土壌水分特性との関連による森林土壌のガス拡散係数の解析

森林土壤气体扩散系数与土壤水分特征的关系分析

• 批准号: 10760094
• 负责人: 小杉 賢一朗
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10760094/
• 关键词: 土壌ガス拡散係数; 森林土壌; 土壌水分特性曲線; 透水係数; 土壌間隙構造

本年度の研究では、まず森林土壌の水分特性を指標化する目的で,雨水貯留量指標Sを提示した。Sは,土層の下端に定常地下水面があり,土層内の水分移動が無い状態から一定強度の雨を継続してかけた場合に土層内に貯留される水分量という,明確で平易な物理的意味を持つ。Sの妥当性を検討するために,団粒状構造およびカベ状の森林土壌の典型的な水分特性を用いて,鉛直浸透過程の数値シミュレーションを行った。その結果,より大きなSを持つ団粒状土壌が,降雨中により多くの雨水を土層内に貯留し降雨終了後に徐々に流出させることが示され,Sの有用性が確かめられた。次に、土壌の不飽和透水係数を表現するためのより一般化されたモデルの開発を行った。これまで、土壌の孔隙構造を解析することによって、不飽和透水係数を表すモデルが幾つか提示されたいたが、全ての土壌に適用可能なものではなかった。本年度の研究では、土壌孔隙の連結特性を表現する新たなパラメータを1つ加えることで、モデルの適合性が大きく向上することを示した。以上の結果により得られた土壌水分特性の評価手法を用いて、土壌のガス拡散係数と水分特性の関連を解析した。風化花崗岩を母材とし、団粒化の発達具合の異なる森林土壌について計測されたガス拡散係数と気相率の関係は、両対数グラフ上で概ね直線となり、Currieの示した式の適用が可能であることが示された。また、土壌水分特性曲線(圧力水頭と含水率の関係)が森林土壌化の違いにより大きく変化する一方で、ガス拡散係数と気相率の関係はそれほど大きな違いを示さないことがわかった。さらに発泡煉石を用いた土壌改良の結果、一定気相率に対するガス拡散係数の値が増加するが、圧力水頭とガス拡散係数の関係に大きな変化は生じないことがわかった。

This year's research aims to index the moisture characteristics of forest soil, and the rainwater storage index S is suggested. S, at the bottom of the soil layer, the steady groundwater level is not stable, the water movement in the soil layer is not stable, the amount of water stored in the soil layer is stable, and the physical meaning of simplicity is clear. The suitability of S is discussed, and the typical moisture characteristics of granular structure and granular forest soil are discussed. The numerical value of vertical infiltration process is discussed. As a result, the soil particles in the soil are kept in a large amount, and the rain is stored in the soil layer. After the rain is over, the rain flows out slowly. The usefulness of the soil is confirmed. In addition, the unsaturated permeability coefficient of soil is generalized and developed. The pore structure of the soil is analyzed, and the unsaturated permeability coefficient is expressed. This year's research shows that the link characteristics of soil pores are new, and the suitability of soil pores is great. The above results show that the evaluation method of soil moisture characteristics is applied, and the relationship between soil moisture characteristics and dispersion coefficient is analyzed. The relationship between dispersion coefficient and phase ratio of weathered granite parent material and grain size is studied. The application of Currie formula is possible. The curve of soil moisture characteristics (the relationship between pressure head and water content) is related to the relationship between forest soil degradation and soil dispersion coefficient and gas phase ratio. The results of the improvement of the soil temperature in the development of foam stone, the increase of the dispersion coefficient under certain gas phase ratio, the increase of the pressure head and the dispersion coefficient, and the increase of the dispersion coefficient under certain gas phase ratio.

项目成果

小杉賢一朗: "森林土壌の雨水貯留能を評価するための新たな指標の検討"日本林学会誌. 81・3. 226-235 (1999)

小杉健一郎：“评估森林土壤雨水储存能力的新指标的研究”日本林业学会杂志81・3（1999）。

K.Kosugi: "General Model for Unsaturated Hydraulic Conductivity for Soils with Lognormal Pore-Size Distribution"So:l Science Society of America Journal. 63・2. 270-277 (1999)

K. Kosugi：“具有对数正态孔径分布的土壤的不饱和水力传导率的一般模型”So：l 美国科学学会杂志 63・2（1999 年）。