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２.３ 土壌水分の基礎知識
２.３.１ 土壌水分調査地点の選定
２.３.２ 土壌水分の概念と表示
２.３.３ 土壌の保水性
２.３.４ 土壌水分の測定法
２.３.５ 水分定数などの決定法
２.３.1 土壌水分調査点の選定
原則：主要土壌区分（表8）ごと
対照作物に対して灌漑を実施して土壌水分変動を測定
＞平均的で良好管理圃場
２.３.２ 土壌水分の概念と表示
(1)土壌の基礎的物理性
(2)土壌三相と間隙率
(3)土壌水分の表示
W
V γw＝
Ws
V γd＝
Ws
Vs γs＝ 密度
比重 γs
γm Ga＝
γs
γm G＝
(1)土壌の基礎物理性
5
41.73gの100ccサンプラーで採土し，実験室で秤量した結果，質量（容器＋湿土）は157.92gであった．炉乾燥後（105℃で24時間）に秤量した結果，質量（容器＋乾土）は120.68gであった．この土粒子の密度は2.67g/cm3であった．水の密度が1.00g/cm3であるとして，以下の値を求めなさい．
湿潤密度
乾燥密度
仮比重
真比重
γw
γd
Ga
G
3g/cm16.1100
73.4192.157
サンプラー容量
湿潤土壌質量
3g/cm79.0100
73.4168.120
サンプラー容量
乾燥土壌質量
79.000.1
79.0
水の密度
乾燥密度
67.200.1
67.2
水の密度
土壌密度
仮比重
粘土質土壌 ： 1.2～1.4
砂質土壌 ： 1.2～1.4
沖積土 ： 0.9～1.1
火山灰土 ： 0.6～0.8
(1)土壌の基礎物理性
土粒子
水
空気
Wm
Wa
W
Va
Vm
Vs
V
Vv
Ws
体積 質量
(2)土壌三相と間隙率
間隙
7
41.73gの100ccサンプラーで採土し，実験室で秤量した結果，質量（容器＋湿土）は157.92gであった．炉乾燥後（105℃で24時間）に秤量した結果，質量（容器＋乾土）は120.68gであった．この土壌の密度は2.67g/cm3であった．水の密度が1.00g/cm3であるとして，以下の値を求めなさい．
固相率
液相率
気相率
間隙率
296.02957.0
100
67.2/73.4168.120/
サンプラー容量
土壌の密度乾燥土壌質量
372.03724.0
100
00.1/68.12092.157/
サンプラー容量
水の密度水の質量
332.03319.0)3724.02957.0(000.1
704.07043.03319.03724.0
(2)土壌三相と間隙率
土粒子
水
空気
Wm
Wa
W
Va
Vm
Vs
V
Vv
Ws
体積 質量
含水比ω
ω＝Wm／Ws
体積含水率
θ＝Vm／V
(3)土壌水分の表示
水深
d＝ D （θ/100）
２.３.３ 土壌の保水性
示量：含水率（θ）
ψ＝ψg＋ψm＋ψo＋ ψp＋ ・・・ 示強： ポテンシャル（ ψ）
２.３.３ 土壌の保水性
ψg
ψ＝ψg
２.３.３ 土壌の保水性
ψg
ψ＝ψg＋ψm
ψg
ψ＝ψg
ψm
土壌水とマトリックポテンシャルの関係
土壌
自由水 水を吸った場合
２.３.３ 土壌の保水性
ψg
ψ＝ψg＋ψm
ψg
ψ＝ψg
ψm
ψg
ψp ψ＝ψg＋ψp
The SPAC (soil-plant-atmosphere continuum)
Yw(土) -0.1 MPa
Yw (根) -0.5 MPa
Yw (幹) -0.6 MPa
Yw (枝) -0.8 MPa
Yw (大気) -95 MPa
２.３.３ 土壌の保水性
ψ＝ψg＋ψm
ψg
ψm
２.３.３ 土壌の保水性
ポテンシャルは，純水を基準としてポテンシャルを0と
した時の水のポテンシャルエネルギーとして定義されます． ポテンシャルは様々な単位で表されます：
・質量あたりのエネルギー：J /kg
・体積当りのエネルギー：J/m3 = Nm/ m3 = N/m2 = Pa
・重量当りのエネルギー：J/N = Nm/ N = m
２.３.３ 土壌の保水性
1kPa1000Pam
N0001
m
Nm0001
m
J0001
m1000
1
J1
kg1
J1kg/J1
2333
質量あたり→体積あたり
atm.01.0101325Pa
1atm.Pa1000
101325Pa
1atm.Pa1000Pa1000kPa1
3m1000
1kg1
kg/J1
２.３.３ 土壌の保水性
N8.9kg1
cm10m10
1m
8.9
1
N8.9
Nm
N8.9
J1
kg1
J1kg/J1
質量あたり→重量あたり
0.110logcm)10pF(
kg/J1
質量 1J/kg1000Pa1kPa
0.01atm.0.102m10.2cm
pF 1.0
体積
重量
２.３.３ 土壌の保水性
２.３.３ 土壌の保水性
圧力 水頭 pF
-1kPa -約0.1m -約10cm 1
-10kPa -約1m -約100cm 2
-100kPa -約10m -約1000cm 3
重力水 吸着水
毛管水
1
2
7
5
6
3
4
6.3 単分子吸着
4.2 永久しおれ点
3.0 生長阻害水分点
1.5 圃場容水量
マトリックポテンシャル
難利用水分量容易有効水分量
無効水分量
7.0 炉乾
ｰ∞
重力水
土粒子
5.5 風乾
pF
土壌水分特性曲線と水分定数の関係
10m
158m
0.3m
２.３.４ 土壌水分の測定法
(1)採土法
(2)テンシオメータ
(3)電気抵抗法
(4) その他の方法
採土法
テンシオメータ
電気抵抗法
ガンマ線水分計
TDR（誘電式土壌水分計）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
Q-5cm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
R-5cm
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
土壌水分(5cm)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
Q-15cm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
R-15cm
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
土壌水分(15cm)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
Q-30cm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
R-30cm
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
土壌水分(30cm)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
Q-50cm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3/14 5/3 6/22
R-50cm
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
0
10
20
30
40
50
60
3/14 4/13 5/13 6/12 7/12
土壌水分(50cm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-300 -200 -100 0 100
ψ g
ψ m
ψ p
ψ t
基準レベル
地下水面
ψ (cmH2O)
d(c
m)
d ψ t ψ g ψ m ψ p
(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)
0 -280 0 -280
10 -170 -10 -160
20 -110 -20 -90
30 -75 -30 -45
40 -55 -40 -15
50 -50 -50 0 0
60 -50 -60 10
70 -50 -70 20
80 -50 -80 30
２.３.５ 水分定数などの決定
(1)土壌水分特性調査
1) 24時間容水量
2) 生長阻害水分点
3) 容易有効水分量(RAM)
生長阻害水分点
２４時間容水量
容易有効水分
吸着水 毛管水 重力水
団粒化土壌
砂土
重埴土
重力水
吸着水
毛管水
団粒
土粒子
有機物
土壌の構造と土壌水の形態
２.３.５ 水分定数などの決定
(2)畑地水分消費調査
1) 有効土層
2) 土壌水分消費型(SMEP)
3) 制限土層
4) 総容易有効水分量(TRAM)
容易有効水分
０日目
１日目
２日目
３日目
４日目
有効土層
有効土層
容易有効水分
有効土層
１日目
２日目
３日目
４日目
制限土層 総容易有効水分量
1層：40%
2層：30%
3層：20%
4層：10%
水分消費型
SMEP
TRAM=0.7ΣRAM
総容易有効水分量＝全容易有効水分量の７０％
７０％
TRAM
深さ 24時間容水量 生長阻害水分点土壌水分消費型
層 f c M L SMEP
cm % % %
1 0-10 35.1 21.7 41
2 10-20 33.8 22.5 28
3 20-30 33.5 21.9 20
4 30-40 31.6 20.2 11
計画最大日消費水量：5.0mm
TRAMの演習問題
有効土層
計画最大日消費水量：5.0mm
深さcm
1 0-10 13.4
2 10-20 11.3
3 20-30 11.6
4 30-40 11.4
深さcm
1 0-10 13.4
2 10-20 11.3
3 20-30 11.6
4 30-40 11.4
mm層
RAM1={(fc 1－M L 1)/100}*100=
層容易有効水分RAM
mm
{(35.1－21.7)/100}*100＝
容易有効水分RAM
RAM3={(fc 3－M L 3)/100}*100=
RAM4={(fc 4－M L 4)/100}*100=
RAM2={(fc 2－M L 2)/100}*100=
{(33.8－22.5)/100}*100＝{(33.5－21.9)/100}*100＝{(31.6－20.2)/100}*100＝
有効土層
有効土層
計画最大日消費水量：5.0mm
深さcm
1 0-10 13.4
2 10-20 11.3
3 20-30 11.6
4 30-40 11.4
深さcm
1 0-10 13.4
2 10-20 11.3
3 20-30 11.6
4 30-40 11.4
mm層
RAM1={(fc 1－M L 1)/100}*100=
層容易有効水分RAM
mm
{(35.1－21.7)/100}*100＝
容易有効水分RAM
RAM3={(fc 3－M L 3)/100}*100=
RAM4={(fc 4－M L 4)/100}*100=
RAM2={(fc 2－M L 2)/100}*100=
{(33.8－22.5)/100}*100＝{(33.5－21.9)/100}*100＝{(31.6－20.2)/100}*100＝
有効土層
有効土層
13.4mm
11.3mm
11.6mm
11.4mm
有効土層
計画最大日消費水量：5.0mm
深さcm
1 0-10 RAM1/(SMEP/100)＝ 32.7 ○
2 10-20 RAM2/(SMEP/100)＝ 40.4
3 20-30 RAM3/(SMEP/100)＝ 58.0
4 30-40 RAM4/(SMEP/100)＝ 103.6
深さcm
1 0-10 13.4／(41/100）＝ 32.7 ○2 10-20 11.3／(28/100）＝ 40.4
3 20-30 11.6／(20/100）＝ 58.0
4 30-40 11.4／(11/100）＝ 103.6
層消費水分
制限層mm
mm層 制限層
消費水分
有効土層
有効土層
計画最大日消費水量：5.0mm
深さcm
1 0-10 RAM1/(SMEP/100)＝ 32.7 ○
2 10-20 RAM2/(SMEP/100)＝ 40.4
3 20-30 RAM3/(SMEP/100)＝ 58.0
4 30-40 RAM4/(SMEP/100)＝ 103.6
深さcm
1 0-10 13.4／(41/100）＝ 32.7 ○2 10-20 11.3／(28/100）＝ 40.4
3 20-30 11.6／(20/100）＝ 58.0
4 30-40 11.4／(11/100）＝ 103.6
層消費水分
制限層mm
mm層 制限層
消費水分
有効土層
有効土層
有効土層
１日目
２日目
３日目
４日目
制限土層 総容易有効水分量
計画最大日消費水量：5.0mm
計算式 解答
計画間断日数 TRAM÷計画最大日消費水量
32.7÷5.0＝6.5
6日
1回の計画
かんがい水量
計画間断日数×期別の計画日消費水量
6×3.0＝18.0
18mm
切り捨て
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