森林斜面の不飽和土層内における水分・エネルギー・溶質移動過程の同時計測とモデル化

森林斜坡非饱和土层水分、能量和溶质迁移过程的同步测量和建模

• 批准号: 14760101
• 负责人: 小杉 賢一朗
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14760101/
• 关键词: 不飽和浸透水; 採水手法; ライシメータ; 硝酸態窒素; 溶質移動; 数値シミュレーション

土壌水を採取するための吸引圧制御型ライシメータを桐生森林水文試験地内のマツ沢流域に設置した。土壌水の採取深度は,50cmおよび100cmとした.おそよ2週間に1度の頻度で現地を訪れ,自動採水された土壌水サンプルの回収を行った。2002年5月から2003年12月の浸透水量は深度50cm,100cmで降水量の各々60%,51%であった.桐生試験地の年平均降水量,流出量は1630.0mm,872.9mm(流出率53.6%)であるが2002年は渇水年であり,各々1179.3mm,405.3mm(流出率34.4%)であったことと比較して,ほぼ妥当な量の採水が行われたと考えられた。採取された水のSiO2濃度は,地温の季節変動と高い相関を示していた。2002年5月から2003年10月までの平均濃度,積算移動量は深度50cmが12.6mg/l,555.7mg,深度100cmが16.9mg/l,711.3mgであった.自然濃縮だけでなく50cm以深からも供給されている結果は,不飽和水帯においては深く浸透するほど多く溶け出すという既存の知見に一致した。深さ50cmで採水された浸透水の硝酸態窒素濃度が,2002年10月以降急激に上昇して12月始めにピークとなり,その後減少することがわかった。カルシウム,マグネシウム等のカチオンの濃度は硝酸態窒素濃度と非常に高い相関を持ち,硝酸濃度の増加に追随して,土壌溶液の電気的中性を維持するように土壌コロイドから引き出されたものと推察された。深さ100cmで採水された浸透水の硝酸態窒素やカチオンの濃度は,深さ50cmの浸透水と比べてほぼ一ヶ月後にピークを持つ変化を示し,溶質が下層土壌に徐々に移動していく様子が明らかとなった。ただし2003年の観測では,両深度とも硝酸態窒素濃度の増加が観測されず,採水機設置時の土壌や植生の撹乱が初年度の硝酸態窒素濃度の上昇に関係している可能性が指摘された。

Soil water を is controlled by するため <s:1> suction and pressure control type ラ <s:1> シメ タを タを タを within the Tsubaki Forest Hydrological Experiment site <s:1> in the Eizawa River basin に a <s:1> site た is set up. は 壌 water の take depth, 50 cm お よ び 100 cm と し た. お そ よ に between 2 weeks 1 degree の frequency で を field visit れ, automatically collecting water さ れ 壌 た soil water サ ン プ ル の 収 back line を っ た. In May 2002, ら; in December 2003, <s:1> infiltration water volume ら; depth 50cm,100cmで; precipitation <e:1> 々60% and 51%であった respectively. Tung test ground の an average annual rainfall, outflow は 1630.0 mm, 872.9 mm (53.6%) rate of outflow で あ る が 2002 は 渇 water years で あ り, each 々 1179.3 mm, 405.3 mm (34.4%) rate of outflow で あ っ た こ と と compare し て, ほ ぼ appropriate amount な の collecting water line が わ れ た と exam え ら れ た . The された water <s:1> SiO2 concentration <e:1> and the <s:1> seasonal variation of ground temperature と are correlated with the high と and を, て and た respectively. May 2002 が ら October 2003 まで まで average concentration, accumulated movement ら depth 50cmが12.6mg/l,555.7mg, depth 100cmが16.9mg/l,711.3mgであった. Natural enrichment だ け で な く 50 cm to deep か ら も supply さ れ て い は る results, unsaturated water 帯 に お い て は drenched deep く す る ほ ど く more soluble け out す と い う existing の knowledge に consistent し た. Deep さ 50 cm で collecting water さ れ た soggy の nitrate が smothering element concentration, in October 2002, rising to nasty shock に し て in December beginning め に ピ ー ク と な り, そ の after reducing す る こ と が わ か っ た. カ ル シ ウ ム, マ グ ネ シ ウ ム etc. の カ チ オ ン の concentration は state smothering element nitrate concentration と に い very high phase masato を ち to have, nitrate concentration の raised に follow し て, soil の electric 気 壌 solution of neutral を maintain す る よ う に soil 壌 コ ロ イ ド か ら lead き out さ れ た も の と push examine さ れ た. 100 cm deep さ で collecting water さ れ た soggy の nitrate state smothering element や カ チ オ ン は の concentration, 50 cm deep さ の soggy と than べ て ほ ぼ after a month ヶ に ピ ー ク を hold つ - を shown し, solute が subsoil 壌 に xu 々 に mobile し て い く others child が Ming ら か と な っ た. た だ し 2003 の 観 measuring で は, struck deep と も smothering element concentration の raised nitrate state が 観 measuring さ れ ず, gather the water machine set の soil 壌 や vegetative の 撹 disorderly が early annual の state smothering element concentrations nitrate の rise に masato is し て い る possibility が blame さ れ た.

项目成果

Kosugi, Uchida, Mizuyama: "Numerical calculation of soil pipe flow and its effect on water dynamics in a slope"Hydrol.Process.. 18. 777-789 (2004)

小杉、内田、水山：“土管流的数值计算及其对斜坡水动力的影响”Hydrol.Process.. 18. 777-789 (2004)

Kosugi, Katsuyama: "Controlled-Suction Period Lysimeter for Measuring Vertical Water Flux and Convective Chemical Fluxes"Soil Sci.Soc.Am.J.. 68. 371-382 (2004)

Kosugi, Katsuyama：“用于测量垂直水通量和对流化学通量的控制吸入周期蒸渗仪”Soil Sci.Soc.Am.J.. 68. 371-382 (2004)

Kosugi, K., J.W.Hopmans, J.H.Dane: "Water retention curve : Parametric models, Methods of Soil Analysis, Physical and Mineralogy Methods, Part 1"Soil Science Society of America, Madison, WI.. 1692 (2002)

Kosugi, K.、J.W.Hopmans、J.H.Dane：“保水曲线：参数模型、土壤分析方法、物理和矿物学方法，第 1 部分”美国土壤科学学会，麦迪逊，威斯康星州.. 1692 (2002)

Kosugi, K., M.Katsuyama: "Measurements of convective chemical fluxes in vadose zone by suction controlled lysimeter"Proc., 17^<th> World Congress of Soil Science. Bangkok, Thailand. 14-21 Aug. 2002. 965-1-9. (2002)

Kosugi, K., M.Katsuyama：“吸力控制蒸渗仪测量包气区对流化学通量”，第 17 届世界土壤科学大会。

Kosugi, K., M.Inoue: "Estimation of hydraulic properties of vertically heterogeneous forest soil from transient matric pressure data"Water Resour. Res.. 38・12. doi:10.029/2002WROO1546 (2002)

Kosugi, K., M.Inoue：“根据瞬态基质压力数据估算垂直异质森林土壤的水力特性”Water Resour.. 38・12 doi：10.029/2002WROO1546（2002）