき水稲栽培に比べて同等か少ないことが明らかになった．また， 2年3作期間の水，全室素，硝酸態室素，リンおよび懸濁物質流出の70 ～ 94 %が冬作大麦期に生じた. 2年3作期間を通じた制御区の懸濁物質，全室素および硝酸態窒素流出量は開放区に比べて少なかった．一方で，全リン流出量は多かった．これは，水位制御による下層の粗大孔隙の減少およびそれにともなう還元状態の発達が水の流出経路だけでなく成分濃度にも影響を与えたためと考えられる.今後は，地下水位制御と粗大孔隙等の土壌構造の経年変化との関連を明らかにすることにより，地下水位制御システムの諸機能の維持と環境負荷の低減を両立させるための管理法を提示する必要がある.本研究の実施にあたり貴重なご助言およびご協力をいただいた中央農業総合研究センター水田利用研究領域の関正裕,足立一日出(現在クボタ),小倉力(現在農村工学研究所)，塩谷幸治，細野達夫，吉村亜希子（現在農村工学研究所)，中山則和，池永幸子（現在東北農業研究センター）の各氏，気象データを提供いただいた同研究領域農業気象担当の皆様，圃場作業等でお世話になった業務第４科の玄蕃徳也，中川広行，小山茂夫，栗崎利幸，矢崎孝司，青田哲也の各氏，分析作業等を補助いただいた大川秀子さん，長瀬茂子さんに御礼申し上げる．本研究は，農林水産省委託プロジェクト「水田の潜在能力発揮等による農地周年有効活用技術の開発」３系「土壤養水分制御技術を活用した水田高度化技術の開発」により行われた.足立一日出,吉田修一郎,増本隆夫,伊藤公一（1997）:重粘土汎用闡場における暗渠排水に関与する粗開除量の推定法とその適用.農業土木学会論文集, 192: 847–855.愛知県(2007):不耕起V溝直播栽培の手引き（改訂第４版）. http://www.pref.aichi.jp/nososi/seika/singijutu/singijiyutu74- 4-7.pdf (2014.1.17)有原丈二(2000):ダイズ安定多収の革新技術. pp. 94–103,農山漁村文化協会,東京. 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EN-1003 ★特　徽小型容器（バイアル瓶等）を素早く容易に減圧状態にする事ができます。 15mlのバイアル瓶では、同時に約35本の減圧が可能です。組立式ですので部品の交換が容易です。バイアル瓶脱気装置本体（真空計・バルブ付）真空ポンプセット（ホース・オイル・オイルミストトラップ付） ★製造・販売元(有)エンドウ理化〒001-0910北海道札幌市北区新琴似10条7丁目3番16号Tel : (011) 763-1088 Fax : (011) 763-1667 Mail : endo-rika@mb.infosnow.ne.jp ※本仕様は予告なく変更する場合がございます
濱本昌一郎 l私事ではあるが，現在の所属機関である東京大学に異動して半年が経った時に土粒子の執筆依頼を受けた．何を書こうか考えていたが，新天地で新たな研究に取り組み始めた時でもあり，折角の機会なので本誌を借りて学生時代からこれまでの自分の研究生活を振り返り紹介するとともに，思うところを述べてみたい.広大な北の大地に憧れて北海道大学に入学したのが平成12年．恩師である長谷川周一先生の授業を開いて土壤物理学の面白さに魅かれ，農業工学科土質改善学研究室（現土壌保全学研究室）にて卒業研究に取り組んだ.ちょうどその頃塩類土壌に興味があったことから，土壌中の溶質移動と関連して，単粒・団粒土の溶質分散特性の比較を行う研究テーマに取り組んだ．土壌を充填したカラムから流出する溶液を，一定時間ごとに採水し，イオンクロマトグラフでの濃度測定.フラクションコレクターの無かった当時，大学近くのマクドナルドでアルバイト中に仕事を抜け出し，大学に戻り採水し，またアルバイトに戻ることも多々あった．実験は辛い時もあったが，卒業研究を通して実験データを考察する難しさ面白さ，研究の楽しさも学んだと思う．平成16年に北海道大学を卒業した後，修士課程から東京大学大学院農学生命科学研究科生物・環境工学専攻環境地水学研究室に入学した．修士研究で何を研究しようか考えていた時，汚染ガスの密度流現象に関する論文を目にした．これまで，土壌物理学の本で目にしたことが無かったキーワードに魅かれ，修士研究では，ガス態撰発性有機化合物（VOC）の土壌内挙動に関する研究に取り組んだ．密度の高い汚染ガスは密度差に起因して重力の影響により密度流が発生する. 土壌内VOCガス移動における密度流の影響について，砂と火山灰土を用いて調べた．結果として，団粒化が進んだ火山厌土では団粒間の粗大間隙を通して，密度流の発生によって鉛直下方へのガス移動が飛躍的に促進することが分かった．修士研究を通して土壌内のガス移動に興味を持ち，ガス拡散や通気特性についてもっと深く研究したいという気持ちになった。これが博士課程に進学しようと思った大きな動機である．修士課程の間に研究成果を論文として取りまとめ，閲読者の厳しいコメントに挫折しそうになりながらも国際誌にて掲載できた（Hamamoto et al., 2008)ことは，その後の研究者人生の大きな励みになったと思う.修士時代にガス拡散係数や通気係数に関する論文を読み漁る中，オルボー大学（デンマーク）のPer Moldrup教授の名前を良く目にした.  Moldrup教授の近くで，土壌中のガス移動に関する研究を進めてみたいという希望を持ちながら，博士後期課程ではオルボー大学と共同研究の関係にあった埼玉大学大学院理工学研究科環境科学・社会基盤コース土質工学研究室に入学した．博士課程では，小松登志子教授，川本健准教授（現教授），Moldrup教授の指導のもとで，土壌のガス拡散係数や通気係数のモデリングに関する研究に取り組んだ．博士課程入学後も，専門としては土壌物理学であることに変わりは無かったものの，農業土木の分野から工学の地盤工学の分野に立ち入ったことで感じる戸惑いも多少なりともあった．例えば，土壌ではなく地盤，土質力学ではなく地盤力学，研究サイトとしての廃棄物処分場など，学部・修士時代ではあまり目にしなかったキーワードや研究対象のスケール感の違いに慣れるのに少し時間がかかった.博士時代に特に力を入れた研究は，物質輸送係数の類似性とモデリングに関する研究である．土壌中の物質(水・ガス・溶質)移動は，間隙中を通して生じる．これらの物質移動を表現する上で必要不可欠な透水係数，ガス拡散係数などの物質輸送係数の予測モデルを構築する場合，間隙の屈曲性や連結性をいかに定式化しモデルに組み込むかは難しい問題である．土壌内を移動する物質がガスであれ溶質であれ，同一の間隙ネットワークを移動するのであれば，物質輸送係数間に類似性・相関性が存在するはずである。そこで，熱伝導度や電気伝導度などの比較的測定が容易な輸送保数から他の物質輸送保数を予測できないかと考えた．国内外の異なる土性を有する土壌を対象に電気伝導度，ガス拡散係数，通気係数，溶質拡散係数，熱伝導度のデータを収集・実測し，物質輸送係数間の相関関係について調べた．結果，各物質輸送係数に対して無効流体含有率（各物質輸送に寄与しない体積含水率または気相率）を考慮した場合，土壌によらず各物質輸送係数間には流体含有率に対して類似性が見られた．さらにこの類似性は，無効流体含有率を考慮した修正アーチー式によって表現することができた．研究成果を国際誌に投稿し，関読者からも好意的なコメントを頂き掲載することができた（Hamamoto et al., 2010).上記研究に関連する一連の解析や論文執筆活動は，オルボー大学での半年間の留学中に行い、その際Moldrup教授に大変面倒を見て頂いた．海外での研究生活では，英語の壁に悩まされることも多々あったものの，同じ分野で研究者を目指す海外の学生達と交流を持つなど貴重な研究者ネットワークを築くことができたと思う．現在，X線CT装置を用いて得られる間隙構造情報を組み込んだ物質輸送係数の予測モデル構築にも取り組んでおり，博士時代に開始した研究は私自身のライフワークの一つとなりつつある.学位取得後は，同じく埼玉大学にて助教の職に就くことができた．着任早々に，科学技術振興機構（JST）の戦略的創造研究推進事業（CREST）の中で地中熱利用ヒートポンプに関する研究に携わる機会を得た．近年CO₂削減やヒートアイランド対策として，地中熱利用のヒートポンプ（GSHP）システムの実用化が急速に進んでいる．GSHPシステムは大気と熱交換する従来の空気熱源の空調機と異なり，地下水を採熱・放熱の場として利用するものである．そのためシステムの普及が進むと地下の温度変化（熱かく乱）が起る可能性がある．一方で，熱負荷を加えた際の地下環境リスクについては十分検討されていない．そこで，地下環境に熱負荷を加えた際の地下物質動態変化について現場試験・室内試験から検討することになった．埼玉大学構内に地下50 mに渡りボーリング掘削し，地中熱交換器を設置した後，40 °Cの温水を一年間循環させた．地中熱交換器設置井の周囲に地下水採水用の観測井を設け，人為的に地下を加熱した際に地下水質がどのように変化するか調べる現場試験を実施した．地中熱交換器設置井から1 m程離れた場所にある地温は約７～８℃上昇し，特に海成層の地下水中のホウ素イオン濃度が水温上昇に伴い増加するなど非常に興味深い結果が得られた．約３年半在籍した助教としての埼玉大学時代は，このCRESTプロジェクトに力を注ぐことになったが，地中熱利用ヒートポンプに関して勉強する機会を頂き，私自身の研究の幅を広げる良い経験となった.昨年度，現在の所属機関に異動してから，地中熱利用ヒートポンプに関連した研究として，飽和多孔質体における熱分散現象に関する研究を始めることにした．土壌中の熱分散現象に関する研究は，溶質分散に関するものに比べ非常に少なく，土粒子の粒径や熱特性の違いが熱分散現象に与える影響について調べるつもりである．また，全く別の研究テーマとして土壌中の微細気泡（マイクロ・ナノバプル）举動に関する研究も開始した．土壌中のマイクロバブル挙動に関する研究は，埼玉大学時代にマイクロバプル水注入による液状化対策効果の検証として予備的検討を進めていた研究である．東京大学では，油などの汚染物質除去を目的として，微細気泡および汚染物質担体微細気泡の土壌内挙動解明に向けた研究を行う予定である.私事ではあるが，これまで学部時代を含めて三大学に所属し，所属する分野も農業土木–工学系土木–農業土木と渡り歩いてきた．興味のある研究がその場所でできるのであれば，所属機関や農学系又は工学系の違いを特に気にせず，一貫して土壌物理学を専門とし研究を進めてきたつもりだ．最近は，博士課程に進学する学生が少ないという話をどこに行っても耳にする．ただ，もし博士課程や研究者に少しでも興味がある学生がいたならば,所属する大学や分野に囚われず，将来の選択肢を柔軟に検討する姿勢を持ち，積極的に自分の進路を切り開いていって欲しいと思う．少なくとも若いうちはそうすることが，研究視野や研究者ネットワークを広げるという意味でプラスになると感じる．また，埼玉大学時代の影響もあり私自身地盤工学会の諸委員会に顔を出すことが多い。地盤工学分野で土壌物理学が果たす役割は非常に大きく，地盤の変形とカップリングさせた形での地盤内物質挙動解析など工学系でも積極的に研究が進められていると感じる.地盤工学会系の委員会などに出席すると,農学系で土壌物理に携わっている研究者ともっと交流したいという話を良く開く．異なる研究対象ではあるものの，同じ物質移動現象を扱う研究者同士，密な意見交換や共同研究できる雰囲気があれば素晴らしいと思うし,私自身今までの研究履歴とも関連して，そういった雰囲気づくりに役に立つことができれば嬉しい.最後に，本稿の執筆機会を与えて下さった本誌編集員会に感謝を申し上げ，本稿の結びとしたい. Hamamoto, S., Tokida, T., Miyazaki, T. and Mizoguchi, M. (2008): Dense gas flow in volcanic ash soil: Effect of pore structure on density-driven flow. Soil Sci. Soc. Am. J., 72: 480–486. Hamamoto, S., Moldrup, P., Kawamoto, K. and Komatsu, T. (2010): Excluded-volume expansion of Archie's law for gas and solute diffusivities and electrical and thermal conductiv- ities in variably saturated porous media. Water Resour. Res., 46, W06514, doi:10.1029/2009WR008424. I. 2014（H26）年度　第１回事務局会議時：2014年4月15日   17:00 ～日所：東京大学院農学生命科学研究科場2号館別館462 (三重大学との間はTV会議)出席委員：溝口会長、吉川副会長、取出編集委員長、渡辺編集幹事，西村庶務幹事，吉田庶務幹事，西田会計幹事総題： 1.年間事業計画の検討(1) 2014年度土壌物理学会大会シンポジウム(2)  2014年度土壌の物理性発行計画(3)学会賞（論文賞）の選出（新しい選考方法で7月頃から開始） (4)共催，後援シンポジウム「放射能汚染地区の復興支援を考える」日時：2014年３月８日（土）13:00 ～ 17:10場所：明治大学生田キャンパス2.  2013年度決算，2014年度予算案について(1)大会,シンポジウムの経理報告(2)  2013年度決算中間報告(3)  2014年度予算案の検討3.編集委員会関係案件(1)土壌の物理性126号，127号の状況について(2)学会誌の編集体制について4.評議員選挙について9月に実施　７月頃～準備往復郵送費，名簿作成費等で約60,000円計上5.その他(1) Web会員の正会員への移行誘導(2)  Web広告の導入について(3)次期事務局メンバーの確認(4)  「復興農学」の動向についての情報提供開催形式：電子会議時：質疑応答・討論日2014年6月17日～ 6月25日採決2014年6月26日～ 6月30日出席委員：取出伸夫，江口定夫，小杉賢一朗，齊藤忠臣，千葉克己，釣田竜也，中川　啓，中野恵子，橋本洋平、宮本輝仁(委員10名中10名参加：成立)議事内容1.義題(1)編集委員長より提案のあった「土壌の物理性127号」の発行計画が全会一致で承認された. 2.報告（1）編集幹事より，現在の閲読の進行状況が報告された. III.会員消息（2014年6月24日まで、敬称略）入会正会員清水真理子
学生会員　Abul Hashat Md.shamim学生会員　Pham Viet Dung購読会員　滋賀県農政水産部農村振興課購読会員 （独）農研機構中央農業研究センター北陸研究センター購読会員　茨城大学附属図書館農学部分館
umwelt-monitoring-systeme   measure to know HYPROP水分特性曲線・不飽和透水係数測定装置HYPROPは蒸発法で試料中の２点のサクションを計測して水分特性曲線と不飽和透水係数を決定する装置です．サンプリングした試料をセンサーヘッドにはめ込み，天秤に載せてPCと接続すれば数日間で水分特性曲線と不飽和透水係
ータ解析ソフトHYPROP Fitが付属しています. T5テンシオメータのセラミックチップの直径は5mm，表面積は0.5m²です.土壌の攪乱を最小限に抑えるため微小領域の測定に適してます. ◾技術仕様
KSATは低水位法および変水位方で250cm³土壌サンプル（HYPROP兼用）の飽和透水係数を測定する装置です. ●透水係数の測定範囲は1000cm/ dから0.1cm/d ●完全自動測定● GUIソフトウェアKSAT VIEW1.0がデータの可視化と飽和透水係数を迅速に計算リアルタイムでデータの可視化,評価と保存が可能水の粘性の温度依存性を考慮して基準温度のKsに再計算アイネクス株式会社(日本総代理店) 〒144-0035　東京都大田区南蒲田2-16-1 NOFテクノポートカマタセンタービルTEL：03-5713-0388       FAX：03-5713-1388 Web site : www.ai-nex.co.jp
ここに127号をお届けします．みなさまのお手元に到着するのは盛夏の頃の予定ですが，これを書いているのは，まだ６月．冷夏予測が出たと思ったら，全国各地で30度越え（北海道が日本全国で最高の気温をマーク！),梅雨入りとともに関東での連日の豪雨等々，気象関係のニュースが続いています.私の暮らす処では，天気予報の雨マークは点いては消え，点いては消えの繰り返しで，播いた種の芽の出が悪くなる，と，はらはらしながら空を見上げています.土壌物理の知見が役に立つ場面は様々にあることと思いますが，農地で出会う人と話をしていると，予想外の天気への対応力を土に，特に物理性に求めているのだなと感じることがあります．講じた対策は理に適っているか，あるいは，よい回避策はないかと問われるとき，『土壤の物理性』の論文や記事に重要な示唆を見つけることが多々あり，大変ありがたい学会誌だと思ってきました.その編集委員となりましたが（恐縮しています），初仕事の感想は，著者と閲読者の真摯な姿勢と熱意に圧倒されたということに尽きます.掲載された論文はクールですが，その裏では，著者と閲読者の間のアツいやり取りがありました.これまで他に編集委員の経験がないため,何れの学会誌でもそうであるのか，『土壌の物理性』の特徴なのか，はたまた，担当した論文が偶々であったのか判断できませんが，これまで私がありがたいと頼ってきた文献にもきっと同じような過程があったであろうと想像しています．圧倒されるばかりの編集委員では困ると思われるかもしれませんが，どうぞご安心ください．頼もしき編集委員長と編集幹事が，新米編集委員を見守り，ときに助言・指導もしながら，この学会誌全体を編み上げていることも体験からご報告します.冷夏か居夏か平年並みかわかりませんが、この夏のみなさまの健康をお祈りします.中野恵子（編集委員）
( ) (Pt100 ) . . ....... . . . μ士F TEL011- 596- 0201      FAX011- 596- 0234
 E- mail info@mcs- fs.com   URL http://www.mcs- fs.com第１条本学会社掛物理学会（Japanese Society of Soil Physics）第２条本学会は土壌物理に関する研究の進歩と普及を図り、農業技術および環境科学の発展に貢献することを目的とする。第３条本学会はその目的を達成するために次の事業を行う. (1)研究発表会，討論会および見学会などの開催(2)学会誌「土壌の物理性（Journal of the Japanese Society of Soil Physics）」並びにその他の印刷物の発行(3)内外の研究,技術の交流および他の学会,諸団体との協力(4)優れた論文に対する表彰(5)その他，本学会の目的を達成するために必要な事業第４条本学会の会員は，正会員，シニア会員（これまで正会員,アニメーション,アニメーション,アニメーション,であって60歳以上の常勤職に就いていない者)，学生会員および贊助会員，購読会員の5種とする。学会への入
会または退会の際は，本学会に届け出なければならない第５条会員は次の会費を所定の期日までに納めるものとする.
第６条本学会に次の役員をおく.任期は２年とする.ただし, 3期連続の重任は認めない。選出方法は次による. (1)会長1名，副会長1名，編集委員長1名
        正会員の中から評議員会によって選出される. (2)詳議員イ15名正会員の中から選挙によって選出される.ロ３名以内を会長が正会員の中から委嘱する. (3)会計監査2名正会員の中から評議員会によって選出される. (4)幹事若干名若干名の庶務，会計，編集の幹事を会長が委嘱する.第7条会長は毎年１回以上総会並びに評議員会を招集する.
  （１）総会社本学会の最高議決機関であって，事業計画，予算決算，会則の変更等を決定する。総会は正会員，シニア(2)評議員会は，会員の選挙によらない役員の選出，総会議案，その他の重要事項を検討する。評議員会の議長は会長がこれにあたる. (3)総会および評議員会の議決は委任状を含む多数決とする。ただし，会則の変更は，総会出席者の3分の2以上の학成を要する.第８条本学会の会務は，評議員会および総会の議を経て，会長，副会長，編集委員長および幹事がこれを執行する。会務執行に必要な規程は別に定める.第９条本学会に次の委員会をおく. (1)選挙管理委員会正会員の中から評議員会によって選出され，本学会の評議員選挙を管理する. (2) 編集委員会正会員の中から評議員会によって選出される委員によって構成され、学会誌その他の印刷物の編集に当たる. (3)学会賞選考委員会
　　正会員の中から評議員会によって選出される委員によって構成され，学会賞を選考する.第10条本学会の経費は会費その他の収入を持ってあてる. 本学会の会計年度は毎年４月１日に始まり翌年３月３1日に終わる.附則(1)本学会の連絡先は，これを当分の間次に置く.細則〒113-8657 東京都文京区弥生1-1-1（2）本会則は，2011年4月1日より施行する. (2011.10.28改正) (1)シニア会員1）シニア会員は、これまで正会員であって60歳以上の常勤職に就いていない者2）シニア会員への変更は，資格を有する会員からの申告を受け，評議員会の承認を受ける．原則として申告された3)年度から適応するが，当該年度中に有資格となった場合は，次年度から適応する.会則第6 ts, 人中受かり選択， 3.
シニア会員の権利は正会員に準ずる。ただし，会則第6.
条で定める役員および第9条で定める委員会委員に就くことはできない. (2011.10.28制定) 1.筆頭著者は本学会会員であること2.投稿原稿の区分と規定ページは下記による。 1） 「論文」（Original papers）:独創性があり，土壌の物理性に関する研究および技術の進歩に寄与すると見なされるもの。一編ごとに論文としての構成を整えていて，他誌に未発表のものに限る．規定ページを刷り上がり6ページ以内とする. 「研究ノート」（Notes）：土壌の物理性に関する新、新たなど、「大阪」、「大がり4ベージ以内とする. 「総説」 (Reviews)：土壌の物理性に関する主題に3)ついて，それまでの研究を総括し，今後の発展方向を展望するもの。規定ページを刷り上がり6ページ以内とする. 4) 「解説」（Lectures）：土壌の物理性に関する諸事項の理解を計るための平易な解説，ならびに研究技術の普及交換を進めるための紹介など.規定ページを刷り上がり6ページ以内とする. 5) 「研究紹介」（My research）:現在行っている研究。他の学会誌等に掲載された論文，研究上の工夫などについての平易な紹介.規定ページを刷り上がり6ベージ以内とする. 6) 「資料」（Miscellaneous）:広く会員の参考となる報告や情報　規定ページを刷り上がり6ページ以内とする. 7) 「土粒子」（Readers' column）:「土壌の物理性」周辺のことについての随想や意見など、規定ペーシを刷り上がり2ページ以内とする. 8) 「講座」（Lecture series）：「解説」と本質的な違いはないが，特に編集委員会が企画して複数回にわたって行うものを指す。規定ページを刷り上がり6ページ以内とする. 9) 「特集」（Topics）:「解説」,「論文」,「研究ノート」が混在したもので，特に編集委員会が企画して複数回にわたって行うものを指す。規定ページを刷り上がり6ページ以内（「研究ノート」では4ページ以内）とする. 10) 「書評」（Book reviews）：規定ページを刷り上がり２ページ以内とする. 11) 「巻頭言」（Foreword）：規定ページを刷り上がり2ページ以内とする。なお，上記区分において，編集委員会が会員または会員以外に投稿依頼することがある。 3.原稿の採否は編集委員会が決定する。編集委員会は，「論文」および「研究ノート」については２名，その他の投稿原稿には１名の関読者を選んで閲読を依頼する。ただし、 「土粒子」「書評」「巻頭言」については，この限りでない
4．投稿原稿が2．に記す規定ページを越える場合には，1 (文化)が設立。  1987現地  1987を組んる動画には、
ページあたり15,000円を著者負担とする。ただし、編集委員会が会員または会員以外に投稿依頼した原稿の場合はこの限りでない．また，カラ一印刷の場合は実費を著者負担とする. 5.投稿する場合は、投稿原稿（本文，図表含む）および原技術）に提出する。ただし、編集委員会が別途指示した場合はこの限りではない. 6.投稿原稿を受け付けた場合，編集委員会は速やかに受付番会議が開き受けていた。 概要送る。また，投稿原稿の掲載を決定した場合，最終原稿を受領したのちに受理日付を明示した書状を著者に送付する.著者に対して修正を求めた原稿が，特別な事情なく6ヶ7.月以内に再提出されないときは取り下げと見なす著者校正は初校のみとする。また，特に申し出がない限8.り印刷ずみの原稿は返さない. 9.掲載された原稿のPDFファイルを著者に贈呈する.また，著者は別別りを印刷業者から購入することができる.
10.本誌に掲載された原稿の著作権は土壌物理学会に帰属する. (2012.12. 20改正) 1.原稿は，日本語または英語で執筆する。 2.日本語の原稿は, A4判, 25字, 26行とし,上下左右
  に30 mm以上の余白をとる（4枚で1ページになる）. 3.日本語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，はじめに
、日本語で表題，著者名を書き，そのあとに英語で表題と著者名（フルネーム）を書いてから本文を書き始める。
英語の表題は，冒頭の単語の頭文字のみを大文字とし，それ以降は固有名詞等，特に大文字が必要な場合を除き，全て小文字とする。英語の著者名は名の1文字目および姓の全てを大文字で記す。また，第１ページ下の脚注に，著者の所属機関と所在地を英語で，Corresponding  者名と本文との間に英語で300 words程度のAbstractと5個以内のKey wordsを入れる. 5.日本語の投稿原稿(ただし，資料と土粒子,苦辞を除く)は、引用文献の後に日本語で350字程度の要旨，および5個以内のキーワードを書く.
6.英語の原稿は，A4判，ダブルスベースで作成する（約
600 wordsで1ページになる）.
7.英語の投稿原稿（ただし，書評は除く）は，Manuscript title,   Full name of authorsを書いてから本文を書き始める．著者名はFirst nameの1文字目およびFamily nameの全てを大文字で記す。また，第１ページ下の脚注に，Address of institutions of authorsおよびCorresponding authorを記す. 8.英語の論文および研究ノートは，Full name of authorsと本文の間に300 words以内の英文Abstractと5個以内の英語のKey wordsを入れる. 9.英語の投稿原稿（ただし，資料と土粒子，書評は除く）
は，引用文献の後に，日本語で表題と著者名，所属機関,所在地，350字程度の要旨，5個以内のキーワードをつける。なお，著者が外国人のみのために日本語部分の作成が困難な場合，英語部分からの和訳により，編集委員会の責任でこれらを作成する。 10.英語の適正化はすべて著者の責任において行うこと.然科学論文の執筆や校正に経験のある英語のネイティプスピーカーによってチェックされている事が望ましい. 11.関読終了後に最終原稿を提出するときには，編集委員会が指示する形式の電子ファイルを送付する.本文12.原稿には，関読作業の効率化を図るため，本文に行番号を5行毎に書き入れる. 13.章の見出しは1., 2., 3.,節の見出しは1.1, 1.2, 1.3,項の見出しは1.1.1,  1.1.2,  1.1.3のようにし，字体はゴシック体とする. 14.略語,略号を使うときには,はじめにそれが出たときに正し,式名称とともに示す（例：図表16.日本語および英語の原稿ともに，図または写真の番号は17.日本語の論文,研究ノートの場合,図,表,写真の題名には英語を併記する. 18.図,表,写真は必要最小限度とし,同一事項を表と図に重複して表示する事は避ける. 19.図,表,写真は１ページに１つずつ貼り付け,余白に図表等の番号を記す. 20.図と写真はそのまま製版されるので，鎖明なものを提出する. 21.図は1/2倍などとおよその縮小率を指定し、2倍くらいe and the second of the late and the second state of the second state.がりの大きさを考慮して決める。
22.地図や顕微鏡写真には定尺をつけ，縮尺や倍率はつけない23.図表写真の番号と題名は別鉛に主とめて一覧表とする.引用文献24.本文中で文献を引用する場合は，著者名（西暦），または（著者名，西暦）とする（例：Tanaka（1994）, (Nakamura and Suzuki, 1981)). 著者が3名以上の場合は第１著者名のあとに一ら，またはet al.をつける(例：山田ら（1978),   (Tayler et al., 1945)). 25.引用文献は，本文のあとに著者名のABC順に書く．未発表，私信は引用文献として記載しない. 26.引用文献の書き方は以下のようにする.く雑誌>森本聡,永田修,川本 健,長谷川周一(2009):泥炭
 113: 3-12. Fujimaki, H., Ando, Y., Cui, Y. and Inoue, M. (2008): Parameter estimation of root water uptake model under salinity stress. Vadose Zone Journal, 7:  31- 38. Millington, R.J. and Quirk, J.P. (1959):  Permeabil- ity of porous media. Nature, 183:  387-388, doi: 10.1038/183387a0. Bitteli, M., Flury, M. and Campbell, G.S. (2003):  A thermo dielectric analyzer to measure the freez- ing and moisture characteristic of porous me- dia. Water Resour. Res., 39(2):  W1041, doi: 10.1029/2001WR000930. <単行本> Tinker, P.B. and Nye, P.H. (2000): Solute movement in the rhizosphere, p.308. Oxford University Press, New York.土壌環境分析法編集委員会編(1997):土壌環境分析法, pp.129-138.博友社,東京े森堅治(2005):地理情報システムを用いた室泰負荷予測モデル波罗野隆介・犬伏和之編 続・環境負荷を予測する, pp. 60-79.博友社,東京. Jury, W.A. (1996): Stochastic solute transport mod- eling trends and their potential compatibility with GIS. In Corwin, D.L. and Loague, K. (ed.) Appli- cation of GIS to the modeling of non-point source pollutants in the vadose zone, pp.57-67. SSSA Spe- cial Publication No. 48, Madison. < Webページ> FAO-AGL (2000): Global extent and location of sodic soils. Available at http://www.fao.org/ag/AGL /agll/prosoil/sodic.html.（確認年月日）野菜茶薬研究所(2006):野菜の硝酸イオン低減化マニュアル. http://vegetea.naro.affrc.go.jp/joho/manual /shousan/index.html.（確認年月日） (雑誌のページにはp.やpp.をつけない．本の単数ページを示す場合にはp.,複数ページを示す場合にはpp.をつける)その他27.本要項のほか，科学技術情報流通技術基準（SIST）に準拠する. (2012.12.20改正) [土壌物理分野のSI使用例]国際単位系（SI）については多くの出版物で解説されているので，ここには，土壌物理に特に関連の深い単位の使用例を示す.
*  %表示は，原則として分母と分子の内容が同じものの場合にだけ用いる. **  cm H 2 Oは使わない.その他，疑問のあるものについては意見を聞いて編集委員会で検討する. (2000. 3.10改正) 1.投稿原稿に対する基本方針編集委員会は常に会員からの自主投稿を歓迎すると共に，投稿された原稿をなるべく早く，できるだけ掲載する方向で処理したいと考えています．ただし,「土壌の物理性」に掲載する原稿は読者にとって有益がつ完成したものであることが必要です。編集委員会は，投稿原稿が, The Britanian and The Britanian (China)  「土壌の物理性」に掲載するのにふさわしい内容を持つ原稿であるかどうかを基準として、掲載の可否を判断しま間であるかとうかで至年として、西戦争争日を行動す。なお，他誌との二重投稿は認められません. 2.投稿原稿に求められるもの投稿に当たっては，「投稿案内」と共に「投稿規定」 「原稿教室」を「「反論文」の「人」を「反論文」。
「原稿教筆要領」をよく読んでそれに従うと共に，関読者
が多忙な中で時間を割くことをよく理解して最大限に努力して完成した原稿としてから投稿して下さい。投稿原稿に求められるものは下の通りです. (1)内容について1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノートの場合). 2）と(2)　表現について1）原稿全体の構成が整っていること. 2）表題が適切であること. 3）文章表現が適切であること4）英文アプストラクトや和文要旨が適切であること. 5）SI単位や記号の使い方が適切であること. 6）キーワードが適切であること.
7）英語の表現が適切であること. 3.投稿原稿の受付編集委員会は投稿原稿が体裁上最小限必要とする条件を満たしていない場合には、著者への問い合わせ，もれている。 4.閲読の目的と姿勢編集委員会は受け付けた投稿原稿が「土壌の物理性」へ掲載するのにふさわしいかどうかを判定する資料を得るために閲読を行います。編集委員会は適任の閲読者を選定し，閱読を依頼します。　編集委員会は閱読者に対して特に次の点について注意をお願いしています. 1）原稿の内容に対する責任は著者にあること。また,原稿の価値は読者が判断するものであること. 2） 3）と、従って，新たな実験や計算の追加要求などは極力避けること。 4）関読依頼期限を厳守すること.閲読者から出された問題点について，編集委員会、開開始。 (2015) 5.関読の手順と投稿原稿の採否(1) 編集委員会は論文，研究ノートについては２人，の他の区分の投稿原稿については１人の適任者へ閲読を依頼します. (2)いて投稿原稿を評価し，閲読結果を全体意見および個別指摘事項と共に編集委員会へ報告します. ，外官開手で、人間結果を考慮した。
(3) 編集委員会は閲読結果を審議し，投稿原稿の採否を
、決定します。この際，論文・研究ノートについては原則として下のように取り扱います.
1）関読者2名とも総合判定がA（このまま掲載可）のは、「日本の統計」として「日本の原稿」を受ける場合には，関読結果を受け取った日付で原稿を受理(掲載決定)します. 2） 1名の総合判定はA ,もう1名はB (指摘の点が2) 1名の総合判定はA ,  もう1名は2名ともB修正を求めます。修正原稿が提出され，編集委員会が修正内容を確認した時点で受理します. 3） 1名の総合判定はB ,もう1名はC（指摘の点が
 修正された後，再閲読する必要あり）の場合，または２名ともCの場合には，指摘事項について著者にやや大きな修正を求めます.提出された修正原稿は再び閲読を行います. 4） 1名の総合判定がD（掲載不適）の場合には,の関読者に判定を依頼することを含め、編集委員会が対応を判断します. 5) ２名の総合判定ともDの場合には，その理由を付けて著者へ返稿します. 6）閲読は2回までとし，再閲読においてもCまたはします. (4)閲読結果の総合判定をDとする理由は次のようなものです. 1）既発表とみなされるもの. 2）重要な部分に根本的な誤りがあるもの. 3）事実に基づいた内容ではなく，単なる主観が述べられ5) 学天体生の学者（教育） 学生動物学いもの（論文，研究ノートの場合）. 5）修正を要する根本的な指摘事項を多く含んでいるもの.
6）連載形式で構成されており，1編ごとに独立したものと認めがたいもの. 7）全体構成や文章が粗雑で、内容の判定ができないもの. 8）内容が本誌の趣旨に合わないもの. 9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくないもの. 6.その他1）共著者は全員が原稿に責任を負って下さい.共著者がいるにもかかわらず，その共著者が原稿を読んでないと判断されるような基本的なミスがある場合には、これをして、その後、その後、その後はは、関読を中止して返稿することがあります. 2）修正原稿を返送する場合には，修正結果がすぐに分） 後になります。関読意見に対しては極力冷静かつ慎重に対処して下さい。誤解があった場合には，その調解を解くだけでなく，誤解を受けないような書き方に改める努力が求められます. 4）「掲載不適」で返稿された原稿を再投稿する場合は新規投稿扱いとなります. 「掲載不適」とした理由を十分に確認・検討の上，再投稿して下さい. (2004. 6.29改正) 1.関読依頼期限の厳守をお願い致します。万一，期限内に 絡して下さい. 2. 「投稿案内」において，下のものを投稿原稿に求めています.関読においても，これらをその基準とします. (1)内容について
 1）オリジナリティーがあること（論文，研究ノートの場合). 2）本誌の読者にとって有益であること導入，研究手法から結論に至る過程に論理性がある3)し
こ(2)表現について1）原稿全体の構成が整っていること. 2）文章表現が適切であること. 3）表題が適切であること. 4）英文アプストラクトや和文要旨が適切であること. 5）SI単位や記号の使い方が適切であること. 6）キーワードが適切であること.
7）英語の表現が適切であること. 「掲載不適」とする理由としては，下のようなものが挙3.げられます. 1）既発表とみなされるもの. 2） 3)重要な部分に依存的な説ので、そこによって結果、その他の「新聞」を通説が述べられているだけで，新しい知見が全くな4) 5）修正を要する根本的な指摘事項を多く含んでいるもの. 6）連載形式で構成されており，1編ごとに独立したものと認めがたいもの. 7）全体構成や文章が粗雑で，内容の判定ができないもの. 8）内容が本誌の趣旨に合わないもの. 9）その他，本誌に掲載する原稿としてふさわしくないもの. 4.原稿の内容に対する責任はあくまで著者にあります.また，原稿の価値は読者が判断するものです.他，京橋の富士に就者が「あり」ので、「ありません」
5.関読は内容の批判や討議を行うものではありません.
「徒って，見解の相違は掲載不適の理由にはなりません.
必要事項をご記入の上，このまま下記宛先に（郵便，FAX，E-mailの添付ファイルなどで）お送
本会記入受付年月日：承認年月日：送付先・問い合わせ先土壌物理学会事務局（庶務幹事） 〒 113-8657東京都文京区弥生1-1-1東京大学大学院農学生命科学研究科  吉田修一郎宛Tel. 03-5841-5344         Fax. 03-5841-8169 E-mail spsyomu@ml.affrc.go.jp本誌に掲載された著作物を複写したい方は, （社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企楽の従業員以外は，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．著作物の転載・翻訳のような複写以外の許諾は，直接本会へご連絡下さい. 〒 107-0052   東京都港区赤坂9-6-41   乃木坂ビル学術著作権協会TEL : 03-3475-5618    FAX : 03-3475-5619 E-mail : kammori@msh.biglobe.ne.jp In order to photocopy any work from this publication, you or your organization must obtain permission from the following organization which has been delegated for copyright for clearance by the copyright owner of this publication. Japan Academic Association for Copyright Clearance (JAACC) 41-6 Akasaka 9-chome, Minato-ku, Tokyo 107-0052, Japan TEL : 81-3-3475-5618     FAX : 81-3-3475-5619     E-mail : kammori@msh.biglobe.ne.jp第127号(会員配布) 2014年7月20日発行土壌物理学会T 113-8657東京都文京区弥生1-1-1東京大学大学院農学生命科学研究科農地環境工学研究室内03-5841-5344 03-5841-8169 FAX spsyomu @ ml.affrc.go.jp E-mail http://js-soilphysics.com/ent銀行口座みずほ銀行根津支店（店番号235）普通 1153264 土壌物理学会会計西田和弘口座番号: 01350-2-40943新便振替加入者名：土壌物理学会編集委員会事務局（投稿原稿送付先）所在地はホームページ（http://js-soilphysics.com/ent）で最新の物を確認して下さい. kibyosi@ml.affrc.go.jp E-mail品画創文印刷工業株式会社〒 116-0011東京都荒川区西尾久7-12-16 ISSN 0387-6012 Journal of the Japanese Society of Soil Physics No. 127 July, 2014 Contents Foreword ... l Original Papers Estimating water content of saturated clay by soft X-ray digital radiography ... ... 3 Settling velocity of high-density clay suspension and effects of vertical channel formation . . . ... l l Discharge of water, nitrogen, phosphorus and suspended matter from clayey fields with a water table management system in a region with heavy snowfall during a two-year system of the V-furrow no-till direct seeding rice – winter barley – soybean triple cropping
... 19
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35 Published by Japanese Society of Soil Physics Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657 Japan http://js-soilphysics.com/