Quantifying effects of plant root growth on soil thermal properties and developing in-situ plant root density measurement

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本研究は，地表面近傍土壌の熱輸送量評価において，これまで着目されてこなかった植物根の生長が土壌の熱輸送特性に与える影響を解明することを目的としている．2022年度はより詳細に土壌構造と植物根の関係性を解明し，熱輸送特性の解析を進めるためにX線CTスキャンを用いて土壌（豊浦砂）中の植物（ギニアグラス）根，土粒子，土壌水分および土壌空気の分布を評価した．その結果，以下の成果を得た．①CTスキャンによって，リージョングローイング法に基づいた根の分節化を実施した．その後，残された領域について輝度ヒストグラムから土粒子，土壌水分，土壌空気を分節化することで，土壌カラムのCTスキャン画像を元に各土壌構成要素ごとの画像の生成に成功した．これにより各構成要素の分布傾向を把握可能となった．②豊浦砂にて栽培したギニアグラスの根は，地表面付近では地上部の安定性向上のために水平方向への伸長が多くみられ，反対に深度が増すと鉛直方向への伸長が主となることが分かった．その際，地表面付近では根の周囲は土壌空気が支配的であり，土壌水分は根とあまり接触していないこと，深度が増すにつれて土壌水分と接触する植物根が増えることが明らかになった．③CTスキャンと画像解析によって得られた各土壌構成要素の分布図から，土中の熱の流れを熱伝導解析によって簡易的に評価した．先述した地表面付近とある程度深い土壌層では，土壌構成要素と植物根の接触状況等が異なるため，土壌中の熱の流れ方と植物根の寄与が異なることが示された．