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土壌物理学会大会:第62回 2020年10月31日(土)
発表
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発表者 所属機関 発表タイトル(和/英) 発表要旨 PDF要旨
0 清広 真輝、森 也寸志 岡山大学 本研究では機械学習の一つであるニューラルネットワークを用い土壌有機物と土壌構成要素の相関推定、また土壌有機物量の推定を行った。入力データにはHWSDのデータを使用し、地域毎に土壌有機物量に影響を与える要素(以下特徴量)を求め、それらが土壌有機物量に正負どちらの影響を与えているかを推定した。今回は精度の高いモデルが作成できたアジア、ヨーロッパ、オーストラリアを対象に、選択された特徴量とその影響を求め、考察した。 ダウンロード
0 小田奈苗、小島悠揮、川島知之、神谷浩二 岐阜大学 1.はじめに 植物根は,土壌に対して様々な機能を持っている.例えば,土壌のせん断補強効果や侵食抵抗,またファイトレメディエーションによる土壌浄化効果などがあげられる.これらのような根が持つ様々な機能を評価する際には,根群密度などの根の形態を把握することが重要である.根群密度の把握には土壌断面法が広く用いられるが,植物の生育に与える影響が大きい.また,一度の調査によって根圏土壌を撹拌してしまう問題点がある.そこで,植物の生育に与える影響を最小に抑え,継時的に評価する方法として,サーモTDRによる測定手法を提案する.サーモTDRでは土壌の電気特性と熱特性を測定するが,それらの土壌特性から根群密度が推定できる可能性がある.そこで本研究ではその第一段階として,植物根が土壌の熱特性に与える影響を解明することを目的とした. 2.実験方法 内径12㎝,深さ12㎝のポットに高さ5㎝まで乾燥密度760 kg m-3で黒ボク土を充填した.各ポットにてギニアグラスを栽培し,その間サーモTDRによって土壌の体積含水率と熱特性を測定した(写真1).様々な根群密度を再現するために播種量を1ポットにつき種10粒,20粒,30粒,40粒と変化させた.実験には,Liu et al. (2008)のデザインのサーモTDR(プローブ外径2.1㎜,長さ50㎜,プローブ間隔8㎜)を使用した.サーモTDRは土壌中の深さ2.5㎝に設置した.サーモTDRの制御・計測にはTDR100,データロガーCR1000,マルチプレクサーAM16/32,AM416,SDMX-50(いずれもCampbell Scientific)を用い,6時間に1回の頻度で測定を行った.ギニアグラスの栽培は25℃の恒温室内にて,観葉植物用蛍光灯による常時照射条件下で行った.発芽後の初期成育期間では,2日に1回30mlの給水を行った.発芽から2週間経過後は,3日に1回ポット毎の様子を観察しながら給水し,良好な水分状態を保持するよう努めた.栽培は約2か月間行った.測定終了後,ギニアグラスの地表面上部を刈り取り,炉乾燥(24時間105℃)にて乾燥重量を測定した.また地下部分の根を取り出すため1㎜篩と0.5㎜篩を用いて土粒子と根を分離させた.さらに根に密着した土を丁寧に水で洗い流し,炉乾燥(24時間105℃)にて根の乾燥重量を求めた.黒ボク土の乾燥密度も同様に炉乾燥(24時間105℃)させて測定した.得られた根の乾燥重量を土壌の体積で除すことで,根群密度を求めた.各ポットの根群密度と,サーモTDRによる計測結果から,根の存在が土壌特性に与える影響について評価した. 3.結果と考察  図1にサーモTDRによって測定された根群密度が異なる土壌の体積含水率と熱特性の関係性を示した.ここで炉乾燥によって測定されたポットA~Dの根群密度は1.2, 2.0, 2.1, 2.6 kg m-3で,ポットAとDでは2倍以上の差があった.図1から根群密度の増加によって体積熱容量,熱伝導率ともに減少していることが分かった.例えば,体積含水率0.30 m3 m-3の場合を見てみると,ポットDの体積熱容量は,ポットAより1.08 MJ m-3 ℃-1(40%)も小さかった.またポットDの熱伝導率はポットAの熱伝導率より0.24 Wm-1 ℃-1(39%)小さかった. 間隙に根が侵入することを考えると,根群密度の増加によって熱特性は増加すると予想されたが,今回それとは反対の結果が得られた.根群密度の増加による熱特性の減少については,根の生長によって土粒子同士の接続性が分断され,乾燥密度が低下した可能性が考えられる.一方で,既往の研究では,Fu et al.(2020)がトウモロコシの根の生長に伴い土壌の熱特性が増加することを示している.ただしFu et al.(2020)の実験は,本研究とは植物種や土壌の性質が大きく異なることから,根が土壌の熱特性に与える影響は土壌や植物の種類によって異なると考えられる.特に今回用いた黒ボク土は火山灰由来で有機物含量が高く,乾燥密度が低い特殊な土壌であることも影響していると考えられる.Fu et al.(2020)は,植物根が熱特性に与える影響をde Vries式などの理論式を用いて表現したが,今回のケースではそれらの式は利用できず,新たなモデルの開発が必要になると考えられる. 4.終わりに サーモTDRによる土壌中の根群密度推定に向けて,植物根が土壌の熱特性に与える影響について評価した.その結果,根群密度の増加による熱特性の減少という新たな現象が確認された.今後は様々な植物や土壌を用いて,この現象の再現性やモデル化について取り組む予定である. 【参考文献】 Fu et al. (2020) Geoderma 370:114352 Liu et al. (2008) SSSAJ 78:1859-1868. ダウンロード
0 谷川原龍之介、小島悠揮、関戸遼加、濱本昌一郎、神谷浩二 岐阜大学工学部 ファインバブルの土壌中での挙動解明に資するため,サーモTDRによる水中および飽和度中におけるFB濃度推定を検討した.水と飽和土の電気特性および熱特性をサーモTDRで測定し,FB濃度との関係性を調べた.その結果,水中のFB濃度は比誘電率から推定可能であることがわかった.また,飽和土中のFB濃度の推定には熱伝導率が有効であることが示された.今後は土壌の熱伝導率とFB濃度の関係性を定量的に評価することが必要である. ダウンロード


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