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乾燥地の灌漑農地における塩類動態に関する研究

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(1)

乾燥地の灌漑農地 における塩類動態 に関する研究

Studies on Behavior and Distribution of Salts

under lrrigated Agriculture in Arid Regions

一最

(2)

次 目 第

1章

緒 言 1,1.乾 燥 地 にお ける灌漑農業∼そ の歴史的背景 と現状∼ 1.2.乾燥 地灌漑農 業 に起 因す る土壌劣化 1,3.乾 燥地土 壌

,

とくに塩類評価 に関す る これ まで の研 究 と課題 1.4.研究 の 目的

2章

乾 燥地域 の灌漑農地 の土壌環境 2.1.はじめ に 2.2.メ キ シヨ・カ リフ ォルニ ア半 島 中央部 の灌漑農地 の土壌環境 2.2.1.背 景 2.2.2.調 査地域 の概 況 2.2,3.供 試土 壌お よび分析方 法 2,2.3.1。 供試土壌 2.2.3.2.分 析方法 2,2.4.結 果 お よび考察 2,2.4.1.灌 漑水 の特徴 2.2.4.2.自 然土壌 の特徴 2.2.4.3.灌 漑土 壊 の特徴 2.2,4.4.粘 土鉱 物組成 2.2.4.5,土 壌生成要 因 2.2.4.6。 土 壌 断面 内の塩類 動態

2.3.カ ザ フス タ ン・ シル ダ リア川下流域 の灌漑農地 の土壌環境 2.3.1.背 景 2.3.2.調 査地域 の概 況 2.3,3.供 試土壌お よび分析方 法 2.3.3.1,供 試土 壌 2.3,3.2.分 析方 法 頁 1 1 3 4 6   8 8 8 8 9 ︲2 ︲2 ︲2 ︲4 ︲4 6 0 4 6 9 34 34 35 38 38 38 1 一     9 留     9 留     9 ω     9 μ

(3)

2.3.4.結 果 お よび考察 2,3.4。

1.耕

作土 壌 の特徴 2.3.4.2.放 棄 土壌 の特徴 2,3.4,3.粘 土鉱物組成 2.3.4,4.灌 漑水 の特徴 2.3.4.5。 土壌 生成 要 因 2.3.4.6.土 壌断面 内の塩類動態 2.4.総合考察 2.5.要

3章

乾 燥地土壊 中の塩類 の溶解特性 3.1.はじめ に 3。

2.供

試土壌お よび分析方 法 3.2.1.供 試土壌 3.2,2.分 析方 法 3.3。 結果 お よび考察 3.3,1.土 液 比の変化 に伴 うイ オ ン濃度 の変化 とそ の機構 3,3.2.土 液 比 の変化 に伴 う塩類 の存在 形態 の変化 とそ の機構 3.3.3.土 壌水抽 出溶液 中の

EC値

に対す る塩 類 の存在 形態 の影 響 3,4。 要 約 第

4章

乾燥地上壊 中におけるナ トリウムーカル シウム交換 ・溶解平衡 ―粘上の種類 および量 に伴 う土壊 固相/,容液相 間の化学平衡 ― 4.1.は じめ に 4.2.理 論 4.2.1.イ オ ン交換平衡 反応 4,2.2.拡散電気二重層 4.3.分析方 法 4,3.1.吸着型粘土試料 の調 整 4.3.2.陽 イ オ ン交 換平衡 実験 38 38 46 5 . 52 X И 58 59 62 62 62 62 68 67 67 74 8︲ 83 5     6     6     7     8     8     9 8     8     8     8     8     8     8

(4)

4.4.結果 お よび考察 4,4。 1.粘土層 間 中の水 分子 層 の形成 4,4.2.交換 ・溶解 平衡 に伴 う水 素イオ ンの関与 4,4。

3.交

換 ・溶解 平衡 に伴 う塩化 物 イオ ンの関与 4.4.4.溶液 濃度 に対す る交換 ・溶解 平衡 の影 響 4.4.5.ナ トリウム吸着 比 に対 す る交換 ・溶解 平衡 の影 響 4.4.6.陽イ オ ン交換容量 に対す る交換 ・溶解 平衡 の影 響 4.4.7.交換平衡定数 の算 出 4.5。

5章

総 合 考 察

5,1.塩

類 の 溶 解 特 性 の 把 握 の 意 義 5.2.土 壌 固相 /溶 液相 間の化学平衡 の把 握 の意 義 5,3.灌 漑農地 にお け る塩 類 動 態 の要 因 5.3.1.メ キ シヨ・カ リフォルニ ア半 島 中央部 の灌漑農地 5。 3。2.カザ フス タ ン・ シル ダ リア川下流域 の灌漑農 地 5,4.塩類 の多様 性 を考慮 に入れ た土 壌管 理 5。

4.1.砂

質 農 地 の 土 壌 管 理 へ の 提 言

5,4.2.粘

質 農 地 の 土 壌 管 理 へ の 提 言 5。 5。 長期 的視野 に立 った灌漑農業 の あ り方 第

6章

要約 引用文献 付表 お よび付 図 英文要約 謝辞 学会誌公表 論文 リス ト 98   98   05 90 90 90 90 93 93 106 106 107 108 108 113 113 113 116 119 122

126

133 147 152 153

(5)

第 1章

近年

,世

界各地の急速な開発は種々の環境破壊 を引き起 こし

,今

や地球環境の修復

は人類の大きな課題 となちている

,現

,地

球上の全陸地の約

3分

1を

占める乾燥地

,

半乾燥地

(科

学技術庁研究開発局

,1989)イ

こおいて も

,不

適切な灌漑農業による土壌

の塩類化・アルカ リ化 に起因す る土壌劣化が年 とともに増加 しつつあり

,防

止及び修

復対策は農業生産の面か らも

,環

境の面か らもきわめて重要である

.乾

燥地域 におけ

る灌漑農地の上壌の塩類化 。アルカ リ化は, これまで乾燥条件下で平衡状態にあった

環境 に対 して

,人

間が不適切かつ大規模に水循環 を変えたために引き起 こされた水 と

塩 類 の再 分 配 の結果 で あ り

,そ

の拡 大 は止 ま る兆 しをみせ ず

,今

後 の世 界 の食 糧 生産 情勢 に大 きな陰 を落 とそ うと して いる (第1-1図

).

多 くの土 壌 劣化 がそ うで あ るよ うに

,乾

燥 地 の灌 漑 農 地 の劣 化 の原 因 は

,複

合 的で あ り

,土

壌管 理 ・水 管 理 な どの技術 的 な 問題 とともに

,管

理 が 不 適 切 にな る社 会 的, 経 済 的背 景等 も無視 で きな い。 また

,こ

れ まで の歴史 が証 明 して い るよ うに

,乾

燥地 の灌漑 農 業 が どこまで持続 的な のか は

,疑

問 の残 る点 で あ る。 しか し

,今

後 の人 口 と 食糧需 要 のバ ラ ンス を考 慮 す る と

,灌

漑 に伴 う土 壌劣 化 を技術 的 に阻止 す る方 策 を見 い出す挑戦 は

,行

い続 けな けれ ばな らな い

,極

めて重 要で緊急性 の高 い課題で ある。 本研 究 で は

,乾

燥地灌漑農業 にお ける水 と土 壌 の適切 な管理法確立 の一助 とすべ く, 水 資源 の分布 ・利 用様 式 の大 き く異 な る二 つ の軋 燥 地域 を対 象 と して

,塩

類 の溶解 平 衡 論 ・交 換 平衡 論 を理 論 的 手法 と して用 い

,灌

漑 に伴 う土 壌 中 の塩 類 動態 と塩 類 化 ・ アル カ リ化 のメカニ ズム解 明へ の アプ ローチ を した。 1.1.乾燥地 にお ける灌漑農業 ∼その歴 史的背景 と現状 ∼ 乾 燥 地 の 中 で も

,砂

漠 の よ う に極 め て 乾 燥 して い る地 域 は 高 々

5%で

あ り,(千,

1999),多

くは豊富 な 日射量 に恵 まれ

,水

さえあれ ば農業 生産 が期待 で き る環境 にあ る

.乾

燥 地 域 の大 半 は

,現

在 で も伝統 的な ドライ フ ァー ミングが行 われ て い るが

,不

安 定 な降雨 に依 存 して い るた め

,作

物 収量 は きわ めて不 安 定 で あ る。一方

,灌

漑農 業 は

,他

の農 法 に比べて 生産量 の害J合が高 く

,

しか も安定 した生産 が期待 できる. 灌漑 農 業 の歴 史 は古 く

,約

六 千年 前 に さか の ば る。 当Π寺

,メ

ソポ タ ミアの入 植 者 た ちは

,乾

燥 した大 地 にユ ー フ ラテ ス川 か ら水 を引 くこ とによ り食 糧 生産 を可 能 に し , 文 明が 誕 生 した 。 メ ソポ タ ミア以外 に も

,エ

ジ プ トの ナイ ル 川 下流 域

,現

在 のパ キ ス 1

(6)

ヒ 、 s

1   , ,  3   4

N 司Л8 砂 漠 化 の 危 険 度

:1.現

在 の 砂 漠

2.非

常 に 高 い

3.高

4.中

程 度

1-1図

(市

,1988)

(7)

タンにあたるイ ンダス川流域

,中

国中北部の黄河流域な どに灌漑社会が盛え

,こ

れ ら

の社 会 は いず れ も独 特 の文化 的・科学的発展 を築 いた

(レ

ス ター ・ ブ ラウ ン

,

2000).灌

漑農業は劇的に農地 と人間社会を変容させ

,文

明を支え

,社

会的発展 を基

本的に形づ くる新たな基盤 となった。しか し, これまでの灌漑農業に立脚 した社会は

,

長 い年月のうちに崩壊の方向をたどってきた ことを歴史は証明 している。土壌の衰退

が文明の滅亡を引き起 こした。 このような文明の崩壊は

,灌

漑農業についての安易な

取 り組みが

,い

かに危険であるかを我々に警告 している。

過去の多 くの崩壊 した社会 と同様

,近

代社会においても様々な形で灌漑農業が営ま

れている。 しか し

,今

なお

,多

くの耕地が塩類集積の障害によって生産力が低下 し

,

放棄 され続けている

.例

えば

,中

国 。内モンゴル 自治区では河川か ら灌漑水 を多量に

導入 し

,過

J灌

漑を行い続けた結果

,土

地が荒廃化 した例もある

(松

,1999).

一方

,乾

燥地 にはそれぞれ伝統的な農業体系があ り

,そ

の中で確立されてきた灌漑

技術がある。適切に管理されている灌漑農地では安定 した生産が行われているのは確

かであり

,一

時的には高い農業生産 をあげることができた地域 もある

(長

,1973).

乾燥地域における昔か らの伝統的な水利 による農業が併存 している一方

,近

代的な水

利による大規模農業開発が盛んに行われている中で

,い

ずれにして も利用可能な水は

限 られた貴重な資源であ り

,供

給可能な水資源を有効 に利用 して灌漑農業 に取 り組む

ことが必要である。

灌漑農業 に起因す る土壌塩類化・アルカ リ化の問題は

,そ

の機構 を十分に理解する

ことで防止技術を考案 し

,取

り組まなければな らない。いずれの灌漑農地において も

,

長期的視野に立って農業生産を持続向上させるため

,そ

の技術を駆使 して

,地

域にあっ

た有効な方策 を見 い出す ことが重要である。そのためにはまず

,土

壌の塩類化・アル

カ リ化の進行過程 を明確 に把握 し

,そ

れぞれの風土 に適 した農業の安定 を目標 とす る

技術を確立をすることが必要である。

I

1.2.乾燥地濯漑農業 に起 因す る土壊 劣化 靴 燥 地

,半

乾燥 地 の灌 漑農 業 は

,激

しい蒸発 散 量 を灌漑 水 の利用 によ って 補給 し, 作 物 生産 を可能 とす るが

,そ

れ は 同時 に

,灌

漑水 中の塩 類 を土 壌 中 に付 加す る こ とに もな る。 いった ん生成 され た塩 類 土 壌 ・ アル カ リ土 壌 を耕 地 と して改 良す る には

,莫

大 な量 の 良質 な水 と労 力お よび コス トを必 要 とす るた め

,土

壌 の塩 類 化 ・ アル カ リ化 の進行 した耕地 は放棄 され る ことが多 い。そ の結果

,土

壌劣化 は確実 に進行 して いる。

(8)

-3-一方

,世

界 人 口は今 後 急速 に増加 す る ことが予測 され てお り

,食

糧 の増産 は将 来 に わ た って急 務 の課題 で あ る。乾燥 地

,半

乾燥地 域 には世界 人 口の約

18%に

相 当す る約9 億 人が住 んでお り

,な

お 人 口増加 の一途 をた どって いる (茅

,1991).乾

燥 地 の土壌 劣化 も こ う した背 景 か ら生 じて い る。す な わ ち

,増

え続 け る人 口を養 うた め

,風

土 条 件 を無視 した不 適 切 な農 地管 理 が行 われ

,土

壌 の酷 使 が続 け られ た結 果

,土

壌 の作 物 生産 性 が低 下 した といえ る

.土

壌 はわ れ わ れ の生活 に密着 した存 在 で あ るが

,そ

れ が 強 く認 識 されず

,お

ろそ か に され て きた結果 といえ る。排 水 施 設 を設 けず に灌漑 した り

,過

剰 灌 漑 を続 けた りす る こ とな どの不 適 切 な管 理 によ る土 壌 の塩 類化 ・ アル カ リ 化 の 拡 大 と

,そ

れ に 伴 う 土 壌 劣 化 及 び 食 糧 生 産 の 低 下 が 懸 念 さ れ て い る

(FAO,UNESCO and WMO, 1977).UNEP and GCSS(1991)イ

こよ る と, 乾燥

,半

乾燥 地域 の灌 漑農 地 (146万

km2)の

30%(43万

kュ

n2)が

土 壌塩 類化 ・ アル カ リ 化 によ り荒廃 して お り

,少

な くとも年 間1,0∼1,3万

km2の

灌漑農 地が失 われて い る と推 定 されて いる. しか し

,今

後 の人 口l曽加 とそ れ に伴 う食糧不足 を考 える と

,乾

燥地 にお け る農業 は , ます ます そ の重 要 性 を増 して くる。 この よ うに土 壌劣化 によ る土 地 の作物 生産 性低 下 の進行 を防止 す る と共 に

,そ

の地 域 で生活 を営 ん で い る地 域住 民 の食糧 不足

,栄

養 不 足等 を解 消す るた め に も

,一

刻 も早 く灌 漑農 業 を向上維 持 させ る方 策 を見 い 出す 必 要 が ある。 土壌 と水 は有 限な資源 で あ り

,取

水 可 能 な 水 資 源 の有 効 利 用 に最 大 限 の 努 力 を配 慮 しな が ら

,適

切 な土壌 管 理

,水

管 理 が必須 な条 件 とな る。そ の解 決 のた め には灌 漑 農 業 下 の水 ・塩 類 の動態 をよ く把握 した うえで

,農

地 を適 切 に管 理 す る こ とが必 要 と な って くる. 1.3.乾

燥地上壊

,と

くに塩類評価に関するこれまでの研究と課題

世界各地の研究者は, これまでにも乾燥地で灌漑農業 を実践するための有用な知見

を蓄積 してきた

(前

垣内

,1990).乾

燥地農業に取 り組んでいる地域は広 く

,自

然条

件は複雑で

,土

壌中の塩類集積量や組成・特徴 も異なってお り

,農

業経済状況 もまた

一様ではない。 しか し

,土

壌の塩類化・アルカ リ化の背景には普遍的な側面 もあ り

,

その対策や評価 については

,地

域 を超えた比較・検討が必要である。世界各地の土壌

の塩類化・アルカ リ化の現状や対策 に関する知見 を統合 し

,有

効な対策の方向性 を見

い出す ことが必要である。いずれの地域においても

,灌

漑農業に起因する土壌塩類化・

4

(9)

アルカ リ化 の機 構 を十 分 に理解 す る ことで

,防

止技 術 を考 案 し

,取

り組.ま な けれ ばな らな い

,そ

の た め に も

,灌

漑 によ る塩 類 動態 を明確 に した上 で

,適

切 な土 壌 管 理

,水

管理 をす る ことが必須 な条件 とな る。 しか し

,灌

漑農地 の塩類動態 を把握す る上で

,制

限 因子 とな って い る ものの一つ に, 土 壌 中 に存 在 して い る端 類 が あ る。乾燥 地土 壌 中の塩 類 は

,農

地 に よ って集 積 量 ・塩 類組成が異 な るため

,同

一農地内で も

,灌

漑法 によ り塩類動態 が異な る。 したが って, 土 壌 中の集 積 塩 類 の量 と組 成 の的確 な把 握 は

,塩

類 動態 を解 明 し

,土

壌塩 類 化 ・ アル カ リ化 の機 構 を理解 す るた め の有効 な手段 といえる。土 壌 中の集 積 塩 類 量 ・ 塩 類 組 成 の多様 性 は土 壌溶液 に も反映 されて い る

,つ

ま り

,灌

漑 に よ る塩 類 動 態 を解 明 し

,土

壌塩類 化 ・ アル カ リ化 の機 構 を理解 す るた め に

,土

壌 中 の集 積 塩 類 の量・ 組 成 と土 壌 溶液 との関係 を把握す る ことは重 要 な課題 で ある。 土壌溶 液 につ いて の研 究 の重 要性 が

Cameron(1911)に

よ って報 告 され た後

,現

場 の土 壌溶液 組成 と土壌水 抽 出液組成 に関 して

,1920∼

1960年

代 に精 力的 に研 究 が行 わ れて きた (Hoagland eよ が

., 1920;

[artin eよ a′

., 1920,Parker, 1921;Burd and

Iartin, 1923;Hibbard, 1923;Eaton and Sokoloff, 1935;Kelly, 1939;

Reitmeier,1946;Moss,1963).こ

れ らの研 究 の結果

,可

溶性塩 類 を含 む土壌 で は 塩 類 の量 ・組.成によって土 壊 溶 液 組 成 が 異 な る こ と

,さ

らには水 分 量 に よ って溶 出イ オ ン濃 度 も変化 す る こ とが 明 らか にな った。 しか し

,こ

れ らの研 究 は

,土

壌 溶 液 と水 抽 出液 の溶 質 組 成 の大 きな差 異 を指 摘 す るに と どま り

,水

分 量 の変 化 によ る溶 質 組 成 変 化 の機 構 を理解 す る まで には至 らなか った 。す なわ ち

,土

壌 溶 液 の溶 質 の大 部 分 は 土 壌 の 固相 部 との間 のイ オ ン交 換 ・ 吸脱 着 反応

,沈

澱 ・溶解 反応 な どに関与 して い る た め

,水

分 量 の変化 に伴 う溶 質組 成 の変 化 を解 明す る には

,イ

オ ン交 換 の研 究 が 不 可 欠 で あ る と認 識 され るよ うにな った 。そ れ に伴 い

,移

動 相 と して の土 壌溶 液 の組 成予 測 の重 要性 も土 壌 中の溶質移 動 に関連 して ます ます 重要 にな って きて い る。特 に

1975

年 以 降

,多

成 分 イ オ ン交 換 の研 究 は飛躍 的 に進歩 し

,現

在 で は実 用 に耐 え る経 験 的多 成分 陽イ オ ン交換 モデル も利用 可能 にな りつつ あ る

(Feigenbaum eど

a′

.,1989;

Wada and Seki, 1994).

乾 燥 地 土 壌 を対 象 と した土 壌 溶液 の評価 は

,ア

メ リカ合 衆 国塩 類研 究 所 の ス タ ッフ らを中心 にすす め られ

,現

場 の実態 に即 した塩 類 の評価 が議論 され (Rhoades eよ a′.,

1989a;IRlloades eよ a′

.,1989b),近

,同

研 究所 の

Rlloades(1996)が

そ の内容 を

くわ しくま とめ た 。そ の後 もヨ ン ピュー ター によ る解 析 が 導入 され

,シ

ミ レー シ ョン

(10)

によ るモデル化 も行 われ るよ うにな って きた

(Suarez and Simunek,1997;Rieu cど

aF.,1998)。

一方

,土

壌 中の水 ・塩類 の動態 の解 明 には

,土

壌 中のイ オ ン交 換 現 象 の

研 究 が 不 可 欠 で あ る こ とか ら

,乾

燥 地土 壌 を対 象 と したイ オ ン交 換 特 性 につ いて も,

多 くの研 究者 によ って研 究 され て きた

(Mehlich,1939;Bower eよ

.,1952;Levy

and l■

illel, 1976;Mario and Rhoades, 1977;Harron et a′ ,, 1983;Flenkel and

Alperovitch, 1984;Alnrherin and Suarez, 1990,Snmner, 1996)。

しか し, イ

オ ン交 換 特 性 は適 切 な土 壌 管 理 の た め に必 要 で あ る に も関わ らず

,研

究 者 に よ って見 解 がそ れぞ れ 異 な って お り

,そ

の結果 の もつ 意 味 も異 な って い る。例 え ば これ まで に も

,交

換平衡 定 数 につ いて は

0.005以

下 (」urinak eょ a′

.,1984)と

い う報告 か ら0.03

以上二

(Sinanuwong and EI Swaify, 1974;Miller eよ aF., 1990)と

い う報告 もあ り,

そ れ らは現 在 で も一致 した見解 を示 して いな い。そ の理 由 と して は

,乾

燥 地 土 壌 中 に 多量 に沈積 して いる塩類 によ って

,土

壌 固相 に吸着 して いる塩基 の定 量が複雑 性 を伴 っ て い る こ とが 挙 げ られ る。 また

,土

壌 中 に含 まれ る塩 類 の量 お よび 組 成 がそ れぞ れ 異 な るた め

,集

積 塩 類 の溶解 特 性 はそ れぞ れ の土 壌 によ って 異 な る。そ の た め

,灌

漑 に よ る土 壌 固相/溶液 相 間 の相 互作用 が解 明 されず

,塩

類集積 過 程 お よび洗脱 過 程 にお け る塩類 動態 の機 構 が十分 に明 らか にな って いな い. 1.4.研究の 目的 本研 究 の背 景 には

,以

上 に述 べ て きた よ うに

,乾

燥 地土 壌 中の塩 類 が 極 め て多 様 性 に富 む た め

,灌

漑 に伴 う土 壌 中 の塩 類 動態 と塩 類化 。アルカ リ化 の機構 が十 分 に解 明 されて いな い とい う現 状 が あ る。そ の こ とか ら

,乾

燥 地 の灌 漑 農 地 で は

,土

壌・ 水管 理 が必 ず しも適 切 にはな され て いな い。 したが って

,乾

燥 地 の灌 漑 農 業 にお いて 適 切 な土 壌 管 理

,水

管 理 を行 うた め には

,土

壌 中で の水 ・塩 類 の動 態 (塩類 集 積 過程 あ る い は洗 脱 過 程

)を

明確 に把 握 す る こ とが極 め て重 要 で基 本 的 な ことで あ る。 つ ま り, 乾 燥 地 の灌 漑 農 地 で は

,土

壌 の性 質

,集

積 して い る塩 類 の量・ 組 成 が 異 な るた め

,土

壌 と水 の管 理 法 も地域 によ って適応 させ な けれ ばな らな いので ある。 本研 究 の 目的 は

,乾

燥 地 灌 漑 農 業 にお け る土 壌 と水 の適 切 な管 理 法確 立 の一助 とす べ く

,塩

類 の溶解 平衡 論 ・ 交 換 平衡 論 を理 論 的 手 法 と して 用 い

,灌

漑 に伴 う土 壌 中の 塩 類 動態 と塩 類化 ・ アル カ リ化 の機 構 を明 らか に し

,土

壌 劣化 防止 の た め の有 用 な知 見 を得 る ことで ある。 そ の た め本 研 究 で は

,は

じめ に灌 漑 農 業 が 営 まれ て い る乾 燥 地 の調 査 を行 い

,そ

6

(11)

らの土 壌 の特 徴 を明 らか に し

,灌

漑 によ る土 壌 中の塩 類 動態 の実態 を比較 ・検 討 を し た 。そ して

,塩

類 集積 量 と組 成 の差 異 が土 壌 中の塩 類 動態 に及 ぼす影 響 を検 討す るた め

,土

壌 水 分 条件 の違 い によ る土 壌 溶液 組 成 の変 化 を明確 に した 。 さ らに

,土

壌 の性 質 によ る土 壌 の塩 類化 過程 お よび アル カ リ化 過程 を土 壌 固相/溶液相 間 の化 学平衡 を考 慮 して論 じた。そ の上で

,灌

漑農地 にお ける適切な土壌・水管理 の あ り方 を提言 した。 具体 的 な本 論文 の構成 は以下 の通 りで ある. 第2章の『乾燥地域 にお ける灌漑農地 の土壌環 境』で は

,乾

燥 地 域 にお け る灌漑農地 の土 壌環 境 の実 態 につ いて取 り上 げた。水環 境 にお いて極 めて対称 的 な二 つ の地域, メキ シヨ・ カ リフ ォル ニ ア半 島 中央 部 とカザ フス タ ン・ シル ダ リア川下 流 域 にお け る 調査事 例 を元 に

,灌

漑 によ る塩 類動態お よび土 壌塩類化 の実態 につ いて述べ た. 第3章の『乾 燥地土 壌 中の塩類 の溶解特性』で は

,乾

燥地土 壌 の塩 類集積 量 と組 成 の 差 異 が土 壌 中で の塩 類 動 態 に及 ぼす 影 響 を検 討す るた め

,土

壌 水 分 条 件 によ る土 壌溶 液 中の塩類組成 の変化 を明確 に した。す なわ ち

,塩

類 の水 に対す る溶解 特性 に着 目 し, 集 積塩 類 の量 と組 成 の異 な る土 壌 に対 す る水添 加 量 の差 異 によ る土 壌溶 液 中 の塩 類 組 成変化 を

,土

壌 の性質 と関連 させ て解 析 した。 第4章の『乾 燥 地土 壌 中 にお け るナ トリウムーカル シ ウム交 換 ・溶解 平衡 』 で は

,土

壌塩類化 ・ アル カ リ化 過程 にお け る土壌 固相/溶液相 間の相互作用 が塩 類 動態 に及 ぼす 影 響 を考 慮 して 論 じる こ とを 目的 と して

,二

種 類 の粘 土 鉱 物 (モンモ リロナ イ ト

,イ

ライ ト

)を

用 いて

,ESR一

SAR関

係 式 の確 立 を試 み る と同時 に

,乾

燥地土 壌 の陽イ オ ン 交換特性 につ いて検 討 した。 第5章 の『総合考察 』で は

,各

章で得 られた結果 を取 りま とめて

,塩

類 の溶解 平衡 論 。 交換 平衡 論 を理 論 的手 法 によ り

,塩

類 動態 の要 因 を考 察 し

,灌

漑農 地 にお け る適 切 な 土壌 ・水管理 のあ り方 を提言 した.

7

(12)

2章

乾燥地域 の灌漑農地 の上壊環境 2.1.は じめ に 乾燥地 で灌漑農業 に取 り組 んで いる地域 は広 く

,気

,水

,土

,地

形 な どの 自 然条件

,作

物栽 培技術

,農

業経 済状況

,労

働 力

,工

業技術 力な どの営農 条件 お よび社 会 条件 な どによ って土壌管 理

,水

管理 も異 な って いる。一方

,

これ らの地域 の灌漑農 業 には普遍 的な側面 もあ り

,い

ずれ の地域 も絶 えず 水資源 の確保お よび作物 生産 の維 持 とい う大 きな 問題 に直面 して いる。 したが って

,乾

燥 地 で農業 生産 を向上維 持 させ る方法 を長期 的視 野 に立 って確立す るため

,そ

の対策や評価 につ いて は

,地

域 を超 え た比較 ・検 討が必要 で ある。そ のため に も

,灌

漑農 業が行 われて いる現地 で の水 ・塩 類 の動態 を十 分 に把握 した上 で

,

これ を適切 に管理す る ことが必要 とな って くる. そ こで

,本

研 究 で は メキ シヨ 。カ リフォル ニ ア半 島 中央部 とカザ フス タ ン・シル ダ リア川下流域 の二つ の地域 で現地調査 を行 った。 これ らの地域 は ともに年降水量が

100mm前

後 の乾燥地域 で あ るが

,水

資源 の面 で大 き く異な って いる。両地域 の水 資源 の基本 的な違 いは量的な相違 で ある。メキ シヨ・カ リフォルニ ア半島で は大 きな河川 がな く全 て地下水 を利用 して いるの に対 して

,カ

ザ フス タ ン・ シル ダ リア川 下流域 で は大 量 の河 川水 を取水 して灌 漑農業 を営んで いる。各地域 とも

,

これ らの水 をいか に 有効 に利用す るかが重要 な課題 とな って い る。 本 章で は

,水

環 境 の極 めて対称 的 な これ ら二つ の地域 にお いて土 壌調査 を行 い

,そ

れ らの土壌 の特徴 を明 らか に し

,土

壌塩 類化 ・ アルカ リ化等 の土 壌劣化 の実態

,灌

漑 によ る塩類動態等 の比較 ・検 討 を行 った。 2.2.メキ シコ 。カ リフ ォルニ ア半島 中央部 の灌漑農地 の上壌環境 2.2.1.背景

国連環境 計画 によれ ば

(Nick and David,1997),メ

キ シヨ合衆 国 (以下 メキ シ ヨ と称す

)の

乾 燥 地 は国土 の

46.8%を

占めて お り

,北

部 の砂 漠 地 域 と中央 部 お よびユ カ タ ン半 島 の砂 漠化 地 域 に三 分 され る。 た だ し

,面

積 的 には北 部砂 漠 地 域 の ソ ノ ラ・ チ ワ ワ両砂 漠 が大 半 で あ り

,国

上 の

41,4%を

占め る

.メ

キ シヨ北部 に広 が る ソ ノ ラ砂 漠

,チ

ワワ砂漠 は亜熱帯砂 漠で ある。 メキ シヨ政府 は

,1991年

にエ ヒー ド制度 (共同体 土地 利 用 制度

)を

根本 的 に見 直す 憲 法改正 を断行 した (藤井

,1992).そ

こで

,国

土 の ほ ぼ半分 を 占め る乾燥 地 の農 業

8

(13)

開発 は非常 に重要 な課題 とな って いる。 メキ シヨの乾燥地 の農 地 は

508万

haで

,メ

キ シ ヨ全農 地 の

18.7%を

占め

,そ

の うち灌漑 農 地 は ±

98万

haで

,メ

キ シ ヨの全灌 漑農 地 の

34%を

占めて いる

(CONAZA,1993)。

す で に

,民

間資本 の投入 によ る農 業近代 化 が 進行 しつ つ あ るが

,未

だ に正確 な土 地資 源

,水

資 源 等 の評価 が行 わ れ な い ま ま農 業 開 発 の規 模 が大 き くな る一 方 で あ る。 これ らの多 くの地 域 で は不 適切 な水管 理 のた め, 土 壌 の塩 類化 ・アル カ リ化 が深 刻 な 問題 にな って いる。そ れ に伴 い

,砂

漠化 等 の大規 模 な環境破壊 が生 じる危 険性 が高 くな って きて いる。 本 節 で は

,カ

リフォル ニ ア半 島 中央 部 の寡 雨 地 域 に分布 す る海 岸 砂 漠 地 帯 と

,そ

の 内陸狽1に位 置 す る砂 漢 地帯 の

,土

壌 の断 面 形態 と一般 理化 学 性 お よび土 壌 生 成要 因 に つ いて述 べ る とと もに

,こ

の地 域 の灌 漑農 地 にお け る土 壌塩 類化 ・ アル カ リ化 の実態 を明確 に した。 2.2.2.調査地域 の概況 カ リフ ォル ニ ア半 島 は ア メ リカ合 衆 国か らの シェ ラネバ ダ 山脈 の延 長 上 にあ り

,西

岸 は太 平 洋

,東

岸 は カ リフ ォル ニ ア湾 に面 して い る南 北 に細 くの び た 半 島 で

,全

1,280kmに

も及 ぶ

,半

島全体 の ほ とん どが 山岳 と高地 か ら成 り

,そ

の大 部分 は砂 漠 で あ る

,半

島 の主 要な基盤 岩 は花 南岩 で (ウ ィ リアム ・ ウェーバー ら

,1980),半

島 中 央部 は花 向岩 質 の風成第 四紀 系 の堆積物 で覆 われて いる (Universidad National Aut―

onoma de

[exico, 1992)。 第

2-1図

に調査対 象地域 を示 した。土 壌調査 は

,カ

リフ ォル ニ ア半 島 内で も比較 的農 業 の歴 史 が 浅 い地 域 で行 った 。調 査対 象 地 域 は

,半

島 の ほ ぼ中央 部 に位 置す る ビスカ イ ノ砂 漠 に分布 す るゲ レロネ グ ロ (北緯

28度

,西

114度

),ビ

スカ イ ノ (北緯

27度

55分

,西

113度

45分

),ヘ

ス スマ リア (北緯

28度 30分

,西

114度

)の

三 地域 で あ る。ゲ レロネ グ ロは太 平 洋 岸 の ラグー ンに面 した砂丘地帯 で

,海

岸 砂 漢 が形 成 されて い る

.ビ

スカ イ ノはゲ レロネ グ ロの南東約

70kmに

位 置す る。 また

,ヘ

ススマ リア はゲ レロネ グ ロの北約

40kinに

位 置す る小高 い台地 面 で ある。ヘススマ リアはカ リフォルニ ア半 島 中央 部 の砂 漢 を代 表す る地域 の一 つ で あ り

,砂

丘地 帯 よ りもや や 内陸 に位 置す る。 この地域 で は

,比

較 的粘 質 な土 壌が分布 して いた, ゲ レロネ グ ロの気 象概 要 を第

2-1表

に示 した。 この地域 の年 降水量 は周辺地 域 と比較 す る と少 な く約

80mmで

,冬

季 に集 中 して い る。一方

,年

蒸発 量 は約

1,400mmと

非常 に高 い地域 で あ る。平均 気温 も約19℃ と年 間 を通 じて低 く

,冷

涼 海岸 砂 漠 に区分 され て いる。

9

(14)

︲゛〇 ︲

2-1図

調

(メ

)

(15)

︲おい ︲ 1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

平 均 /総 量 ★ 安i元 品 (て

,) 16.5 16.0 17.4 17.4 18.2 19.2 20,9 21.5 22.1 20.9 18.5 15.4 18.7

8と

07a07207■

0 8aO制

Ю

7aO‐

o7&0兆

古Ь

すま

: 煽 乱 美 祖 (ms1) 2.9 3.5 4.9 5.9 6.2

6.4 5,8 5.7 4.8 4.1 3.2 3.0 4.7

蒸 景 :!曇

(mm) 62.2 80.0 128.4 140.9 146.7 143.0 173.7 148.6 133.3 107.4 77.5 59.0 1400.7★

降 雨 ,ど

(mm) 24.5 33.5 2.O o,o o.o

O.0 0.o o.o O.0 1.o 9.5 9.5 80★

土 壊 温 度

(Ocm:℃

) 17.1 17.6 22.7 24.1 25.9

26.8 29.7 29.9 29.6 26.0 20.9 16.4 23.9

土 壌 温 度

(-10cm:℃

) 17.1 17.5 21.5 24.0 25.8

‐ 芝==口 と ′ ■ 「

ぉ͡ 、

´ _…

26.9 29.7 29.9 29.6 26.0 20.7 16.3 23.8

土壊 温 度

(-15cm:℃

) 17.1 17.6 21.4 23.8

23.7 ★ 蒸 発 量 と降 雨量 は総 量 で示 し た .

2.9 3.5 4.9 5.9

62.2 80.0 128.4 140.9

24.5 33.5 2.O o,o

6.2

146.7

0.0 25.9

25.8

25.5

6.4 143.0 0.0 26.8 26.9 26.6 5,8

173.7

0.0 29.7 29.7 29.3 5.7 148.6 0.0 29.9 29.9 29.6 4.8

133.3

0.0

29.6

29.6

29.4

4.1

107.4

1.0

26.0

26.0 26.2 3.2 77.5 9.5 20.9 20.7 21.1 3.0 59.0 9.5 16.4 16.3 16.7

(16)

2.2.3.供試土壊 および分析 方法 2.2.3.1.供試土壌 ゲ レ回ネ グロの農 地 は

,ラ

グー ンか ら約

300m離

れ た緩や かな起伏 の あ る砂丘 の丘 陵 地 をブル ドーザ ーで均平 に して二つ造成 された。二つの農地 は管理歴 が異 な ってお り, それぞ れ の農 地 につ いて調査 した

,一

つ は1年 間の耕作歴が ある2,Ohaの 農地

,も

う一 つ は4年間 の耕 作歴が ある0.6haの農地 で ある。そ れぞ れ点滴灌漑 で管理 されて いる。 2,Ohaの農地 で はカ ラバ シー タ

(CucurЫ

tt pttο

L,;メ

キ シヨ・米 南 西部産 の野生 の ペポカボチ ャの一種

)収

穫後 (Gl)イこ

,0,6haの

農地 で はメロンを栽 培 して いる株 間

(G2)で

土 壌調査 した。 また

,農

地 内で作土 層 の メ ッシュサ ンプ リング (30×

15m)

を52地点行 った。 また

,灌

漑 の影 響 を受 けて いな い 自然土壌 と して

,農

地 とラグー ン の ほぼ中間地 点

(G3)と

農 地近傍 の丘 陵地

(G4)を

土 壌調査 した。

G3は

ラグー ンか ら約

150m離

れた低地 で

,G4は

G3よ

りさ らに約

250m離

れてお り

,低

地 よ り約

4m高

い 丘 陵地 で土 壌調査 を した。 ビス カイ ノで は

,畝

問灌 漑 で

10年

以上管 理 歴 が あ る トウモ ロヨ シ耕 作 地 で

,収

穫 直 後 に土 壌調査 した. ヘ スス マ リアで は

,畝

間灌 漑 で11年間 の管 理歴 が あ るカ ラバ シー タ耕 作 地 で

,収

直 後 (」

1)に

土 壌 調 査 した

,灌

漑 の影 響 を受 けて い な い 自然 土 壌 と して

,農

地 近 傍

(J2)を

土壌調査 した。 そ れぞ れ の土壊 断面調査 を行 い

,試

料 を採取 し

,分

析 に供 した。 調査土壌 断面形態 を第

2-2図

に示 した.

2.2.3,2,分

析方法

2mm以

下 の風乾細土 につ いて

,以

下 の方 法 によ り分 析 を行 った。粒 径組成 は前処理 と して

1.Omolc L l酢

酸 ナ トリウム緩衝液

(pH5,0)で

塩類 を除去 後 (浅

,1971),

分 散 処 理 を行 い

,常

法 に従 って ピペ ッ ト分 析 した (土壌 標 準 分 析 ・測 定 法 委 員 会,

1986),交

換性塩基 は

0.2molcビ

1塩

化バ リウムートリエ タ ノール ア ミン

(pH8.1)で

抽 出 され た カル シ ウム

,マ

グネ シ ウム

,カ

リウム お よび ナ トリウム イ オ ンを測定 した (」

ackson,1958).陽

イ オ ン交換容量

(CEC)は

土 壌 中の水溶性塩類 を水 で除去後 ,

0,4molc Ll

酢 酸 ナ トリウムー

0.lmolc L・

塩化 ナ トリウムー

60%エ

タ ノール混液

(pH8,2)で

交換基 を飽和 させ

,交

換基 に吸着 され たナ トリウムイ オ ンを

1.Omolc Ll

硝酸 マ グネ シウム溶液

(pH7.0)で

抽 出 した

(Mario and fuloades,1977)。

全炭 酸 カル シウム量 (″Γ

NV)は

0.lmOlcビ

1塩

酸 を土 壌 に加 え

,加

熱後

,過

剰 の端酸 量 を消定

(17)

-12-ゲ

(砂

)

(砂

)

(粘

) ︲おω ︲ 地 下 水 (塩 水 )

(%): o∼

lF :ill´

│・

25年

45Ⅱ

2-2図

調 査 土 壊 断 面

(18)

法 で 求 め

,中

和 に 要 した 塩 酸 量 を 全 炭 酸 カ ル シ ウ ム 量 と し

,百

分 率 で 表 示 した

(Black,1965)。

pHは

水 お よび

lmolcビ

1塩

化 カ リウムの

1:2.5懸

濁液 につ いてガ ラス電極 によ り測 定 した。水 溶性塩類 の評価 と して

,土

壌飽和 抽 出法お よび土

:液

比=

1:5法

で行 った。土 壌 飽 和 抽 出液 は

,土

壌 に水 を少 しず つ添 加 して土 壌ペ ー ス トを調 整 した

,一

夜 静置 後

,土

壌 溶 液 採 取 用 の遠 心 分 離 管 に入 れ

,遠

心 分 離 し

,土

壌飽 和抽 出液 を採 敗 した

,靴

燥 地 土 壌 の土 壌 溶液 組 成 を把 握す る場 合

,上

述 の よ うに土壌 飽和 抽 出法が推奨 されて いる

(US Salinity政

oratory Staff,1954)が

,土

壌 中に存在

して いる可溶 性塩類 の存 在 形態 を確認す るため に

,土

:液

=1:5に

お いて も行 った, す なわ ち

,土

壌1に対 し水 を5の 割 合 で加 え

,1時

間浸透後 に濾過 した 。分離 したそ れぞ れ の濾 液 のカ ル シウム

,マ

グネ シウム

,カ

リウム お よび ナ トリウム イ オ ン濃 度 は原子 吸光光 度 法 で

,硫

,硝

酸 お よび塩化物 イオ ン濃度 はイ オ ンク ロマ トグ ラフィー法 で, 重炭酸 イ オ ン濃度 は微 量拡散 法 (三宅 ら

,1991)で

測 定 した。 また

,pHは

ガ ラス電 極 法

,電

気伝 導 度

(EC)は

電 気伝 導 率 計 によ り測 定 した 。結 晶性 粘 土 鉱 物 組 成 は

,2μ

m以

下 の粘土 画分 を分離採取 し

,Mehra and」

acksonの

方 法

(1960)で

脱鉄処 理 した のちマ グネ シ ウム飽和粘土

,カ

リウム飽和粘土 を調 整 し

,定

方位 試料 を用 い

X線

回折 を 行 い

,同

定 した. 2.2.4.結果 および考察 2.2.4.1.灌漑水の特徴 調査 地域 では

,山

岳地帯 に降 った雨が浸透 した地下水 を灌 漑水 と して利用 して い る。 調査 地 点 の灌 漑 水 の水 質 を黄 河 (中華 人 民共和 国 ・寧夏 回族 自治 区 中衛 県 沙岐 頭) と千代川 (鳥取市

)の

河川水 と比較 して

,第

2-2表

に示 した。ゲ レロネ グロの灌漑水 は, 数十

km南

の地 点 の井戸 か らパ イ プ ライ ンで運 んで いる。米 国農務省 の灌漑水 の水質評 価基準 による と

(US Salinity&お

oratory Staff,1954),黄

河 流域 の灌 漑水 で は

C2-Sl(塩

性 害 中 ・アル カ リ害 弱

)に

分類 され る (本名 ら

,1996)の

に対 し

,ゲ

レロ ネ グ ロの灌 漑水 は

C3-Sl(塩

性 害強 ・ アル カ リ害 弱

)に

分類 され た 。

EC値

お よび ナ ト リウム 吸着 比

(SAR)は

,中

国 の黄 河 流域 の灌 漑 水 と比較 して も高 く

,良

質 とは言 え な い。 しか し

,半

島内の ほ とん どの地域 で は

,EC値

4dS ml以

上 の塩 分濃度 の高 い 灌 漑水 を利用 して いるよ うで あ る。 また

,重

炭 酸 イ オ ン濃 度 が 高 く

,そ

の影 響 につ い て は 「問題 が増大 しつつ あ る」 と区分 された

(FAO,1986).計

画 で は

2mm dlの

灌 水 を行 うことにな って いるが

,実

際 はそ れ以上 に灌 水 して いるよ うで あった. ビス カイ ノお よび ヘ ス スマ リア の灌漑水 につ いて は

,詳

細 な成分 測 定 は 出来 な か っ

(19)

-14-︲お切 ︲ 箕 2-7寿 メ ■ ラ ¬ BhHラ +!:´ -7半 由 ∴ rh ttPハ 常 ェ ″ J´ ͡ J^熊 ― ― ―一 ‐

=デ

ー 三 生 ≧ 生 生 生 三 生 工 旦 工 杢 型 υノ 虐 嵐 小 り 小

R

… ― ― ― 一 ヽ

=

デ ー ≦ 坐 フ ア コ フ レ ツ T ttrTフ ヽ口 JaVノ J圭 J‖ 専 み 刺 \Vリ ツ ト 浮 寺

士 也

pH EC

Cations and Anions (rYlmOiC L1) SAR

ations and Anfons(mmoic Lり

SAR

(dS m1) Na+

(dS rnり

Na+百

__K+ Mg2+ c92主

Hcc)3 Nc)3 CII

6'透

°

(`ダ

7.97 1.21 6.45 0.16 2.41 1.87 2.43 0.Oo 7.23 0.48 4.41

8.30

2.40

0.80 15.00 2.70

(沙

) 3.74

0.38

1.94 0.43 0.84

0.84 2.64

0.91 0.61

2.00

(鳥

) 6.18

0.06

0.10 0.01

0.11

0.11

0.31 0.o7

0.32

(20)

たが

,EC値

でみると

,そ

れぞれ

2.4dS m〒

1,4dS mlの

灌漑水を利用 していた。両地域

では

,一

週間に一度

10mm程

度の畝間灌漑を行 っている。 しか し

,生

育状況 によって

灌水量を増減させている。ビスカイノでは灌漑水中の窒素濃度で

10mg

1以

上の値を

示 し

,地

下水の硝酸態窒素汚染が進行 していた。

2.2.4.2.自

然土壊の特徴

写真2-1∼ 写真2-3に 土壊断面写真

,第

2-3表 に土壌断面形態 を示 した。

2.2.4.2.1.ゲ

レロネグロ

2.2.4.2.1,1.ラ

グーン近 くの低地

(G3)

ラグーン近 くの低地で土壌調査をした

,ラ

グーンの入 り江は広大な海成縄地帯 となっ

てお り

,ヨ

シ等が群生 していた。陸に入るとアカザ科ハマアカザ属チャミソ 彼 は

riplex c河

hmFca)が

自生 してお り

,調

査地点では無数に散在 していた。

土壌 断面 形態

:土

壌 断面 は数 層 の砂 の地積 物 で構 成 されてお り

,土

壌 と して の発達 程 度 は 未 熟 で あ っ た 。 砂 の 堆 積 物 は

,浅

黄 色 層 (0∼

58cm),赤

褐 色 層

(58∼

100cm),灰

黄 色層

(100cm∼

)の

三 つ の層 に大 き く分 け られ た。表 層 は非常 に乾燥 してお り

,チ

ャ ミソの細 根 が多 く確 認 され たが

,有

機 物 の集積 は ほ とん ど認 め られ な か った 。浅黄 色 層

,赤

褐 色 層 には小 さな亜 円礫 と貝 殻 の小片 が含 まれ て いた 。赤 褐 色 層 は他 の層 よ り

,比

較 的緻 密 な層 にな って いた。灰 黄 色 層 には炭 酸 カル シウム の 白色 沈積 物 が斑点 状 に認 め られ た。下 層 ほ ど土 壌 の湿 り気 が増 し

,地

下水 位 が高 い こ とが うかが え られ た. 物理 的性 質

:全

層 にわ た り細 砂 を主体 (75∼

90%)と

した土 性 で あ った。微砂

,粘

土画分 は極 めて少ない

(1%未

)が

,赤

褐色層 にはやや多 く (3∼

5%)含

まれて いた。 下層 ほ ど水分含量 が増加す る傾 向が顕著 に認 め られ た。 化 学 的性 質 :調査 断面 内の

pHは

全層 にわ た り7.6∼ 8.6で

,特

に上 層 で高 い値 を示 し た。下 層 の灰 黄 色層 は

,他

の層 に比較 してTlれたが 非常 に高 く

,多

量 の炭 酸 カル シウム の存在 が うか が え られ た 。 また

,赤

褐 色 層 お よび灰 黄 色層 には多 量 の硫 酸 カ ル シ ウム の存在 が うか が え られ た。地 下 水面 が高 い位 置 にある事 に起 因 し

,下

層 ほ ど水分含 量 が 増 加 し

,そ

れ に伴 い

,ナ

トリウム イ オ ン

,塩

化 物 イ オ ンが 多 量 に含 まれ て いた 。

CECは

全層 にわ た り低 く

,土

壌 の吸着能 は小 さか った。腐植 が 少 な いた め

,土

壌 の 吸 着 能 は

,粘

土 表 面 の陽イ オ ン交 換基 に起 因す る もの と考 え られ た 。 しか し

,塩

基 飽 和

度がいずれも

100%を

超えてお り

,塩

類は交換態として土壌固相に吸着されている形態

よりも

,難

溶性の形態で土壌環境中に沈澱 している方がはるかに多かった

.

(21)

-16-写真2-1・ ゲ レロネグロ ラグーン近 くの低地 (G3) 写真2-3・ ヘススマ リア 自然土壊 (」2) 写真2-2・ ゲ レロネグロ 丘 陵 地

(G4)

(22)

17-封 う・ 日 然 主 壊 ) 封 う・ 日 然 主 壊 ) 調 査 地 点

土 深

土 色

構 造

乾 湿 度 硬 度 柄 物 網

詩 酵 恒

日 型 ピ

屁 軍 お よ び層 位

(cm)

湿

ψ 「 Eヨ ′空 乾 度 硬 度 植 物 根 炭 酸 塩

殻 片

層 界 (mm)

(G3)

(A) o∼

8 2.5Y7/2 2.5Y7/2

C1 8∼

37 2.5Y7/3 2.5Y7/2

Cy2 37∼

58 2.5Y6/3 2.5Y7/2

2Cy3 58∼

74 1 0YR5/4 10YR6/2

2Cy4 74∼

10o l oYR4/6 1 0YR6/3

3Cky4 1oo∼

120+2.5Y6/3 2.5Y7/1.5

ゲ レ ロネ グ ロ ・丘 陵 地

(G4)

(A)

Cl

2C2

3Cy3

4Cy4

ヘ ス ス マ リ ア (」 2) 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 団 粒

.強

度 亜 角 塊 状 強度 亜 角 塊 状 中 度 亜 角 塊 状 弱 ∼ 中 度亜 角塊 状 壁 状 壁 状 壁 状

0

細 富

8

細 富

4

細 富

9

細 あ り

5

細 ま れ

14

な し ― 細 富 ― 細 富 ― 細 富 ― 細 含 む ― 細 あ り 強 石 灰 質 強 石 灰 質 強 石 灰 質 極 強 石 灰 質 極 強 石 灰 質 極 強 石 灰 質 強 石 灰 質 強 石 灰 質 強 石 灰 質 極 強 石 灰 質 極 強 石 灰 質 弱 石 灰 質 弱 石 灰 質 中 石 灰 質 中 石 灰 質 弱 石 灰 質 中 石 灰 質 中 石 灰 質 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 波 状 判 然 波 状 判 然 波 状 画 然 平 坦 漸 変 波 状 明 瞭 波 状 画然 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 平 坦 漸 変 平 坦 漸 変 平 坦 判 然 平 坦 明瞭

2.5Y7/2

2.5Y7/2

2.5Y7/2

2.5Y7/3

7.5YR5/6

1 0YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

乾乾乾棉濶赳増辿 乾乾乾乾乾 細 富 細 富 細 含 細 含 細 含 細 あ り 細 あ り /1ヽ ナ十 十

+

/1ヽ '十

+

/1ヽ サ十

++

/1ヽ 'キ

+

/1ヽ 片 + な し /1ヽ

++

/1` 'キ

++

/1ヽ

ナ十

+++

/1ヽ 'キ

+++

71ヽ

+

︲い∞ ︲

0∼

30 2.5Y7/2

30∼

60 2.5Y7/3

60∼

65 2.5Y7/3

65∼

85 2.5Y6/3

85へ

´

10o+ 7.5YR5/6

A

Bwl

Bw2

BC

Cl

C2

C3

0へ ´

10

10∼

21

21∼

30

30へ

,41

41へ

55

55へ

, 82

82へ

,10o+

1 0YR5/3

10YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

10YR5/3

1 0YR5/3

1 0YR5/3

乾 乾 乾 乾 乾 乾 乾

(23)

2.2.4.2.1.2.丘陵地

(G4)

低地か らさ らに陸 に入 り

,ラ

グー ンか ら約

400m離

れて いる丘 陵地で土 壌調査 を した。 植 生 と して

,チ

ャミソ 欲 しriplcx caFFん

mFca)の

他 に ビッ ドリー ジ ョ いそsemb23/aFa

eFalum

α

ys回

mm)な

どの耐塩性植物が多 く自生 して いた。調査地点 は

,ラ

グー ン近 くの低地 よ り約

4m高

い地点であった, 土 壌 断面 形態

:土

壌 断面 は数 層 の砂 の雄積 物 で構 成 され てお り

,土

壌 の発 達程 度 は 未 熟 で

,土

壌 有 機物 に乏 しか った 。低 地 に比較 して高 い地 点 に位 置 して い るた め

,全

層 にわ た り土 壌が乾 燥 して お り

,地

下水位 が 低 い位 置 にあ る こ とが うか が え られ た。

85cmま

で の深 さは浅黄 色 を呈 し

,ビ

ッ ドリー ジ ョの細 根 が多 く確認 され

,小

さな亜 円 礫 と貝 殻 の小片 が含 まれ て いた。 また

,85cmか

ら下層 には

,や

や緻 密 な赤褐 色 層 が現 れ

,細

根 がわずか に確認 され た。 物理 的性質

:全

層 にわた り乾燥 してお り

,細

砂 を主体 (80∼

90%)と

した土性 で あっ た。微 砂

,粘

土画分 は極 めて少 な い

(1%未

)が

,下

層 の赤褐 色層 には微 砂

,粘

土 画 分がやや多 く (3∼

5%)含

まれて いた。 化 学 的性 質

:調

査 断面 内 の

pHは

全層 にわ た り8以上 を示 し

,上

層 ほ ど高 い傾 向 を示 した。下 層 の赤褐 色層 には硫酸 カル シウムが多 量 に沈積 されて いた事 が うかが え られ たが

,TNVは

全 層 にわ た り低 く

,炭

酸 カル シウム の過剰 な存 在 は認 め られ なか った 。 また

,CECは

全 層 にわ た り低 か ったが

,赤

褐 色 層 は比較 的高 い値 で あ った 。腐 植 が 少 な く

,土

壌 の吸着 能 は粘 土 表 面 の陽 イ オ ン交 換基 に起 因す る もの と推察 され た。塩基 飽 和度 が いず れ も

100%を

超 えてお り

,塩

類 は交換態 と して土 壌 固相 に吸着 されて いる 形態 よ りも

,難

溶性 の形態 で土壌環境 中 に沈澱 して い る方 が はるか に多 か った 。 2,2.4.2.2.ヘ ススマ リア (」2) この地域 に生育す る植 生 と して

,マ

メ科 ネム リグサ属 の メスキーテ

(PrOwtts

sp.)な

どの塩 性低灌木や ビッ ドリー ジ ョ

(Aresembrttnhemum ttstaL駒

9 ura2)な

どの耐塩 性植 物が 散在 して いた。

土壌断面形態

:土

壌断面は非常に均質で細粒な堆積物で構成され

,礫

は確認されな

かった

.ま

,全

層にわた り非常に乾燥 してお り

,土

壌が緻密で硬 く締まっていた。

表層にはわずかに腐植が集積 し

,暗

色を呈 していた

,断

面内全体 に耐塩性植物の細根

が若千含 まれていた。表層か ら約

40cmま

,土

壌構造

(亜

角塊状

,角

塊状

)の

発達が

認め られた

,そ

れより下層では

,土

層全体が緊密に凝集 してお り

,一

定の構造は認め

られず壁状構造であった

.

(24)

-19-物理 的性質

:約

80cmま

で砂20∼

40%,微

30∼

50%,粘

±

30∼

50%で

構 成 され る 軽埴土

,埴

壌土

(LiC,CL)で ,そ

れ よ り下層 は

,約 70%の

細砂 で構成 され る粗粒 な 土性

(SL)で

あった。 また全層 にわた り水分含 量が低 く

,土

壌が乾燥 して いた。 化 学的性 質

:全

層 にわ た り水溶性塩 類 は少なか つたが

,塩

基 は交換態 と して多量 に 土壌 に吸着 されて いた。有機物 がわず かで あ り

,土

壌 の吸着能 は粘土表 面 の陽イ オ ン 交換基 に起 因す る もので あった。

CECは

粘土含 量 をほぼ反映 してお り

,粘

土 質 で構成 されて いた約

80cmま

で は20∼

30cmolc kg l,細

砂 で構 成 されて いた下層 は約

13cmolc

lcg 1であった。塩基麓和度 は約

100%で ,交

換性 カル シウムが

50%以

上 を 占めて いた。 割鴎′は全層 にわた り低 く

,炭

酸 カル シウム の過剰 な存在 は認 め られ なか った. 2.2.4.3.灌漑土壊 の特徴 写真

24∼

写 真

2-7に

土壌 断面写真

,第

2-4表

に土 壌断面形態 を示 した。 2.2.4,3.1.ゲ レロネグ ロ 2.2.4.3.1.1.1年間の灌漑歴 の耕 作地

(Gl)

2.Ohaの

農地 で

,点

滴灌 漑 で 1年 間 の耕 作歴 が あ る。カ ラバ シー タ

(CALABAZILLA

Cucur所

勉 pttο

L.;メ

キ シヨ 。米南 西部産 の野 生 のペポカポチ ャの一種

)収

穫後, 2ヶ 月経過 した後 に調査 した, 土 壌 断面 形態

:土

壌 断面 は数 層 の砂 の堆 積 物 で構 成 され てお り

,土

壌 と して の発 達 程度 は未熟 で あった

.表

層 は浅黄色層 を呈 して いたが

,作

土 層直下 (10∼

48cm)に

非 常 に緻 密 な赤褐 色層

,そ

れ よ り下 層 に灰 黄 色 を呈す る層 が存 在 して いた 。 この こ とか ら

,調

査 地 点 は造 成 され る際 に

,も

とも との表 層 が切 り取 られ た地 点 で あ る と推察 さ れ た

.灰

黄 色 層 には炭 酸 カル シウム に起 因す る と思 われ る 白色沈 積 物 が 斑点 状 に認 め

られた。全層にわた り小さな円礫 と細根がわずかに確認された。また

,48cmよ

り下層

に若干の湿 り気が感 じられた。

物理的性質 :全 層 にわた り細砂 を主体 (80∼

90%)と

した土性で あった。10∼

48cmの

赤褐 色層 には微砂

,粘

土 画分 がやや多 く (3∼

5%)含

まれて いた。 化 学 的性 質

:10∼

48cmの

pHは

8.0∼8.8と 非常 に高 くな って いたが

,48cmよ

り下層

では

7.8と

低かった。また

,10∼

32cmま

での赤褐色層には多量の塩類の集積は認め ら

れず

,ECeで

約0.8dS m lで あったが

,32cmよ

り下層では3dS m 1と 非常に高 くなって

お り

,多

量の塩類が含 まれていた。集積塩類の主体は硫酸カルシウム

,炭

酸カルシウ

,重

炭酸カルシウム等であった。また

,48cmよ

り下層の灰黄色層では■

1鴻/が

非常に

高いことか ら

,多

量の炭酸カルシウムの存在がうかがえられた

,

(25)

-20-命t‖∫息 IP(, NI(IPィ)`ク) ドIIめ(,Nク

イ引

Ц

写真

24・

ゲ レロネグロ 1年間灌漑歴の耕作地 (Gl) 写真

25・

ゲ レ回ネグロ 4年 間灌漑歴の耕作地 (G2)

:i

伴 常 ′・     ´ ′         ′ ″ り ′ h ﹂ r ︲

i'f!イ

│■

li

写真2-6。 ビスカイノ 10年間以上灌漑歴の耕作地

│ 写真

27。

ヘ ス スマ リア ヽ ‘ ヽ ︱ ︲ 山 ヽ                                                                                   ︲ ︱ 1 l J /

-21-11年間灌漑歴の耕作地 (」2)

(26)

調 査 地 点 土 深 (cm) お よ び 層 位

_調

形 態 (メ キ シ コ カ リ フ ォ ル ニ 半 島 中央 部 ・濯 漑 土 色 構 造 乾 湿 度 植 物 根 炭酸 塩 員殻 片 層 界 湿 硬 度 (mm) 乾 ゲ レ ロネ グ ロ ・1年 間 の濯 漑 歴 の耕 作 地 (Gl) ︲NN︲

Ap O∼

10 2.5Y7/3

2Cl 10∼

32 7.5YR5/6

2C2 32∼

48 1oYR5/6

3Cky3 48∼

65 2.5Y6/3

3Cky4 65∼

1lo+ 2.5Y7/2

ゲ レ ロネ グ ロ ・4年 間 の 濯 漑 歴 の 耕 作 地 (G2) Ap Oヘ タ

12 2.5Y7/3

2Cl 12∼

55 1 oYR5/6

2C2 55∼

93 1oYR5/6

3Cy3 93∼

1lo+ l oYR5/4

ビ ス カ イ ノ ・ 10年 以 上 の 灌 漑 歴 の耕 作 地

2.5Y7/3

7.5YR5/6 1 0YR6/4

2.5Y7/1.5

5Y8/1

2.5Y7/3

1 0YR6/3

10YR6/3

1 0YR6/2

単 粒 状 単 粒 状 単粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単 粒 状 単粒 状 中 度 亜 角 塊 状 中 ∼弱 度 亜 角塊 状 中 度 角塊 状 弱 度 角 塊 状 壁 状

0

細 あ り

16

細 あ り

16

細 あ り

11

細 あ り

14

細 ま れ

0

細 含

12

細 合

,中

あ り

11

細 まれ

,中

ま れ

5

な し ― 細 富

,小

合 ― 細 含

,小

あ り ― 細 あ り ― 細 ま れ ― な し 強石 灰 質 強 石 灰 質 強石 灰 質 極 強 石 灰 質 極 強石 灰 質 強 石 灰 質 強 石 灰 質 強 石 灰 質 強石 灰 質 乾 乾 乾 半 湿 ∼湿 半 湿 ∼ 湿 乾 半 湿 半 湿 半 湿 乾 乾 乾 乾 乾 乾 乾 乾 半 湿 半 湿 /1ヽ サ十 +十 /」 ヽ 片 + な し な し な し /1ヽ 片 ++十 /1ヽ 片 + な し な し な し な し な し な し な し 平 坦 画 然 平 坦 明 瞭 波 状 明 瞭 波 状 明 瞭 平 坦 漸 変 平 坦 漸 変 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 波 状 画 然 平 坦 明 瞭 平 坦 漸 変 平 坦 漸 変 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭 平 坦 明 瞭

Ap

Cll

C12

C2 2CS Apz]

Apz2

Apz3

Apz4

Czl Cz2

0∼

24 2.5Y5/2 2.5Y5.5/2

24∼

45 2.5Y6/2 2.5Y6/2

45∼

63/70 2.5Y6/2 2.5Y6/2

63/70∼

77 2.5Y6.5/2 2.5Y6.5/2

77へ ´

120+ 2.5Y6.5/1 2.5Y6.5/1

0へ ″

lo 10YR4/2 1oYR5/3

10へ ´

15

丁 oYR4/2 1 oYR5/3 15∼ 28 1oYR4/2 1 oYR5/3 28∼ 45 1 oYR5/3 1oYR5/3 45∼ 68 1 oYR5/3 1 oYR5/3 一 一 一 一 一 ヘ ス ス マ リ ア ・ 11年 間 の濯 漑 歴 の 耕 作 地 (」 1) 10 15

20

22

20

21 細 富 細 富

,小

含 細合

,小

あ り 細 合

,小

あ り 細 あ り

,小

あ り 中 石 灰 質 中 石 灰 質 中 石 灰 質 中 石 灰 質 中石 灰 質 な し な し な し な し な し な し 68∼

1lo+ l oYR5/3

1 0YR5/3 状 細 あ り

,小

あ り 中 石 灰 質

(27)

2.2.4.3.1.2,4年 間の灌漑歴 の耕 作地 (G2)

0,6haの

農 地 で

,点

滴 灌 漑 によ る4年間 の耕 作歴 が あ る。栽 培 中の メ ロンの株 間で土 壌調査 した。 土 壊 断面 形態 :土壌 断面 は砂 の堆積物 で構 成 されてお り

,土

壌 と して の発 達程 度 は 未熟 で あ った。上層 は浅黄色 層 を呈 して いたが

,55cmよ

り下層 は非常 に緻 密 な赤褐色 層 が存 在 して いた。表 層 には小 さな貝殻 が多 く確 認 され た。浅黄 色層 には小 さな亜 円 礫 と細根 がわず か に確 認 された。 また

,12cmよ

り下層 に若干 の湿 り気 が感 じ られ た 。 物 理 的性 質

:全

層 にわ た り細砂 を主体 (80∼

90%)と

した土 性 で あ った

.微

,粘

土画分 は極 めて少な いが

,55∼

110cmの

赤褐 色層 には微砂

,粘

土画分 がやや 多 く (3∼

5%)含

まれて いた. 化 学 的性質 :調査 断面 内 の

pHは

8.2∼ 9,0で 全 層 にわた って非常 に高か った。 また , 全層 にわた り塩 類 の集積 はあま りみ られず

,ECe値

ldS ml前

後 で あった

.こ

の こと か らも

,塩

類 が土 層 内 に集 積 され る傾 向 は認 め られ なか った

.ま

,TNVは

全層 にわ た り低 く

,炭

酸 カル シウム の過剰 な存在 は認 め られ なか った。 2.2.4,3.2.ビ ス カイ ノー10年以上 の灌漑歴 の耕作地― 畝 間灌漑 で10年以上管理歴 が ある トウモ ロコシ耕作地 で

,収

穫 直後 に調査 した。 土 壌 断面 形態

:土

壌 断面 は全 層 にわ た り

,非

常 に緻 密で硬 く締 ま って いた 。 また層 位 の分化 が 明瞭 に認 め られず

,土

壌 断面 全体 と して の発 達程度 は未熟で あった。

28cnl

まで土 壌 が乾 燥 して いたが

,そ

れ よ り下 層 は若干 湿 り気 を感 じた

.作

土 層 に は土 壌 構 造 (亜角 塊 状 ・角塊 状

)が

発 達 して お り

,そ

れ よ り下 層 は土 層 全体 が緊 密 に凝集 して お り

,一

定 の構造 は認め られ なか った。 また

,15cmま

で は若子 の有機 物 の集積 が認 め られ た 。貝 殻 片 は認 め られず海岸付 近 で生成 され たゲ レロネ グ ロ とは異 な る堆積 様式 を して いる と推察 された。 物 理 的性 質

:全

層 にわ た り砂 質 な土 性 で あ ったが

,ゲ

レロネ グ ロと比較 し

,粘

土 ・ 微 砂 画 分 が若千 多 く含 まれ て いた

.ま

,細

砂 画 分 と粗 砂 画 分 が ほ ぼ 同量づ つ含 まれ て いた。 化 学 的性質 :調査 断面 内 の

pHは

8,0∼ 8,3で 全層 にわた って高か った

,ま

,表

層 の

ECe値

4dS m 1を

超 え

,集

積塩類 の主体 は塩化 ナ トリウムお よび重炭 酸 ナ トリウム等 のナ トリウム塩 で あ った

,TNVは

全層 にわ た り低 く

,炭

酸 カル シウム の過剰 な存 在 は 認 め られ なか った。

CECは

粘土含 量 をほぼ反映 して低 く

,3.7∼

8.Ocmolc kglで

下層 ほ ど減 少 して いた

.塩

基飽和度 が全層 にわ た りほぼ

100%で

あった.

(28)

-23-2.2.4.3.3.ヘ スス マ リア (」

1)-11年

間の灌漑歴 の耕作地― 畝 間灌 漑 で

11年

間 の管 理歴 が あ るカ ラバ シー タ耕作地 で

,収

穫 直後 に調査 した 。 こ の地域 で は年二 回の作物栽培 を行 ってお り

,尿

素主体 の施肥 を行 って いた。 土 壌 断 面 形 態

:全

層 にわ た り

,土

壌 は非 常 に緻 密 で硬 く締 ま って いた 。

15cmま

で は 若千 の有機 物 の集積 が認 め られ た

.28cmま

で土 壌 が乾燥 して いたが

,そ

れ よ り下層 は 若干 湿 り気 を感 じた 。作 土 層 には土 壌構 造 (亜角 塊 状 ・角 塊 状

)が

発 達 して お り

,そ

れ よ り下層 は土層全体が緊密 に凝集 してお り

,一

定 の構造 は認 め られなか った. 物 理 的性質

:68cmま

で砂

30∼

55%,微

25∼

40%,粘

土 」_5∼

35%で

構 成 され る軽 埴土

,埴

壌土

(LiC,CL)で

,そ

れ よ り下 層 は

,60∼ 75%の

細 砂 で構 成 され る粗 粒 な 土性

(SL)で

あった。 また

,全

層 にわ た り水 分含 量 が低 く

,土

壌が乾燥 して いた。 化 学 的性質

:表

層 に多 量 の塩類集積 がみ られ た

(ECe=13dS m l).集

積 塩 類 の主体 は塩 化 ナ トリウム ・塩化 マ グネ シウム ・塩化 カル シウム等 の塩化 物 塩 で あ った

.下

層 にな る に従 い

,土

壌溶 液 中 に端 化 ナ トリウム の 占め る割合 が 高 くな って いた 。 また, 塩基 は交 換態 と して も多 量 に吸着 して いた。

CECは

粘土 質 で構 成 され て いた

68cmま

で は

20∼

30cmolckg l,細

砂 で構成 されて いた下層 は約

13cmolc kg lで

,粘

土含 量 をほ ぼ反映 して いた

.塩

基飽和度 は約

100%で

,交

換性カル シウムが

50%以

上 を占めて いた。 割れ/は全層 にわ た り低 く

,炭

酸 カル シウム の過剰 な存在 は認 め られ なか った。 2.2.4.4.粘土鉱物組成 調査土 壊 断面 の粘土鉱物組成 を第

2-5表

に示 した, 2.2.4.4.1.ゲ レロネグ ロ いづ れ の調 査地点 も上層 の浅黄色 層

,赤

褐 色 層 と下 層 に灰 黄 色層 で粘 土 鉱 物組成 に 大 きな違 いが認 め られた。 上層 の浅黄 色 層

,赤

褐 色 層 で はス メク タイ ト

,イ

ライ ト

,カ

オ リナイ ト

,石

,斜

長石 が認 め られ た。 しか し

,灰

黄色 層 には上層 に存在 して いた粘土鉱物 は認 め られず, 石灰岩 の主要構成鉱物 で あ るカルサ イ トを主体 と した堆積層で ある と推察 された. 2,2,4.4.2.ビ スカイ ノ 全層 にわ た り類似 してお り

,ス

メ クタイ トが多量 に卓越 し

,若

千 のイ ライ ト

,石

英, 斜長石 が認 め られた. 2.2.4,4,3.ヘ ラくラくマ リア いづ れ の調査地点 も全層 にわ た り類似 してお り

,ス

メ クタイ トが多 量 に卓 越 し

,若

千 のイ ライ ト

,カ

オ リナイ ト

,石

,斜

長石 が認 め られた。

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