かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化-香川大学学術情報リポジトリ

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香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号 4ト′46,1980

かんやヾい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化

梅 田 裕,山 田 宣 長

ON THE PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF SOIL CHANGING

WITHIRRIGATION AND DRAINAGE

%takaUMEDAandNoriyoshiYAMADA

Inthisstudy)manyPhysicalandchemicalpropertiesofsoil)ChanglngWithimgationanddrainage,Were eXperi・

mentedbydividingthemintochangesfbllowedwithleachinglossofmanureandwithcultivationofrice

Astheresults,fbllowlngCOnClusionswercobtained 1.Manurecontentsofthesoildecreasedexponentiallywithirrigationanddrainage,andcametoaboutl/50fthe 負rstvalue 2・Thoughphysicalpropertiesofsoil,SuChasthcincreaseofsoilmoistureinlowpFzeg10n,Chal唱edregulaIlywith thecultivationofricc,Chemicaloneschangedirregular1ywithit 3小 Thecontentsofaggrlgateandorganicmatterofsoilweredecreascdwith1eachinglossof}manureand were increasedwithcultivationofricc ByexpressionthesechangcsofpropeItiesintermsofindices)itisconcludedthatthesepropcItiesofsoilmaybecon− trolledbyIeaSOnablemanagementandcultivation. かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化を,肥効成分の溶脱に伴うものと,水稲の栽培に伴うものとに分離 して検討を行なった.その結果,以下のことが判明したn l.かんがい排水により肥効成分は指数関数的に減少し,最終的には約1/5となった. 2.水稲の栽培によって土壌の物理性の変化は,低pF領域における水分盈の増加のように一・定の傾向を示すが, 化学性の変化はまちまちである. 3.団粒率,有機物含有率は,肥効成分の溶脱に伴って減少するが,水稲の栽培の結果増大する. これらを総合的に指数で表わした結果,栽培管理の方法いかんによって,土壌の譜性質がある程度制御できるので はないかと考える.ヾ/ // 緒 ロ 近年,さまざまを意味においていわゆる農地の荒廃が指摘され七いるが,その多くは観念的なものであり,具体的 な論拠は必ずしも充分とばりえをい‖昨今の虚業労働人口の減少や,兼業化などに象徴的にみられる新じい虚栄経営 形態に対応して,作物生産の基盤をなす土壌についても,合理的な土地および労働生産性向上のための盛本的要因と / して再検討する必要があろう そのようを見地にもとづき,ここではかんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化を把握することにより,土堆 利用形態をも加味した,省力化農兼の成立に関する指針を得るための基礎的資料としたいと考えた. かんがい排水による肥効成分の溶脱と,・それに伴う土壌の物理・化学性の変化 1.概要:土壌水の移動による肥効成分の溶脱についての研究は,これまでは主として乾燥地帯や干拓地における

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香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号(1980) 42 土壌中の塩類の除去の問題としてとりあげられた例が多い.たとえばALAMe才αエ(1)は塩類土壌の除塩について,ま た長堀ら(8)は干拓地土壌の徐塩について,それぞれ除塩回数と除塩率との関係を検討しているハ その結果によると, 一・定回数まではほぼ直線に近い形で除塩がすすんでいる.これらの研究は,いずれも塩類を溶脱させることが目的で 行なわれたものであるが,かんがい排水に伴う土壌中の肥効成分の溶脱問題に対しても,基礎資料として応用が可能 であるものと考えられる.かんがい排水と直接結びつけた検討例は比較的少ないが,ハウスのように限定された環境 条件の下では,逆に塩類が条項する場合をも含めてその研究がすすみつつある(A). ここでは昭和54年5月−6月にかけて行なった,ポット内土壌の肥効成分溶脱試験をもとにして,土壌の物理・化 学性の変化について考究をすすめる. 2.実験の方法,結果ならびに考察:香川大学虚学部構内において,a/2,000のワグネルポット40個に水稲育苗用 クミアイ粒状培土(馬ボク)約11kgをなるべく均一に充填し.,実験に供試した… これを純水によっで飽和し,約12 時間放置後ポット下部のゴム栓を扱いて排水した.排水約12時間後に再び純水で飽和し,この作業を9固くり返した. 土壌の物理性測定は土質工学会の規定に準拠して行ない,また肥効成分の分析には,供試前と試験終了後の土壌にっ いて,N,P,Kを対象として柳田式分析法を採用した.このうちNについては正確を期するためケルダ・−・ル法によっ て検証したが,測定値はほぼ一・致していた.また各排水開始時における排出水の電気伝導度を,東亜電波CM−3M型 によって測定し,肥効成分の溶脱過程を検討した.これは金田ら(8)によって明らかにされた,電気伝導度とN汲虔 との関連性についての報告結果を根拠としている.それらの実験結果は,それぞれ5個ずつの平均をとって義一1を らびに図−1に示してある” 義一1において,測定の過程が比較的単 純でかつ数値が直接得られるものについて は3桁の有効数字で,そうでないものは2 桁の数字で示してある.また図−・1におい て黒丸は電気伝導度を,白丸は排水の温度 をそれぞれ示しており,4回目と5回目の 電気伝導度測定値に差がないのは,この間 の水温の大幅な上昇(2lOC・→280C)に起因 しているものと考え.られる. 真一1からわかるように,給排水処置に伴 義一1試験前彼の土壌の物理・化学性 試験前 試験後 遮 比 畳 .254 2小52 砂 分(%) 35 37 シルト分(%) 52 50 粘土分(%) 13 13 pFO.0 (%) 59 65 pF字9 (%) 3与 41 pF畠・b∴(%) 3 31 pF4亭(%) 25 25 団粒率(%) 364 33.8 有機物(%) 96 9,3 pH(H20) 44 4..8 pH(KCl) 4..1 4.3 N(ppm) 250 45 P(ppm) 510 30 K(ppm) 460 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 排水回数 図−1排水に伴う電気伝導度の変化

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梅田 裕,山田盲点:かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化 43 って生じる土壌の物理性の変動は小さく,特に基礎的因子とみをされる真比重,敗度に対する影響はほとんど認めら れないが,ニ次的因子であるpFり水分特性には,低pF領域における水分畏の増加など多少の影響がみられる.こ れに対して化学性の変動はかをり大きく,特に肥効成分の減少が著しい そこで,この間の肥効成分の溶脱過程を電 気伝導度から判定すると,図一1からわかるように,特に初期において給排水に伴った急速な溶脱が行をわれている ことがわかる,この場合に,水に対する肥効成分の溶解度が一・定であると仮定すると,溶液濃度と累加排水盈との間 に指数関数関係が成立する.すなわち電気伝導度をy(〃ぴ/cm),排水回数をⅩとしたとき,1回の排水塵が−・定であ ることなど,他の条件に変化がなければ y=ae ̄bx(a,bは定数) が近似的に成立する可能性がある.そこで図−1における各数値を 指数回帰させると,γ=−0.99の高い相関係数の下で y=5,673e−0176Ⅹ とをった∩ これを実測値と比牧したものが表−2である小 この表からわかるように,前半(5回目まで)は両者の差が大き く,かつ正負のバラツキがみられるが,後単(6回目以降)はかな りよい対応をみせているようである.従って今回の実験の範囲内に おいては,溶液濃度と電気伝導度が比例するという仮定,ならびに 肥効成分の溶解度が−・定であるという仮定が共にほほ成立している ものとみなしうる.これはALAMe才αム(1)や長堀ら(8)の結果とは完 義一2 近似式と実測値との比餃 回 数 近似値 実測値 差 1 4,760 5,000 +240 2 3,993 3,800 −193 3 3,351 3,200 −151 4 2,811 2,600 −211 5 2,358 2,600 +242 6 1,979 2,100 +121 7 1,660 1,700 + 40 8 1,393 1,400 + 7 9 1,169 1,100 − 69 全に−・致するものではないが,大局的屯こばかなり類似した傾向とみなすことができよう.すをわち彼等の研究におい ても,初期に直線的であった除塩回数と塩類漉度との関係が次第に指数関数的になっており,前記関係式におけるa を初期値,bを減少率として取扱うことが可儲とをろう. 水稲の栽培に伴う土壌の物理・化学性の変化 1.概要:かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化を検討する際には,前述したような給排水による肥効成 分の溶脱など,非生物的因子の影響に加え,作物等による肥効成分の吸収をはじめとする生物的因子の影響について も配慮する必要がある.圃場における試験では,事実上両者の分離が困難であるので,ここでは前の溶脱試験で用い たポットに水稲を栽培することにより,非生物的因子の影響を緩和した条件の下において生物的因子の影響の把握を 試みた. 作物の栽培に伴う土壌の物理・化学性の変化についての研究は,これまでにもいくつか行なわれている.たとえば 畑地を対象としたものとしては,曹良ら(5)によって,かんがいに伴う透水性の低下をはじめとする一・連の物理・化学 性の変化が指摘され,水田についてば,河野ら(6)によってEh,三相分布,団粒の時期的変動が検討されたのがその 主なものであろう.また近年南ら(7)や平岡ら(2)は,基盤整備に伴う土地生産力と理化学性の経年変化について言及す るをど,長期的展望にもとづいた研究も進展しつつある爪 2.実験の方法,結果をらびに考察:香川大学虚学部構内の農芸化学科ガラス宴において,昭和54年6月14日∼10 月17日の期間,水稲(オオセりの栽培試験を行なったり供試土壌およびポットは前記溶脱試験に供試したものをひ き続いて使用した..栽培上水分区としてpFO…0∼2.7区とpFO.0∼1.8区を,肥料区として有機区と無機区(いずれ もN:P:K=12:15:12)に,それぞれ裸地1ポットを含む10ポットずつを供試した1.試験終了後表土(0∼5cm) を対象として,真一1と同・一項目について同一・方法により土壌の物理・化学的性質に関する実験を行をった.その結 果は真一3に示すとおりである この表からわかるように,真比重,粒皮など土壌の物理性に関する基本的性質は,粘土分含有盈が一様に増加した ことを除いてそれほど明白な変化は示していないが,二次的性質および化学性に関する測定結果はかをりの変化を示 しているn すをわち ①.pFの低い領域(0.0∼2.0)においては,水分区,肥料区にかかわらず数パーセントの水分増加がみられる. ⑧い pFl.8区において団粒率の増加がみられるが,pF2.7区においては明白ではをい.

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香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号(19鮒) 真一3 栽培前後の土壌の物理・化学性 44 試験前 有機・18 有機・2“7 無機・118 無機・27 鼻 比 重 252 251 253 2 51 252 砂 分(%) 37 35 34 39 40 シルト分(%) 50 49 50 45 46 粘土分(%) 13 16 16 16 14 pFO0 (%) 65 73 74 68 71 pF2い0 (%) 41 48 47 47 46 pF3..0 (%) 31 33 32 32 32 pF4,2 (%) 25 24 23 23 23 団粒率(%) 338 42.6 29.7 432 36。9 有機物(%) 93 10.5 10、3 9。.4 8小6 pH(H20) 48 5…3 53 55 5=2 pH(KCl) 43 4小8 4一3 4.7 4…4 N(ppm) 80 25 25 25 25 P(ppm) 75 10 10 15 5 K(ppm) 135 >200 >200 >200 >200 ⑧.pH(H20)は・一億に増大しているが,pH(KCl)はpF2、7区では増大していない ④.:N,Pは消費盈が施肥盈を上まわっているが,Kはそれが逆になり,見かけ上は肥効成分が増加している というのが主な傾向である.そして有機物含有盈を除けば肥料区相互間の差は小さく,変動の諸傾向は水分区に よって生じやすいことが示されている まず前記①について考えてみると,いわゆる低pF領域=大間隙の増大がみられることから,土壌構造の変化との 関連性が考えられる… しかしをがら,義一3の結果からはこれと団粒率との対応が明白ではなく,今後の検討を要す る課題であろう.この原因については,測定上は団粒率として評価されない「非耐水性.の団粒盈や,塩類の集故に もとづく土壌のブロック化現象とも蘭達しているのでは凌いかと考える. つ′ぎに⑧の結果からは,土壌水分の変動幅を大きくとるほど団粒の発達が惑いということが導かれ,一喝的に多盈 のかんがいを行をうことによって土壌構造が破壊されやすいことを示している. ⑨については,栽培試験の直前に珪酸カルシウムを施用した影響が残存していたことが考えられるので,問題がよ り複雑をものとはなっているが,水分区によって可吸憩肥効成分の盈に差が生じたことが最大の原因ではないかと考 える. ④については不明な点が多いが,分析法として柳田式を用いたことによる検出能の傾向や,Kが主として結晶状 のKClの形で供給されたので,これが表層に集積している可憐性がある. いずれにしても,いくつかの項目において栽培管理をど生物的因子を含む処置に伴う,土壌の物理・化学性の変化 が無視できないことが明らかにをったものと考える. 総 合 考 察 これまで検討してきたように,かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化は,肥効成分の溶脱に伴う非生物的 作用によるものと,作物の生育に伴う生物的作用によるものとに大別することができよう.実際の圃場においては, これらが相互に関連しあって土壌に作用しているものと考えられるので,表−1,3のデータをもとにして,初期条件 を100とした指数の形で変動率をまとめてみると圭一4のようにをる. この真において合計の数倍は,溶脱による変動と栽培による変動とが独立に作用するものとして静定してある. 義一4から,つぎのこ ①.粒度についてみると粘土分の増加が目につくが,これは水稲の栽培に伴って生じたもので,主としてシルト 分の減少によって供給されている.

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梅田 裕,山田富.良:かんがい排水に伴う土壌の物理・化学性の変化 表−4 土壌の物理・化学性の変動指数 45 初 期

溶脱後 栽培後 合 計

其 比 重 100 99 100 99 砂 分 100 ユ06 100 ユ06 シルト 分 100 96 96 92 粘 土 分 100 100 119 119 pF O O 100 110 110 121 pF 2 O 100 117 115 134 pF3,0 100 103 104 108 pF4.2 100 100 93 93 団 粒 率 100 93 113 105 有 機 物 100 97 104 101 pH(H20) 100 109 121 pH(KCl) 100 105 106 N 100 18 31 6 P 100 6 13 Ⅹ ユ00 22 147 32 ⑧.pFが小さい領域の水分は増加する傾向にあるが,これは溶脱時,栽培時共にみられる傾向である. ⑨.団粒率,有機物含有率は溶脱時には減少したが,栽培時には増加して全体としては増加している. ④.pHはH80,KCl共に大きくをるが,この傾向はpH(H包0)に特に著しい. ⑤.肥効成分はいずれも著しく減少するが,減少の傾向は−・棟ではない. これらの事柄はいずれも重要な特性を示しているが,特に⑨のように溶脱時と栽培時とで全く逆の傾向を示すもの があることが注目される.これは圃場の管理形態とも関連して,土壌の物理・化学性を保全し,改良してゆく上での 示唆であるものと考える.また⑤については,Nの減少傾向が比校的よく実態を表わしているのではないかと考え る.すなわちPは,今回供試した土壌が黒ボクである関係上,土壌に吸着された部分が含まれていた可能性がある こと,またKは,栽培時にみられたように,表層に集積してそれが珊定上の過大評価の原因とをっていることが, それぞれ考えられる. これらの結果から,栽培管理の方法いかんによって,事後の土壌の物理・化学性に差を生じる可能性が見出された が,これらはあくまで今回供試された諸条件の下での結果であるので,今後さらに検討を加え,農業の省力化に伴う 圃場の合理的管理法についての指針を得たいと考えているハ 謝 辞 水稲の栽培に際して,農学科−・井真比古,浅沼興−・郎両教官の御助言と,雑賀三和子,中西保太郎,原借司,藤原 卓郎,藤原長篠の諸氏の御助力を戦いた.記して謝意を表する. 引 用 文 献 (1)ALAM,M。K.,Y,.F叩OKA,T.MARUYAMA,T(2)金田雄二.,河森 武,勾坂城−・,川口哲男:電気 MrTSUNO:ExperimentalVeri負cation of the 伝導度計の利用による窒素施用盈の策定について, TheoryofDesalinizationofSalineSoil,Trans.J 静岡農試研報,16,97(1971) S.IR.DR.RE.Eng..,42,60(1972). (4)関東人ウス土壌研究グ}Y−プ:ハウス土壌の窄類 (2)平岡正夫,木村洋ニ:水田基盤整備に伴う土壌生 免租の実態,農および園,41,1451(1966)・ 産カの変動と改良に関する研究,岡山農試報,1, (5)曹良芳夫,竹中 螢:カンガイによる畑土壌の理 34(1976) 化学的性質の変化,戯土語別冊,2,15(1961).

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香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号(1980) 46 (6)河野英一,白石隆己,斎藤公三,玉置庸信:稲作 期間中における水田作土の物理性の経時変化につ いて,54年慶應土諦要旨,202(1979). (7)南 松雄,前田 要:排水不良田土壌の物理・工 学的解析,北海農試報,$5,18(1976). (8)長堀金遣,高橋 強,天谷孝夫:笠岡湾干拓ヘド ロの脱塩特性,51年度戯土讃要旨,482(1976). (1980年5月30日 受理)

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