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践

TDR法

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―摘   ^{要 一}

農 地 か らの硝 酸 態 窒 素 を始 め とす る肥料 成 分 の流 出が

,地

下水 な ど水 環 境 に及 ぼす影 響 は大 きい 。世 界 的 に見 れ ば

,乾

燥 ・ 半 乾燥 地域 の上性 は砂 質 土壌 で あ る こ とが 多 い が

,近

年

,透

水 性 が高 く

,肥

料 の溶 脱 リス クの高 い砂 質 回場 にお い て も灌 漑 ・施 肥 技 術 の発 達 に よ り営農 活 動 が 可能 に な つて い る。 そ の た め

,砂

質 回 場 の根 群 域 か らの下方 浸透 水 量 。水 質 を正確 に把 握 して 土壌 お よび 地 下 水 の汚 染 過 程 を解 明 し

,硝

酸 態 窒 素 な ど環 境負 荷 物 質 に よる汚 染 防止 の た め の適 切 な施 肥 管 理 や 水 管 理 を行 うこ とが求 め られ て い る。下方 浸透 水 の水 量 測 定 だ けで な く水 質 分 析 も行 うた め に は

,土

壌 中 を移 動 す る下方 浸 透 水 を採 取 す る必 要 が あ る。本 研 究 で は

, 

自動 でサ ク シ ョン を制 御 す る こ とに よ り

,下

方 浸 透 水 の流 線 を乱 す こ とな く最 も効 率 よ く採 取 可能 な装 置 を開発 し

,そ

の装 置 と各 種 セ ンサ ー 技 術 とを 併 用 した シス テ ム を用 い て

,不

飽 和 土壌 中の根 群 域 か らの 下方 浸 透 水 モ ニ タ リン

グを行 つた 。

わず か なサ ク シ ョン変 化 で 大 き く土壌 水 分 量 が変 化 す る よ うな砂 質 土壌 にお い て も

,浸

透 水 を採 取可 能 な装置,Suction―Controned Flux Sampler(SCFS)を 開発 した 。 まず は フ ィル ター の選 定 を行 い

,透

水 性 や 空 気侵 入 値

J 

目詰 ま りにつ い て考 慮 し た結 果

,孔

径 ^5〜

10 

μ

mの

ガ ラス フ ィル ター

(G4フ

^{ィル ター})が砂 質 土壌 に は最 適 で あ る と判 断 した 。採 水 のた め にか け るサ ク シ ョンが

,採

水 フ ィル ター 周 辺 の 土 壌 水 分 量 に与 え る影 響 を予測 した シ ミュ レー シ ョン結 果 か らは

,フ

ィル ター 直 上 に土壌 水 分 量 の低 い不飽 和 部 分 が取 り残 され る こ とが示 唆 され た 。

SCFSの

採 水 吸 引判 定値(発一九R)を周 囲 と同 じとい うよ りは

,わ

ず か に(5 cm)乾 燥 側 に設 定す るほ うが流 線 を乱 さず に採 水 可能 と考 え られ た 。 また

,土

壌 組 成 の違 い に応 じてバ ッ フ ァー 容 器 を設 け る こ とに よつて

,採

水 フ ィル ター にか け るサ クシ ョン を調 整 で き る こ とが 明 らか とな つた 。次 に

,鳥

取砂 丘砂 を充填 した 土壌 カ ラム を用 い て^, 採 水 効 率 を算 出す る こ とで

SCFSの

採 水 性 能 を評価 した .連 続 降雨 の定 常状 態 お よ び短 期 降雨 の非 定 常状態 にお い て

,SCFSは

^{94〜1210/0の}高 い採 水 効 率 を記 録 し^, 不飽 和 の砂 質 土壌 中で効 率 の 良い浸透 水 採 取 が可能 で あ つた 。

続 いて

,SCFSの

砂 質 回場 にお け る採 水性 能 の評 価

,お

よび ラ ッキ ョウ栽 培 下 で

1年

間 に わた る根 群 域 か らの肥料 成 分溶 脱 の測 定 を行 つた 。

SCFSは

砂 質 回場 にお い て も 92〜 ^H50/0と い う高 い採 水 効 率 を記録 した が

,降

雨強 度や 先行 降雨 の有 無 が 採 水 効 率 に大 き く影 響 してい た 。深 度別 に挿 入 した各 種 セ ンサ ー の測 定値 と

SCFS

の採 水 結 果 か ら

,規

定 量 の施 肥 や 灌 漑 を行 って いれ ば肥 料 の溶 脱 量 は抑 え られ る こ とが示 唆 され た 。一 方

,灌

漑 直後 に予 測 。管理 不 可 能 な降 雨 が あ つた場 合

,あ

るい は先 行 降 雨 後 に強 い 降雨 が続 い た場 合 に

,根

群 域 下 へ の 下方 浸 透 が発 生 しや

す く

,肥

料 溶 脱 量 も増 え る こ とが推 察 され た 。 ま た

,ラ

ッキ ョウの生 育 停 滞 期 で 追 肥 の な い期 間 にお い て

,降

雨や 降 雪 に伴 う下方 浸透 水 の発 生 お よび各 種 陰イ オ ンの溶 脱 は少 ない こ とが 明 らか となった。深 度別 の

TDRセ

ンサ ーや

,SCFSの

採 水 チ ュー ブ 内 に挿 入 した

4極

塩 分 セ ンサ ー を用 い て

,土

壌溶 液 中お よび浸 透 水 中 の電気 伝 導 度 の変 化 をモ ニ ター した。 さ らに浸透 水 の水 質分 析結果 か ら

,肥

料 成 分 の溶 脱 を詳 細 に把握 す る こ とが可能 で あ った。

SCFSよ

り簡 易 で安 価 なサ ク シ ョン固定型 サ ンプ ラー の砂 質 土壌 にお け る有 用 性 を検 討 した結 果

,そ

の採 水 効 率 は 149〜

235%で

あ った 。砂 質 土壌 に対 して設 定 したサ クシ ョンが

40 cmで

は大 きす ぎた た め

,SCFSよ

りも採 水 過剰 傾 向 に あ った 。 サ ク シ ョン固定型 サ ンプ ラー で は

,一

度採 水 が始 ま る と採 水 継 続 時 間 も長 く

,こ

れ も採 水過 剰 の一 因 と考 え られ た 。 ま た

,サ

ク シ ョン固定型 サ ンプ ラー は

,砂

質 の よ うに透 水 性 の高 い 土壌 で は装 置 の毛管水切 断 に よって採 水 不 能 とな る リス ク が高 い こ とも明 らか とな つた 。 コス トを考 えてサ クシ ョン固定型 サ ンプ ラー を砂 質 土壌 で使 用 す る場 合 には

,設

定す るサ ク シ ョン値 の検 討 を充 分 に行 う必 要 が あ り

,ま

た 降 雨 強 度 。浸 透 速 度 に応 じた採 水 が 困難 で あ るた めに

,採

水過 剰 とな り 易 い こ とが示 唆 され た^.

最 後 に

,SCFSを

含 む 下方 浸透 水 モ ニ タ リング システ ム を

,実

用 化 す るに あた っ て留意 す べ きサ ク シ ョン制御 法 につ い て示 した 。 フ ィル ターや 土壌 の種類 を替 え て シ ミュ レー シ ョンを行 った ところ

,砂

質 土壌 で

G4フ

ィル ター よ りも透 水 性 の低 い フ ィル ター を用 い た場合 は

,吸

引判 定値 を_(発一九

R)=0と

^し

,且

つ 強 め

(90 cm以

上_)のサ クシ ョンを瞬 間的 にか け る よ うな制御 が必要 で あ つた

.さ

らに

G4フ

_ィル

ター の透 水 性 の高 さが

,サ

ク シ ョンを適 用 した 際 に フ ィル ター 直 上 に土壌 水 分 量 の低 い不 飽 和 部 分 を作 る要 因 とな ってい る と考 え られ た 。土壌 とフ ィル ター の組 み合 わせ

,あ

るい は フ ィル ター に か け るサ ク シ ョンの大 き さが採 水 装 置周 辺 の上 壌 水 分 に変 化 を もた らす た め

,流

線 を乱 さず に浸透 水 を採 水 す るに は

,シ

^{ミュ レ}

ー シ ョン結 果 を反 映 させ

,そ

れ ぞれ の状 況 に応 じた厳 密 なサ クシ ョン制御 を行 う 必 要 が あ る こ とが 明 らか とな つた 。 下方 浸 透 水 モ ニ タ リン グシス テ ム に

, 

さ らに ア ンテ ナ 付 携 帯 電話 デ ー タ通 信 コ ン トロー ラな どを追加 す る こ とで

,各

種 計 測 機 器 の測 定デ ー タ を遠 隔 地 か らモ ニ ター お よび 回収 可 能 とな った 。 ま た

,浸

透 水 サ ンプル を回収 に行 く頻度 を下げるために

,コ

ールバ ックシステムを用 い るこ との 有用性 を確認 す るこ とがで きた。

土壌 や地 下水汚染 を引 き起 こす前 に予防的な措置 を施す際や

,効

率 的で適切 な 灌漑 お よび施肥 管理 の在 り方 を提案す る際 の一助 とな る

,下

方浸透 水 モ ニ タ リン グシステ ムを構築 で きた と考 えてい る。

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 101-106)