＼ …… ……与える影響について………＼……= づ
鈴木哲世1・ニ小杉有由２・佐藤正章2ニ・山脇健司2 ・佐藤泰一郎2 づ ニ (１大学院農学研究科農業工学専攻．２農学部生産環境工学科農林環境講座)
Ｔｈe lｎｎｕｅｎｃe oｆＳｏi1 Ｈａｒｄｎｅｓs ａｎｄ =tｈｅ／Ｔｈｒｅe Ｐｈａｓｅs of
Tetuya
SリZUKI:',
Tomoyoshi
KosuGにトMasahiko
S八TO",Kenji Yamawaki
ニ and
Taiichirow ＳＡＴｏに 十 し
^;Ｇｒａｄｕａtｅ Ｓｃｈｏｏｌｏｆ Ａｇｒicｕlｔｕｒｅ foｒ Ｅｎがｎｅｅｒｉｎｇ 十
≒Chaiｒ ｏｆ Ａｇｒicｕlｔｕｒｅ ａｎｄＦｏｒｅｓｔりＥｎｕiｒｏｎｍｅｎtal Ｅｎｇｉｎｃｅｒｍｇ, ＤｅｐａｒtｒＲｅｎt=ｏ/ ＼Ｅｎｖiｒｏｎｍｅｎtａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇでｙ, ＦａｃｕlりＯ∫Ａｇｒicｕltｕｒｅ l
Abstract: The ｒｏｏ七〇fcrops grow and push aside soil particles ０r fill the void between them by the turgid pressure of the roots. The hardness of 曲e soil and the three phase of the soil influence the growth of roots. These Studies focused on the early stage d soybean
growth and sought to elucidate the significant influence 曲ａt soil hardness and the three phases of soil has. As result penetration of the soil by 曲e roots was shown to be possible up t0 140gf if there are suitable voids in the soil. But, the soil hardness needs to be Uりder
80gf for suitable elongation of roots to 雛ke placeトHowever the growth of roots is not completely dependant上on soil hardness and voids in the soil. 1t must be recognized but it is also i ｢luenced ＼by jthe .root･ physio･logical characteristics such ・ as respiration ･and
absorption as related to the soil water potential.
犬〉＼ はじめに二 ∧ ∧
作物の根は，土壌の側隙に沿って√あるいは，根の膨圧によ力士粒子を排除しながら生育する．
このとき根の生育には，土壌の硬度や三相分布が直接的または間接的に影響をおよぼす．これまで
根の生育におよぼす土壌の硬度や三相分布の影響は，根群分布の肉眼的観察t）や根量の測定幻から
評価書れてきた．しかし，これらの研究は，根系を対象に実験を行っているために，根系を構成し
ている個々の根に作用する土壌の硬度や三相分布の効果を十分に評価していない． ∇
そこで，本研究では，ダイスの初期生育に着目七，土壌の硬度と三相分布の影響を明らかにする
ことを試みた． し ●●●●●●● ●●● ●●●
∧ ‥ 試 料 ●●● ●●●●● ●●
１．供試土壌 ＼ ニ ニ
（１）黒ボク土畑表土 十 ＼ ◇ 犬 １ ダ
供試土壌は√黒ボク土畑表土と灰色低地上心土である．黒ボク土畑表土は，茨城県日立市の熟畑
0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 17.6 29.0 47.1 64.4 74.6 27.5 36,4 69.8 87.5 132.1 48.6 76.8 166,5 175.5 241.1 100.2 126.5 250.7 308.4 378.9 第１表 黒ボク土畑表土の三相分布,十土壌水分ポテンシャル，土壌硬度 05150 05150 05150 05150 54433 54433 54433 5443ＱＵ 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 34.5 34.5 34.5 34.5 34.5 38.3 38.3 38.3 38.･3 38.3 捨1 42.1 42.1 42･.1 42.1 40.0 36.0 32.8 28.0 24し0 45.0 40.5 36.9 31.5 27.0 05000 05150 00150 5958nj54433 5443ｑｕ 29.3 33.3 36.5 41,3 45.3 20.5 25.0 28.6 34.0 38.5 11.7 16.7 20j 26.7 3Ｌ7 Ｑ び ４ 只 Ｕ ｊ ｀ ‘ Ｑ り ｃ < i a U C X I O i ' ^ １ １ ｎ 乙 -0.02 -0.03 -0.07 -0.26 -0.66 -0.02 -0.03 -0.07 -0.26 -0.66 -0.02 -0.03 -0.07 -0.26 -0.66 -0.00 -0.03 -0.07 -0.26 -0.66 から採取し2㎜フルイを通過させたものでくあるトとの土壌は，真比重が2.61g/ ･，土性はＬｉＣ（粘 土:26.3%,シルト:23.1%,砂:50.7％）である．締固め最適含水比は41wt.%であった．この土壌は， 含水比を39∼42wt.%に調整した後に計測用円筒（100cc）へ所定め乾燥密度ごとに圧縮充填したレ 乾燥密度は0.8, 0.9, 1.0, l.lg/ ･である，計測層円筒へ圧縮充填した土壌は，水分を調整しで供 ・ ● ■ ■■■■ ■ ■ ■ ■■試体とした．水分調整は，各乾燥密度で含水比30,35,41:,45,50wt.%である．黒ボグ土畑表土の三相 分布と土壌水分ポテンシャル,土壌硬度の関係を第↑表に示す√‥‥‥‥万 ∧ 十 （２）灰色低地上心土 ／ ＼ 十十 上 上灰色低地上心土は，茨城県つくば市で採取し，十分に水を加えた後に0.42iiiinフルイを通過させた ものである．この土壌は，真比重が2.68g/cﾎﾞ，士吐はＨＣ（粘土:51.0%,ジルト:13.0%,砂:36.0％） である.つ供試体は，圧密した後に，さらに水分を調整しで作製した.‥土壌の圧密は，載荷重0.5 kg／ ･を30日間かけて行っ=だ．圧密した土壌の水分調整は，加圧板式水分抽出器により加圧量0.1, 0.3MPaで行った．灰色低地上心土の三相分布と土壌硬度の関係を第２表に示す． …… 第２表 灰色低地土心土の三相分布，土壌硬度 ‥ ＼ ニ 1.0 3.0 1.21 1.28 4540 45.1 47.8 54.5 51.2 0.4 1.0 L O T ︱ I １ Ｃ Ｏ ２．供試作物 ●●●●●● ●●●●： 供試作物は，ダイズ（品種：エンレイ）△を用いた.▽この種子の100粒重は約35gである．
実験方法
１．実験装置
根の伸長試験は，温度と光を制御した室内で行った．装置の概要を第1図に示す．この装置は，
作物の生育に必要な照度を保つ部位と作物を生育させる部位に分かれる．作物生育に必要な照度を
得るためには，メタルノjヽライトラップを使用
第１図 根の伸長試験装置概略図 ①：メタルハライドランプ ②：播種床 ③：パラフィルム ④：供試体 ⑤：天秤 〕 ⑥：ノ｀ごソコン した．メタルハライドランプの照度は，播種 床上面で約300001ｘである．作物を生育させ る部位は，播種床と供試体からなる．播種床 は，炉乾した黒ボク土畑表土を乾燥密度約 0.85g/ ･に詰め飽和状態にした．播種床と 供試体の境界にはパラフィルムを挟み込む． パラフィルムは，根の貫入は妨げずに供試体 の含水比を一定に保つことができる． ２．実験手順犬 根の伸長試験は，供試体の上面にパラフィ ルムを貼り，播種床を取り付けて行った．播 種床には，表面から深さ約1.0∼1.5cmの部位 に24時間水浸したダイスを播種した．その後， 播種床と供試体からなる生育ポットは，恒温 室へ移し所定の日数までダイスを生育させた． 恒温室内の光の照射は，播種12時間後から12 時間周期で照射,無照射を繰り返した．播種 床への給水は，播種1.0日後から照射終了直 後に蒸発散量よりもわずかに少ない9mm/d 行った．ダイスの生育は，播種1.0日後から4.0日後までを0.5日ごとに生育ポットを分解して供試体への根
の貫入の有無および貫入したものは根長を測定した．根長の測定は，播種床内と供試体内で行った．
根長測定後，供試体は，炉乾した後に，乾燥密度と含水比を求めた． ニ
実験結果
↓．根の貫入個体数比と乾燥密度の関係
ダイスの根は，播種後2.5∼3.0日に約36niniまで伸長し，播種床と供試体の境界にまで到達する．
その後，根は供試体の条件により供試体へ貫入するか，供試体上面で屈曲する．そこで，全播種数
に対する供試体へ貫入する根の数の割合を貫入個体数比として表した．根の貫入個体数比と乾燥密
度の関係を第2図に示す．
（１）黒ボク上畑表土
黒ボク土畑表土の乾燥密度0.80g／
･では，すべての根が供試体へ貫入し，貫入個体数比が1.00
になる．乾燥密度0.90g／
･では，ほとんどの根が供試体へ貫入し貫入個体数比が0.94∼1.00にな
る．しかし，乾燥密度1.00g／
･では，含水比の低下に伴い貫入個体数比が急激に低下し，含水比
が低い範囲では根の貫入が全く期待できなくなる．乾燥密度1.10g／
･では，含水比45wt.%で貫入
個体数比が0.64になり，含木比が高い範囲でも根の貫入が阻害される．
4.0 第３図ダイズ播種後の平均根長と（乾燥密度0.80 g/ 氈j 第４図ダイズ播種後の平均根長と（乾燥密度0.90 g/ ･） -･-○-･- :播種床内根長，----●････:含水比30wt.%, -･-Ｏ-･-:播種床内根長，-一一･●-･一一:含水比30ｗt.％， 〔 -△-一一:含水比3叫七.％，一一▲一一 :含水比,41wt.%, 〕 〔 一一△･一一:含水比35ｗt.％，一一▲一一:含水比,41wt.%, 〕 一−×- :含水比45ｗt.％，−‥十一‥ :含水比60wt.%, 一一×一一:含水比,46wt.%, - ■■十−‥:含水比50ｗt.％， （２）灰色低地土心土 灰色低地上心土では，乾燥密度1.21g/ ･ で貫入個体数比が1.00になる．しかし，乾燥 密度1.28g/ ･では貫入個体数比が0.71にな り根の貫入が阻害される． ２．根長と播種後経過日数の関係 黒ボク土畑表土の貫入個体数比が0.80以上 のものについて，平均根長と最小・最大根長 の範囲を播種後経過日数との関係から第3,4, 5,6図に示す． 播種床では，平均根長が播種1.0日後に2.１ mm,1.5日後に9.7mni,2.0日後に23.5inmになる． そ七て，播種2.5日後に36.3minまで伸長した 根は，播種3.0日後から供試体へ貫入し，乾 燥密度と含水比の影響をうける． 乾燥密度0.8g／ ･では，播種3.0日後に平 均根長と最小,最大根長の範囲に含水比によ る相違はほとんど認められない．しかし，播 1.0 要卵 寧 g‥ 品叫 ご oﾄ， 0.0 0.6 0｡8 1.0 乾燥密度(g/ｃｍ３) １ ． ２ 第２図 ダイズ根の貫入固体数比と乾燥密度の関係 ○：黒ボク畑表土,含水比30ｗ七.％，●:黒ボク上畑表土,含水35ｗt.％ 〔 △:黒ポク畑表土,含水比41ｗt.％，▲:黒ボク上畑表土,含水,45wt.% 〕 十：黒ボク畑表土,含水比60wt.%,×:灰色低地上心土
種3.5日以後，平均根長は，各含水比に相違が認められる．乾燥密度0.90g/
氓ﾅは，播種3.0日以
後，含水比の低下に伴い平均根長が小さくなる．特に，含水比30ｗt.％では，播種3.0日後から4.0
日後までの24時間に7.7叩の伸長にとどまる．乾燥密度1.00g／
･では，含水比50ｗt.％を除き， い
ずれの含水比も播種3.0日後から根の伸長がほとんど認められない．乾燥密度1.10g／
･では，含水
比50wt.%でのみ根の貫入が認められるが，貫入後の根の伸びはない．
１．０播種後経過日数（日）
2.0 3.0 4.0 １．０播種後経過日数（日）
2.0 3.0
20 60 ︵Ｅ︶喇毎 100 20 60 ︵︱︶＼Ｉｉ 10020 60 ︵Ｅ︶晰騨 100 １．０
播種後経過日数（日）
2.0 3.0
4.0 第５図 ダイズ播種後の平均根長と(乾燥密度l.OOg/cnf) -■-o-･-:播種床内根長，-△一一:含水比35wt.% ( 一一▲一一:含水比41ｗ七.％,--×-:含水比45ｗt.％) −‥＋−‥:含水比50ｗt,％， ＼ 2 0 60 ︵Ｅ︶晰脚 100 １．０ 過日数:（日） ・ 3｡Oニ ： 4.0 第６図 ダイズ播種後の平均根長と最大･最小根長 ニ し］（乾燥密度l.lOg/ ･）万 （−･−ｏ-･･:播種床内根長,−･･＋−‥:.含水比60wt.≪) ∧ 考 察 し ‥‥‥‥ ‥ ‥ ‥ 工．根の貫入個体数比と土壌の硬度および三相分布の関係 ＼ ＼ 万 ・...・.･･･ .･･･.. 土壌の乾燥密度と含水比は，根の貫入ばかりでなぐ土壌硬度にも影響をおよぼす．そこで，根の 貫入個体数比と土壌硬度め関係を第7図に示す．根が貫入できる最も大きｿい土壌硬度は，黒ボク土 畑表土で乾燥密度1.00g／ ･含水比41wt.%の140gf (山中式硬度計T芒25/I■）ﾀﾞであ仏土ま七＼∧ほ＼とん どの根が貫入できない土壌硬度は，乾燥密度1.10g／ ･含水比41wt.%の250gf (山中式硬度計で29 叩）である．しかし，土壌への根の貫入は，土壌硬度が140gf以下の範囲でも乾燥密度がl.lg/ ･ 以上（固相率42.1vol.%)の場合や灰色低地上心土では阻害される．これは，根の貫入が土壌の硬 度だけではなく間隙の影響を受けているものと考えられる． …… したがって，土壌への根の貫入は，土壌の硬度と共に間隙の影響をうける．しか七,△間隙が十分 ある条件下では，土壌硬度140gfまで根の貫入は可能である．ごの値=繍，探針９断面積を考慮する と28kg／ ･になり，Ｔａｙｉｊｏｒ ａｎｄＧＡＲＤＪ,ＪＥＲ＾）が示した根の貫入を阻害する=25∼30㎏∠ ･の土壌硬度 の範囲に入る． ノ ＝ ト ニ ･．．･．･．． ・．･ ･･ ．･ ･．・ ２．根長と土壌の硬度および三相分布の関係 十 ノ 犬 土壌に貫入した根は，乾燥密度と含水比の影響をうける．また，乾燥密度と含水比は土壌硬度に 影響をあたえる．根の伸長を阻害する土壌硬度は，乾燥密度0.90g／ ･含水比41wt.%の78gf (山中 式硬度計で21mm）である（第1表）．この土壌硬度は，探針の断面積膏考慮すると16kg/ ･4こなり， ＢｅｎｇｏｏｇｈＯが示した根の伸長を阻害する土壌硬度である18kg/ ･≠りも低い値になﾉるj‥‥‥ ‥ 七かし，根の伸長は，土壌の硬度とともに三相分布の影響をうけるレ乾燥密度l.OOg/ ･含水比 45wt.%では，土壌硬度が78gf以下の6融fであるが，根の伸長は低下する．これは，気相率が16.7 vol.%と一般に根の正常な生育に必要な気相率である20ｖo1.％5）を下回るために，低気相率が根の 伸長岑抑制していると考えられる．また，乾燥密度0.販／ ･では，各含水比とも本実験条件下で根の伸長は低下していない．しかし，根の吸水のような生理的な側面を考慮した場合，含水比30,35
wt.%では，土壌水分ポテンシャルが-0.66,-0.26MPaになjり長期的には根の伸長が低下する,もめと
考えられる．二 十 ＼ し
七たがうて，根の伸長は，土壌の硬度とともに間隙の構成が大きぐ影響する．特に，土壌硬度が
80gf以下の範囲では，寸壌の硬度よりも気相率や土壌水分ポテンシャルが根の伸長に影響するもの
と考えられるレ ‥ 犬 っ
犬 ヶ まと●め ‥‥‥‥ ‥
ダイズ種子根の初期生育は,し乾燥密度および含水比を制御した条件下で土壌の硬度と三相分布の
影響をうける．土壌への根の貫入は，土壌硬度の増加に伴い減少するよ根の貫入を阻害する土壌硬
度は140gf （山中式硬度計で25叩）で弗る．しかし，土壌硬度が140gf以下の範囲でも固相率が35
ｖoL％以上になると根の貫入が阻害される場合がある／土壌に貫入した根は，土壌硬度が80gf
(山
中式硬度計で21㎜）以上になると伸長が阻害されるト土壌硬度が80gf以下の範囲では,･気相率が20
ｖo1.％以下または土壌水分ポテンシャルが非常に低い場合は根の伸長が阻害される．
これらのごとから，根の生育には，土壌硬度とともに根の呼吸め吸水などの生理的な側面に影響
する間隙の構成や土壌水分ポテンシャルの影響が認められる． し
ノ 要 約 ユ
作物の根は，土壌の間隙に沿って，あるいは，根の膨圧により土粒子を排除七ながら生育する．
このとき根の生育には，土壌の硬度や三相分布が影響をおよlぼすレそこで,1本研究では，ダイスの
初期生育に着目し，土壌の硬度と三相分布の影響を明らかにすることを試みたト土壌ぺの根の貫入
は，間隙が十分にある条件下では土壌硬度が140gfまでは可能である.ししかし，土壌中での根の伸
長を考えた場合，土壌硬度は，80だf以下である必要がある．書七根の生育は√土壌硬度のみに左
右されるのではなく，根の呼吸や吸水などの生理的な側面に影響する間隙の構成や土壌水分ポテン
シャルの影響が認められるレ ‥‥‥ ‥‥‥‥ ‥‥‥‥‥
キーワード：ダイズ，種子根，土壌硬度，三相分布ﾉ 十 し＼ 上
犬 ＞ ∧参考文献ﾚ ， し ト ト １）三好洋:根群発達の良好な土壌条件から見た畑地の有効土層の検討,土肥誌43, (3), 92-97, (1972). / 2) Taylor, H.Mレａｈｄ:Robertson, G.M., Parker Jr, J. J.: So皿strength-root penetration relations for medium- to coarseﾆtextured soil materials, Soil Sci. 102, 18-22√(1965)∧＋ 3) Taylor, H. Mコby bulk dencity,moisture content and strength of soil, Soil Scト96バ53-156, (1963)レ ＼ 4) Bengough, A. G. and Young, I. M.:Root ｅ↓ongation of seedling peas through layered soil of different penetration resistances, Plant and Soil 149, 129-139, (1993). ト
５）幸田浩俊:野菜類と普通作物による低湿地帯の田畑輪換に関する研究第１報地下水位と ゜作物生育・収量
（作土層の水分吸引圧,気相率,および土壌養分め動態jとめ関係）√茨城県農業試験場研究報告22, 25-63, 十(1983). 〉十 犬
▽ ニ ＼ ： 平成9(1997)年９月30日受理 に 平成9(1997)年12月25日発行
