著者

新家 憲 郭 桂芬 近江谷 和彦 松田 従三 渋谷 義樹 張 会均

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.11, pp.89-99, 2004-12-30

---

雨が夏季のみ集中して降る地帯において、夏に降った雨水を地下1mに貯水し、湿害を防ぐと同時に春の干ばつ期に、この水分を毛管水として作物が利用することを試みた。このため地下水層を人工的につくる機械を開発した。高圧空気によって地下に水平空洞(貯水槽)をつくる。ここに砂を充填して人工地下水層をつくる。本報では、この充填する砂の流体的、機械的特性を調べた。これらの値は、砂を充填する装置(サンドガン)の開発に必要である。主な結果は砂の土壌水分が0%から35%d.b.に増加すると、砂のみかけ密度は1250kgm^<-3>から1600kgm^<-1>に増加した。水分が無く乾燥している時は、粒子表面は粗く比表面積は3×10^4m^<-1>〜4×10^4m^<-1>であった。しかし水分が増加して、飽和状態になると、どの砂も比表面積は、ほぼ6×10^3m^<-1>〜9×10^3m^<-1>に減少した。水分が増加するにしたがって、どの砂も空気が流れ難くなって通気係数は減少した。飽和状態の通気係数は3種類の砂で異なった。中国の川砂は粗いため、最も抵抗が少なく、最低通気係数は4kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。つぎに日本の海砂が抵抗が小さく、3kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。豊浦標準砂は粒子が細かいため、通気抵抗が大きく、2kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。ある含水比で粘着力が最大となった。この含水比は3種類の砂で差はなく約10%d.b.であった。粘着力の最大値は3種類の砂で大きな差はなく、約8.0kPaであった。どの砂もある含水比で付着力も最大となった。この含水比は粘着力が最大となる値にほぼ等しく約10%d.b.であった。すべての砂は含水比が上ると内部摩擦角が大きくなり、一定値になった。この傾向は通常の土壌と大きく異なった。

著者

孫 権 新家 憲 寺本 千名夫 賈 会彬 郭 桂芬 王 衛 李 亮 巽 〓 趙 智 近江谷 和彦 松田 従三

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.12, pp.79-95, 2005-12-30

---

中国河北省に広がるカルシューム系アルカリ土壌[saline soil、solonchak(英語)、白干土、塩土(中国語)]の改良を目的とする。2001年7月に4段式心土混層プラウによって大形試験圃場(60cmの深耕)が作られた(plough区)。対照区としてAp層のみ耕起されている区(Ap tilled区)とした。本年は施工後4年目になる。これとは別に2004年7月に3種類のplot試験圃場を設置した。ここは施工後、第1年目である。本年(2005年7月)、これらの圃場の調査を行った。主な結果は大形試験区ではplough区の植生がAp tilled区より勝っていた。plough区では植物の根は40cmの深さまで見られた。Ap tilled区では、植物の根は20cmの深さまでは見られたが、その下には存在しなかった。Ap tilled区は深さ20cmの土壌硬度は5MPaを超えover scaleしたplough区は50cmまで2MPaであった。施工後4年が経過したが、土壌硬度はまだ元に戻っていなかった。plough区のAp層のpHが下がった。plough区のEC値は全層にわたってAp tilled区のEC値より小さかった。plot試験区ではsand+manure区が植生が最も良かった。次にsand区で、最も悪かったのはAp tilled区であった。Ap tilled区は深さ20cmを超えると、土壌硬度は5MPaを超えover scaleした。sand区は深さ55cmまで2MPa以下であり、sand+manure区は1MPaであった。したがって、耕起後1年では全く土壌硬度は元に戻らなかった。どの区も時間が経過するとpH値は減少した。地表ほどpH値は低かった。Ap tilled区のようにAp層のみを耕起してもpH値の減少は起こった。しかしsand区に比べると、深いC層のpH値の減少は遅かった。耕起する深さは深いほうが、深いC層のpH値の減少がおこる。EC値も、すべての試験区で、時間が経過すると減少し、裸地のEC値より大幅に減少した。砂層を設置する効果と、深く耕起する効果は同じことと考えられる。これは地下水の毛管上昇が遮断されることと、透水性が上昇するから、夏の降雨によって土壌中に堆積している塩類(CaCO_3など)が洗い流されることが考えられる。

著者

郭 桂芬 信田 哲宏 賈 会彬 新家 憲 井出 成一 郭 献山 李 忠貴 近江谷 和彦 松田 従三

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.12, pp.105-111, 2005-12-30

---

中国黒龍江省嫩江は少雨、寒冷地帯である。年間降水量は550〜600mm、年平均気温は-0.1℃である。この地帯の主要作物は大豆(油用)である。大豆などの作物を春に播種するとき、5月には降雨がほとんど無く、かつ気温が急降下することがあり、発芽が不安定である。このため、土壌水分の蒸発を防ぐことと、地温を上げるため、マルチ栽培が慣行化している。大豆栽培において、成長期の7月中旬に、このマルチフイルムを剥ぎ取らなければならない。7月中旬以降は降雨季に入り、雨水が地中へ浸透し易くするためである。さらに大豆が大気中の窒素を固定するため、マルチフィルムが妨害になるためである。現在、マルチフィルムの剥ぎ取り作業を全く人手で行っている。面積が広大であることと、マルチフィルムは纏まれば重量物となり、炎天下で、腰を曲げて行う作業であるため極めて重労働である。当研究では、このマルチフィルムを剥ぎ取る機械を開発することを目的とする。対象作物は大豆とする。主な結果は日本のらくはぎマルチフィルムのスリットから風が通るため、土壌との密閉が良くなく、雑草が生えてきた。中国黒龍江省嫩江県は春の播種期にほとんど雨が降らない、かつ風が強いため、スリットから水分がどんどん蒸発してしまう。保温、保湿の意味が薄くなった。日本のらくはぎマルチフイルムの厚さは0.02mmである。中国現地のフイルムの厚さは0.008mmである。コストの面で現地の農家にとって実用性に問題がある。紙マルチは弾力性がないため、機械で紙マルチを引く作業が極めて難しい。また、圃場は、かなり平らでなければ、紙マルチはすぐに破れてしまう。このため設置作業が難しい。紙マルチは雨に濡れると伸び、乾燥すると縮むため、2ヶ月の間に破れた。このためマルチの意味がなくなる。中国のマルチフィルムは巻き取るとき、すぐ切れた。これは0.008mmと薄いことと、黒龍江省では春の播種期の時、風が強いため、マルチをするときに必ずマルチの両端に多くの土をかけなければならない。この土は夏の雨で濡れ、非常に固くなる。このため両端の土壌が抵抗になってフイルムが切れた。これを解決するために、フイルム両端の土壌土壌をあらかじめ耕起して、土を落とすチゼルを今後、開発する必要がある。

著者

郭 桂芬 張 会均 新家 憲 賈 会彬 近江谷 和彦 松田 従三

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

地域総合科学研究センター報告 (ISSN:18815677)

巻号頁・発行日

vol.2, pp.63-72, 2007

---

夏にある程度の雨が降る地帯のアルカリ土壌の新しい改良方法として、心土を焼結することによって土壌を粗粒化して、地下水の毛管上昇を遮断することを考えた。これにより地下水に溶けている塩類が毛管現象によって地表への上昇することが押さえられるし、地表からの水の蒸発を防ぐことができると考えられる。かつ、表土にすでに蓄積されている塩類は、夏の降雨によって下層へ洗い流されると考えられる(leaching)。本報では、土壌焼結の基礎データを得るために、焼結するときの温度である約900℃のアルカリ土壌の熱物性値の1つである比熱を測定した。今後、この値を基にして、実際に土壌を焼結する装置の設計、製作を行う。主な結果として、50〜1300℃の範囲において、温度が増加すると、すべての土壌の比熱は減少するという傾向を示した。50〜400℃の範囲では、すべての土壌の比熱は0.8〜1.1 kJkg^<-1>K^<-1>で一定となり、土壌による差は見られなかった。温度が600℃以上になると、日本の擬似グライ土の比熱は0.5 kJkg^<-1>K^<-1>に一定となった。中国のソロンチャク土壌では表土であるAp層の比熱は少し大きく0.6 kJkg^<-1>K^<-1>に一定となった。心土のBcaおよびC層の比熱はさらに少し大きく0.65〜0.7 kJkg^<-1>K^<-1>に一定となった。中国のソロネッツ土壌はどの層の比熱も0.6〜0.7 kJkg^<-1>K^<-1>に一定となった。ソロンチャク土壌のように土層による明らかな差は無かった。

著者

郭 桂券 新家 憲 賈 会彬 張 志剛 近江谷 和彦 松田 従三

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

地域総合科学研究センター報告 (ISSN:18815677)

巻号頁・発行日

vol.1, pp.57-72, 2006

---

夏にある程度の雨が降る地帯のアルカリ土壌の新しい改良方法として、心土に粗粒層を設置して、地下水の毛管上昇を遮断することを考えた。これにより地下水に溶けている塩類の毛管による地表への上昇は押さえられるし、例え地下水位が高くとも、地表からの水の蒸発を防ぐことができると考えられる。かつ、表土にすでに蓄積されている塩類は、夏の降雨によって下層へ洗い流されると考えられる。すなわち、この方法は地下水位を下げることと同等な効果が期待できる。本報では、ほんとうに、このようなことが起こるか、実験室で模型の土壌シリンダをつくって、この現象を実証してみた。主な結果として、日本の擬似グライ土シリンダのpH値は、初め5.9(酸性)であったが、Na_2CO_32%溶液を浸潤したことによって、どの層のpH値も9.7〜10.8に増加した。すなわち、アルカリ土壌(sodicsoil, solonetz)が生成された。遮断層をもたない土層(自然状態)では、その後Na_2CO_32%溶液の毛管上昇と300mmの給水(降雨)の繰り返しの結果、表層、Ap層、B層、C層ともpH値は約9.8に安定した。この状態は自然のソロネッツ土層に相当すると考えられる。含水比はどの層の約50%d.b.に一定となった。EC値は300mm給水によって大きな減少が起った。しかしNa_2CO_3の毛管上昇により再度、EC値の増加が起こった。安定したNa_2CO_3の毛管上昇時のEC値は約300mSm^<-1>であった。この値は自然のソロネッツ土壌のEC値に、ほぼ合倒するこれに対し、遮断層をもつ土層(処理状態)では、遮断層より上の表層、Ap層、B層のpH値は降雨によって序序に減少した。Na_2CO_3の毛管上昇期間にpH値が上昇することはなかった。約3900mmの降雨(6.5年分)が各土層のpH値が7.5になるまでに必要であった。測定中、最低の含水比は地表で17.6%d.b.であった。遮断層より下のC層の含水比は、約60%d.b.に一定となった。遮断層より上の表層、Ap層、B層のEC値は変動は小さく、結局約50mSm^<-1>の値に収斂した。しかし遮断層より下のC層のEC値は遮断層を持たない土層と同様に大きく変動した。

著者

新家 憲 吉田 光広 郭 桂芬 近江谷 和彦 松田 従三 渋谷 義樹 張 会均

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.11, pp.101-115, 2004-12-30

---

雨が夏季のみ集中して降る地帯において、夏に降った雨水を地下1mに貯水し、湿害を防ぐと同時に春の干ばつ期に、この水分を毛管水として作物に利用することを構想した。このため地下水層を人工的につくる機械を開発する。本報では高圧空気でつくられた地下の水平空洞(貯水槽)に砂を充填する装置(サンドガン)の開発について述べる。結果として、最適なサンドガンの構造は、砂をまずインジェクターの中に充填する。高圧空気を、この砂柱の上端に作用させる。したがって砂は連続的に噴出するのではなく、バッチで噴出する構造である。この構造では、例え土がノズルに詰っても高圧空気で、これを吹き飛ばすことができる。中国の砂も、日本の砂も土壌水分が異なると砂をノズルから噴出するのに必要なチャージタンク圧は異なった。両砂とも土壌水分10%d.b.で噴出に必要なチャージタンク圧は最大となり0.4MPaとなった。中国の砂と日本の砂で砂の移動距離はほとんど変わらなかった。土壌水分が10%d.b.の時、砂移動に必要なチャージタンク圧も最大となった。この時、砂移動に必要なチャージタンク圧は0.8MPaであった。砂移動に必要なチャージタンク圧は砂噴出に必要なチャージタンク圧より常に大きくなった。したがって、砂を地下空洞に充填する時、チャージタンク圧は砂移動に必要なチャージタンク圧とする必要がある。ノズルの数が複数あっても、順次抵抗の少ないノズルが働いて砂が噴出し、砂が空洞全体に充填された。

著者

新家 憲 郭 桂芬 近江谷 和彦 松田 従三 賈 会彬 石 風善 李 東才

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.11, pp.143-147, 2004-12-30

---

アルカリ土壌の改良を目的として4段式心土混層プラウが設計試作された。2003年5月に、この4段式心土混層プラウで中国黒龍江省大慶市で試験圃場が施工された(2ha)。2004年7月に、この試験圃場で土壌調査、および作物の生育調査を行った。主な結果は対照区では表層0〜5cm(Ana層)に2.5MPaの硬い層があった。その下は深さ90cmまで1.0〜1.5MPaであった。処理区は表層も軟らかく、深さ90cmまで0〜1MPaであった。したがって1年間で土壌硬度は復元しなかった。処理区も対照区も、pH値は9-10であり、きわめて強いアルカリであった。したがってB層への堆肥施用だけでは、pH値を下げることはできない。pH値を下げるには、毛管による地下水の上昇を遮断する方法など、他の方法を考える必要がある。処理区の水分は対照区の水分より明らかに高かった。処理区では降った雨が深さ30〜50cmの心土(B層、C層)に保持されていた。対照区の表層であるAna、A層の水分が約5%d.b.と低かった。この理由は降雨があっても、土壌硬度が高く、クラストしているため、土壌中に浸透できず、表面水として流れ去ってしまうものと考えられる。一見して処理区と対照区の草丈に大きな差があった。処理区の野生草の草丈は約45cmであるのに対して、対照区では15cmであった。処理区では根は、C層に達していて、約50cmであった。対照区では、B層まで達していて、その深さはせいぜい30cmであった。

著者

賈 会彬 張 会均 新家 憲 郭 桂券 張 志剛 近江谷 和彦 松田 従三

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

地域総合科学研究センター報告 (ISSN:18815677)

巻号頁・発行日

vol.1, pp.73-92, 2006

---

夏にある程度の雨が降る地帯のアルカリ土壌の新しい改良方法として、心土を焼結することによって土壌を粗粒化して、地下水の毛管上昇を遮断することを考えた。これにより地下水に溶けている塩類の毛管による地表への上昇は押さえられるし、例え地下水位が高くとも、地表からの水の蒸発を防ぐことができると考えられる。かつ、表土にすでに蓄積されている塩類は、夏の降雨によって下層へ洗い流されると考えられる(leaching)。すなわち、この方法は地下水位を下げることと同等な効果が期待できる。本報では、土壌を焼結する温度の違いによって、土粒子が、どの程度粗粒化するか、さらに、焼結によって、毛管水の上昇高さが、どの程度減少するかを実験した。主な結果として、土壌焼結によって、起こる現象は、どの土壌も類似していた。焼結温度が高いほど土壌は粗粒化して、土色も黒いガラス質の光沢のある部分が多くなった。焼結していない土壌を蒸留水の中に浸潤させると、土粒子が分散して、細い粘土粒子となり、水の中に懸濁した。この懸濁液は長時間放置しても粘土粒子が細いため、もとにもどらなかった。800℃以上で焼結した土壌では、全く土粒子の水中分散は見られず、水は透明のままであった。すなわち、土壌焼結温度は800℃以上とすべきである。焼結していない壌では、土壌の平均粒径は、すべて0.005〜0.013mmで細かった。これらの土壌を焼結すると急速に土粒子が結合して粗くなり、焼結温度が一番低い600℃の時でも、約4mmとなった。焼結温度が1300℃のように充分高いと、平均粒径は約8mmとなった。焼結していないアルカリ土壌の毛管水上昇高さは、どの土壌も数mと推定される。焼結すると、焼結温度が一番低い600℃の時でも、毛管上昇高さは0.15m以下となった。焼結温度が1000℃以上になると毛管上昇高さは0.09m以下であった。このように、B層のすぐ下の心土を約100mmの厚さで焼結することができれば、毛管による地下水の上昇を遮断することができると考えられる。これによって、蒸発による水の損失を防ぐことができるし、雨季には塩類の洗脱が期待できる。