土壌水の不攪乱採取手法の開発による林地不飽和土壌中の溶存物質移動現象の解明

通过开发原状土壤水采样方法来阐明非饱和森林土壤中溶解物质的迁移现象

• 批准号: 12760105
• 负责人: 小杉 賢一朗
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760105/
• 关键词: 鉛直浸透; 土壌水; 採水手法; 水質; 地下水汚染; 物質循環; ラインメータ; 透水係数; ライシメータ

雨水や潅漑水の不飽和鉛直浸透に伴う物質の移動量を定量化する目的で,新たな採水装置の開発を行った。この装置では,吸引瓶に接続されたポーラス板を水平に埋設して吸引採水を行うが,その際,ポーラス板直上のマトリックポテンシャルおよび採水断面に隣接する自然状態の断面の同深度におけるマトリックポテンシャルを3秒おきに計測し,両者が一致するように吸引圧を自動制御している。これによって採水断面では,土層上端の境界条件(水分フラックス=降雨強度や潅漑強度)と下端の境界条件(水理ポテンシャル)が自然断面と等しくなるため,自然状態に等しい不飽和土壌水の移動が維持されることになる。開発した採水装置を,京都大学付属演習林内に採水深度30cmで設置した。設置場所の周辺には数種の落葉樹および常緑樹が疎植されているが,ポーラス板を埋設したのは樹冠による被覆の無い場所であった。5月から8月にかけての101日間の連続採水期間中に,410.3mmの降雨が観測され,積算採水量は280.5mmと降雨の68.4%を占めた。採水期間を通して,ポーラス板直上のマトリックポテンシャルと隣接する自然断面のマトリックポテンシャルはほぼ等しく維持され,水分状態の撹乱を最小限に抑えた採水が行えることが示された。採取された土壌水のSiO_2濃度はおよそ20mg/lで,採水期間中に約5g/m^2のSiO_2が風化によって流出したことがわかった。一方,採水期間中に約1.1g/m^2のNO_3^-が降雨によってもたらされるが,植物根系による吸収のため,N03^-は表層30cmの土壌からは流出しないことがわかった。以上のように,本研究で開発した採水装置を用いることで,不飽和土壌中の溶質移動の定量化が可能となった。

开发了一种新的水收集装置，以量化雨水和灌溉水的不饱和垂直渗透引起的材料转移量。在该设备中，将连接到吸入瓶的多孔板水平埋藏以收集水，在这种情况下，在多孔板上正上方的矩阵电位，并且在自然横截面相同深度的矩阵电位与水样截面相邻的相同深度进行每3秒钟的测量，并自动控制两者，以使两者自动控制。这允许土壤层上端的边界条件（水分通量=降雨强度和灌溉强度）和下端的边界条件（水文潜力）等于自然横截面，因此保持等于自然状态的不饱和土壤水的运动。发达的水收集装置安装在京都大学培训森林中，深度为30厘米。在现场周围种植了几种落叶和常绿的树，但多孔板被埋在一个地方，而没有冠层覆盖。在5月至8月的101天连续收集期间，观察到410.3毫米的降雨，估计的收集量为280.5mm，占降雨量的68.4％。结果表明，在整个水收集期间，矩阵电位直接在多孔板上和相邻的天然横截面的基质电位几乎相等，并且可以在水分状态下以最小的干扰进行水。收集到的土壤水中的SIO_2浓度约为20 mg/L，发现在收集期间由于风化而泄漏了约5 g/m^2 SiO_2。另一方面，发现在水收集期间，大约1.1g/m^2 no_3^ - 是由降雨引起的，但是由于植物根系吸收N03^ - N03^ - 不会流出30cm的表面土壤。如上所述，使用本研究中开发的水提取装置使在不饱和土壤中量化溶质迁移成为可能。

项目成果

Kenichirou Kosugi, Masanori Katsuyama: "Measurements of ground water recharge rate and ansaturated convective chemical fluxes by suction controlled lysimeter"IAHS Publ.. 269. 19-24 (2001)

Kenichirou Kosugi、Masanori Katsuyama：“通过吸力控制蒸渗仪测量地下水补给率和非饱和对流化学通量”IAHS Publ.. 269. 19-24 (2001)

小杉賢一朗: "不飽和土壌中の鉛直浸透水の不撹乱採取手法の開発"水文・水資源学会誌. 第13巻. 462-471 (2000)

Kenichiro Kosugi：“非饱和土中垂直渗流水的原状采样方法的开发”，日本水文学会杂志，第 13 卷，462-471（2000 年）。