―々

降 雨 の 無 い 日が 続 き

,栽

培 暦 に した が つ て 灌 漑 を行 つ た 場 合(Fig。 4.5‐^a―

*),

40 cm深

の マ トリ ッ クポ テ ン シ ャル の値 は 上 昇 せ ず(Fig。

4.5‑b),吸

引 判 定 用 の テ ン シ オ メ ー タ で も浸 透 水 の 到 達 を記 録 して い な い た め(Fig.4.5‐

c),SCFSは

採 水 を行 つ て い な い(Fig.4.5‐

d).し

か し

,灌

漑 直 後 に 降 雨 が あれ ば

,SCFSは

採 水 を行 っ て い る 。 本 実 験 区 に お い て は

30 cm深

の マ トリ ッ ク ポ テ ン シ ャル が ‑20

cm以

上 に な つ た 場 合 の み

,根

群 域 下 へ の 下 方 浸 透 が発 生 して い た 。 つ ま り^, 栽 培 暦 に 準 じて灌 漑 を行 うの み で あれ ば,根群 域 下 へ の 浸 透 は抑 制 され る こ と が 明 らか とな つ た 。

SCFSは

0.48〜

0,96 mm h 1の

低 い 採 水 強 度(Fig。 4.5‐d)で 降 雨・ 灌 漑 の無 い 時 期 に も採 水 を行 っ て い る こ とが しば しば確 認 され ,毛 管 水 ま で集 め て しま うた め に採 水 過 剰 とな る場 合 が 多 か っ た 。

SCFSが

過 剰 に浸 透 水 を採 取 して しま う 理 由 の 一 つ は 吸 引 判 定 用 テ ン シ オ メ ー タ の 測 定 精 度

,特

に フ ィル タ ー 直 上 の 力

cの

変 動(Fig。 4.5‐c)に あ る 。降 雨 強 度 が 低 く

,土

壌 水 分 量 も低 い 場 合 に 力

cの

変 動 幅 は 大 き くな つ た 。 フ ィル タ ー に サ ク シ ョンが か か つ た 際 に 力

cが

最 も影 響 を受 け る た め 吸 引 判 定 に エ ラー が 生 じ る の で あ るが

,SCFSの

よ うに サ ク シ ョ ン を か け る採 水 装 置 を使 用 す る以 上 は避 け られ な い 問題 とい え る 。ま た採 水 過 剰 とな る も う一 つ の 理 由 は

,SCFSに

よ つ て採 取 した 下 方 浸 透 水 を水 質 分 析 の た め に 回 収 す る際

,採

水 容 器 内 が 大 気 圧 とな り

,そ

れ が 一 時 的 で は あ る が フ ィ ル タ ー サ ク シ ョンお よび 力

cの

値 に影 響 した た め と考 え られ た 。 こ の 問題 が発 生 して い る の は Fig.4.5‑cで 力

cの

み が 急 上 昇 して い る時 で あ る 。

SCFSの

採 水 効 率 を上 げ るた め に 改 良す べ き課 題 で あ る。

適 用 した 土 壌 の種 類 や 採 水 効 率 の 算 出方 法 は 異 な るが,既往 の研 究 に お い て も様 々 な採 水 装 置 の性 能 評 価 が 為 され て い る 。Siemens and Kaupettohann(2004) は 細 砂 土 に お い て 三 種 類 の サ ン プ ラー の採 水 性 能 を 比 較 し,サ ク シ ョン プ レー

トサ ンプ ラ ー に つ い て は灌 漑 強 度 の 高 い 場 合 に 1150/0,低い 場 合 に ^1070/0の採 水 効 率 で あ つ た と考 察 して い る 。 さ らに

,小

杉 (2000)は 森 林 土 壌 に お け る採 水 率 が 630/0,Lentz and Kincaid(2003)は Portneufシ ル トロー ム 土 に お い て

144%と

い う値 を報 告 して い る 。 これ らの 結 果 と同等 あ るい は そ れ 以 上 に

,SCFSの

^採

水 効 率 は 高 か っ た 。微 妙 な サ ク シ ョン制 御 が 要 求 され る砂 質 土壌 に お け る採 水 で あ っ た こ とも考 慮 に入 れ る と

,根

群 域 下 に浸 透 が発 生 した 際 に

SCFSは

非 常 に効 率 の よい採 水 を行 つ た と言 え る。本 実 験 で は

,作

物 栽 培 下 の 農 地 に お け る 下 方 浸 透 水 の採 水 状 況 を詳 細 に考 察 し,栽 培 暦 どお りの灌 漑 が 行 わ れ て い れ ば^,

肥 料 の溶 脱 量 も制 御 され る こ とが 示 唆 され た 。しか し今 後 は

,さ

らに肥 料 溶 脱 を防 止 す る た め

,先

行 降 雨 量 の み で な く

,予

測 され る 降 雨 量 も考 慮 に入 れ て灌 漑 水 量 を決 定 す る必 要 が あ る。

4.3.2 

セ ン サ ー で 捉 え る 土 壊 中 の 溶 質 移 動

溶 質 移 動 現 象 を把 握 す る た め に 土 壌 溶 液 中 の溶 質 濃 度 を沢1定 す る こ とは容 易 で は な か っ た 。 しか し

,TDR法

を用 い る こ とで

,こ

れ ま で 困難 で あ つ た 不 飽 和 土 壌 中 に お い て も水 分 と溶 質 含 量 の 両 方 を ほ ぼ 同 時 に ,し か も単 一 プ ロー ブ で 測 定 可 能 とな り,上壌 中 に お け る水 分 や 溶 質 の 挙 動 を把 握 す る こ とが 可 能 とな つ た_(登尾 ら 2005)。 本 実 験 回場 に も深 度 別 に

4本

の

TDRセ

_{ンサ ー を埋 設}

し

,土

壌 水 分 量(θ ;Fig.4.6‐b)お よび 電 気 伝 導 度 (ECb;Fig。^4.6‐c)を測 定 した

.採

水 効 率 の 算 出 時 と同様 に基 肥 混 入 日か らの

50日

間

(2004年

^{8月 18日 〜10月 7}

日_)につ い て

,そ

れ ぞ れ の 経 時 変 化 を示 した 。ま た

,深

度 別 に θ(Fig,4.6‑b)の デ ー タ と(3)式 か ら土壌 溶 液 中の 電 気 伝 導 度(ECw)も 算 出 し

,40お

よび

46 cm深

の 結 果 を ^{Fig。 4.6‐}

dに

示 した 。

ECbの

変 化_(Fig.4.6‐c)は

,SCFSで

採 取 後 に

ECメ

ー ター に よ り測 定 した 下 方 浸 透 水 中 の 電 気 伝 導 度 (ECiw̲bome;Fig,4.6‐^d)と 同様 の 傾 向 に あ り

,本

実 験 圃場 に お け る溶 質 移 動

,あ

る い は肥 料 溶 脱 傾 向 は

ECbの

変 化 か ら推 測 可 能 で あ つ た 。

ECbは

水 分 量 に左 右 され るた め

,溶

質 移 動 の 指 標 と

され るべ き は ECw(Fig。4.6‐d)の 変 化 で あ るが

,θ

の 測 定 精 度 の影 響 (Mori et al.

2003)を大 き く受 け た た め

,Fig.4.6‑dか

ら肥 料 溶 脱 傾 向 を把 握 す る こ とは 困難 で あ つ た 。 本 来 な らば

ECwと EC柿

̲bomeが 同様 の傾 向 を示 す はず で あ る が

,本

実 験 結 果 で は

ECwの

変 動 が 非 常 に 大 き く

,比

較 が 不 可 能 で あ つ た 。 した が っ て

,溶

質 移 動 モ ニ タ リン グ の た め に は

ECwよ

り

ECbを

指 標 とす る方 が 良 い 場 合 も あ る こ とが 示 され た 。セ ンサ ー は溶 質 移 動 傾 向 の把 握 に適 した 技 術 で あ る が

,土

壌 環 境 の 詳 細 な モ ニ タ リン グ の た め に は

,セ

ンサ ー 技 術 の み よ りも

,浸

透 水 を 直 接 採 水 す る 技 術 と併 用 し

,浸

透 水 の 更 な る 分 析 を 行 う方 が 良 い (Siemens and Kaupettohann 2004)。

今︲ ■

日日︶

筐ｏ

一ヽ∞ 一 ︼Ｈ可鳴ヱｇ︑目 命

⁚ 日 的 日

︶

や目Φ︶目〇〇﹄Φ

ゝ″︶ 硝

20 0.20

0.15

0.10

0.05

0.12

0.08

0.04 2.0 1.0

0.0

■.0

‑2.0

Fig.

っ〇田 命

︲ 日

∽０︶

＞一〇田 へ＞⑭ロ

TimC(day)

4.6  Variations in water content and electrical conductivity measured by TDR sensors du ^ng a 50‐day period(Aug■ 81112004〜 Oct,7th 2004)。

a:Rainfall and irrigation amount.

b:Water content at each depth.

c:EC of bulk soil(ECb)at each depth.

d:EC in soil sOlution(ECw)and infiltration water(ECtw̲b。 ^lc)。

‑ 20 cm30 cm

‑ 40 cm

―‑ 46c吼

一 ECw at40 cm dcpth す―― ECw at 46 cm dcptth

０   ０   ０   ０   ０   ０   ０   ０ ４   ２   ０   ８   ６   ４   ２   ０ １   １   １   ０   ０   ０   ０   ０

命︲ 日

∽竜︶︼■＞目やヽ■一嘔Ｅ目一〇田

Fy ・

「

^▼ ■

^W°

゛■

.

□ 口ECiwもottlc        _□    ^□

O ECiw‐4clc

20  Tilne(day)30

Fig.4.7  Variation in the EC of infiltration waterineasured with the

four‐electrode sensor in the samphng tube(ECiw̲4clc)and With the EC meter in the sampling bottle(ECiw̲bottlc)・

Fig。

4.7に

ECiw̲bttdeと

SCFSの

採 水 チ ュー ブ 内 に挿 入 した

4極

塩 分 セ ンサ ー で モ ニ ター した 下 方 浸 透 水 中 の 電 気 伝 導 度(ECiw̲4Лc)を示 した 。採 水 容 器 か ら 回 収 して 測 定 した ECIw̲b∝dcと セ ンサ ー で 自動 記 録 され る ^ECiw̲4cに は

,そ

^{の 変}

動 傾 向 が よ く一 致 して お り,採水 チ ュー ブ で の セ ンサ ー に よ るモ ニ タ リン グ の 有 用 性 を示 して い る。 しか し,Fig。

4.7に

は 示 され て い な い が

,4極

^{塩 分 セ ンサ}

ー は しば しば極 端 に低 い 値 を記 録 し

,測

定 エ ラー とな る こ と も あ つ た 。これ は 採 水 チ ュー ブ 内 に 空 気 が侵 入 した た め で あ る が ,チ ュー ブ の 端 に電 磁 弁 を 追 加

して そ れ を 防 ぐ こ とで ,ECiw̲4clcの 測 定 精 度 を 高 め る こ とが 可 能 と考 え られ る 。

4.3.3 

下 方 浸 透 水 と 地 下 水 に お け る 硝 酸 態 窒 素 濃 度 の 違 い

Table4.4で

は

,SCFSで

採 取 した 下 方 浸 透 水 お よび 観 測 井 か ら採 取 した 地 下 水 中 の 硝 酸 態 窒 素 濃 度 を

,地

下 水 が採 取 可 能 とな つ た

6日

間 につ い て 比 較 し た 。施 肥 の影 響 が 強 い 10月 お よび

H月

に は 下 方 浸 透 水 中 の 硝 酸 態 窒 素 濃 度 の 方 が 地 下 水 中 の そ れ よ りも高 い 。一 方

,施

^{肥 が 無 く}

,融

^{雪 の あ つ た}

^3月

^{に は 両}

方 の 水 中 で 同程 度 の 硝 酸 態 窒 素 が 検 出 され て い る 。さ らに収 穫 前 の 最 後 の 追 肥 に よ っ て

,4月

^・5月 に再 び 下 方 浸 透 水 中 の 硝 酸 態 窒 素 濃 度 の 上 昇 が認 め られ た 。 下 方 浸 透 水 の 水 質 分 析 を行 つ た 結 果(Fig.4.8‐b)に も

,施

肥 か ら硝 酸 態 窒 素 の溶 脱 が 起 こ る ま で に 時 間 が か か る こ とが 示 され て い る 。

40 50 10

Table 4.4 N03 COnCentration and EC in groundwater(ECgW)and infiltration water

(ECiw̲bottlr)・

Ground、vater Infiltration water

Date(dayS*)

N03 (mg L…

1)ECgW(dS m・

)N03 (mg L 1) ECiw̲bottlc(dS m‐ ¹⁾

3 0th Oct。 (74) 7th Nov。 (82) 16血

Mar,(202)

2る血Mar。 (212) lSt Apr.(218)

o.111      43 25

15 12 16 18

95 10

11

0.121 0.117 0.124

0,291 0.793 0.069 0.077 0.736

0。

134         12

21誠

May(269) 14   0.H0   19    0,740

*The numbers in the parentheses aner the date denott the days aier basal fertilizer apphcation.

地 下 水 酒 養 量 が 多 い とき に硝 酸 態 窒 素 の溶 脱 も促 進 され る こ とや ,そ の濃 度 の 希 釈 が 起 こ る こ とが 報 告 され て お り(小

)￨12000),本

実 験 か ら も 同 様 の 結 果 が 得 られ た

,ま

た

,施

肥 ・灌 漑 の な い 時 期 の

ECの

変 化 も

,地

下 水 (ECgw)よ り 下 方 浸 透 水 (EC ^̲bomc)で 明確 に表 れ て い る(Table4.4).

4.3.4 

肥 料 成 分 の 溶 脱 傾 向

         ,

基 肥 混 入 日か らの

50日

_間

(2004年 ^{8月 18日}

^〜10月

^7日

^{)につ い て}

,イ

^{オ ン}

ク ロマ トグ ラ フ を 用 い て 分 析 した 下 方 浸 透 水 中 の 陰 イ オ ン濃 度 の 経 時 変 化 を

Fig,4.8に

示 した 。 比 較 の た め に

,EC

^̲b

deの

デ ー タ も併 記 した 。 各 種 陰 イ オ ン濃 度 を合 算 した 値 と変 動 傾 向 が よ く一 致 す る

EC

̲bottlcは

,基

肥 施 用 か ら ⁵ 日後 の ま とま つ た 降 雨(Fig。 4.8‐a)直 後 にす ばや く上 昇 した 。^ECiw̲b∝deは

20日

後 に も再 び 上 昇 して お り(Fig。

4.8‑b),こ

れ は

1回

目の 追 肥 お よび

,ラ

ッキ ョ ウの 発 芽 後 に 来 襲 した 台 風 に よ る 降 雨 の影 響 と考 え られ た 。

Table4.2で 示 して い た よ うに

,基

肥 施 用 前 の 土壌 抽 出液 中 の 硝 酸 態 窒 素 濃 度 は 10 mg L‐l以下 で あ つ た が

,基

肥 や 追 肥 後 に

SCFSで

採 取 した 下 方 浸 透 水 中 で は

,最

高 297 mg L‐1に達 す る ほ どに そ の 濃 度 が 上 昇 した(Fig.4.8‑b)。 硝 酸 態 窒 素 濃 度 の 上 昇 は

,ラ

ッキ ヨ ウ栽 培 期 間 中

,施

肥 を行 うた び に観 察 され た 。硝 酸 イ オ ン濃 度 と電 気 伝 導 度 (EC)と の 間 に は相 関 が あ る こ とが 知 られ て お り,し ば しば

ECデ

ー タ か ら硝 酸 態 窒 素 検 度 を 算 出す る こ と も行 わ れ て い る(Nissen

et al.1998;登

尾 ら 2005)。 しか し

,本

^{実 験 結 果(Fig。4.8‑b)にお い て}

^,ECiw̲bdde

と硝 酸 態 窒 素 濃 度 の ピー ク は 異 な つ て お り

,こ

れ は ECiw̲bodcが他 の 陰 イ オ ン

(S042‐ゃ ^cl‐)の影 響 を受 け て い る た め と考 え られ た 。

基 肥 に は硫 酸 ア ンモ ニ ウム や 塩 化 カ リ ウ ム が含 ま れ て い た(Table4.1)こ とか ら

,硫

酸 イ オ ン(S042‑)ゃ 塩 化 物 イ オ ン(Cl‐)濃度 は

,そ

の施 用 か ら

10日

_{後 に 上}

昇 した .S042‐ ぉ ょび ^{cl は}植 物 に利 用 され ず

,上

壌 に も吸 着 保 持 され に くい 。 そ れ らは

1回

_{目の 追 肥 後(基肥 施 用 か ら}20日 目_)お よび

2回

目の 追 肥 後 (40日 目)

に も濃 度 上 昇 が認 め られ

,施

肥 後 の激 しい 降 雨 が S042‐ゃ

crの

溶 脱 を促 進 させ て い た 。 具 体 的 デ ー タ を掲 載 して い な い が

,実

験 期 間 中 の 下 方 浸 透 水 中 の

pH

は ほ ぼ

7.0で

あ つ た に も関 わ らず

,基

肥 混 入 か ら

40日

目に は

pHが 6.1に

ま で 低 下 した 。ECIw̲bomeのみ な らず

,pHも

溶 脱 した 陰 イ オ ン

,特

^{に S042‐}ぉ ょび Cl に影 響 され て い た 。 リン酸 イ オ ン_(P043‐)ゃ亜 硝 酸 イ オ ン(N02 )な ど他 の 陰 イ オ ン に つ い て は

,低

濃 度 (5 mgL‐1以

下_)あ る い は 検 出 され な い こ とが 多 か っ た 。 一 般 に

,肥

料 成 分 の 溶 脱 量 は 浸 透 水 量 に 比 例 す る 。

Fig,4.8に

示 され て い る よ うに

,降

雨 強 度

aが

^{10 mm h‐1以}上 とな る よ うな 豪 雨 の 際 に

,肥

料 成 分 の溶 脱 に よ る 土 壌 や 地 下 水 の 汚 染 リス ク は 高 ま る こ とが 示 唆 され た 。一 方

,ジ

^ョロ

を用 い た 灌 漑 の み で は根 群 域 下 へ の 肥 料 溶 脱 は少 な い (Fig,4.5‑*,Fig.4.8)。 栽 培 暦 の灌 漑 計 画 どお りに灌 漑 を行 え ば

,肥

料 の溶 脱 は 最 小 限 に留 め られ る が,

予 想 の 困 難 な 降 雨 が 灌 漑 直 後 に 続 く場 合 に根 群 域 下 へ 肥 料 が 溶 脱 して しま う こ とが 明 らか とな つ た 。ま た

,鳥

取 県 の ラ ッキ ョ ウの砂 丘 畑 栽 培 で は

,追

^{肥 と}

して 化 学 肥 料 を散 布 した ま ま 土 壌 と混 和 せ ず に 放 置 す る。これ に よ り上 壌 溶 液 へ の溶 け込 み を遅 らせ,重力 水 に溶 け込 ん で か らの 土 壌 中 の溶 脱 距 離 を長 くす る こ と で

,肥

料 成 分 が 作 物 に 吸 収 され 易 く な る よ う工 夫 され て い る (藤 井 1997)た め

,施

肥 計 画 も栽 培 暦 に 準 じて 行 うな らば

,肥

料 成 分 の溶 脱 量 は 少 な い はず で あ る

.施

肥・灌 漑 計 画 を検 討 す る際

,通

常 は植 物 や 土壌 の 乾 燥 重 量 な どの デ ー タ が 用 い られ る が,本実 験 の よ うに 下 方 浸 透 水 を直 接 採 水 しモ ニ タ リ ン グ を行 うこ とで,さ らに詳 細 な デ ー タ を得 て 綿 密 な計 画 を 立 て る こ とが 可 能

とな る 。希 釈 や タイ ム ラ グ の影 響 が あ る こ とか ら

,農

地 か らの 環 境 負 荷 量 を地 下 水 の 水 質 デ ー タ の み か ら算 出 す る こ とは容 易 で は な い(鈴木 ・ 志 賀 2004).

しか し

,そ

れ らの 影 響 な く下 方 浸 透 水 の 直 接 採 水 。分 析 が 可 能 で あ る こ と も

SCFSを

用 い た モ ニ タ リン グ シ ス テ ム の利 点 で あ る 。

4.3.5 

冬 期 の 採 水 お よ び 肥 料 溶 脱

本 実 験 を行 つ た 鳥 取 市 に お い て

,2004年

^12月 末 か ら

2005年 3月

_{の 積 算 降}

雪 量 は

2040 mm,最

深 積 雪 は

510 mm,降

雪 記 録 日数 は

23日

で あ つ た 。 これ

ドキュメント内 不飽 和 土壌 中の根 群域 か らの下方 浸透 水 と (ページ 47-58)