2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/irrigation/soilwater.pdf · 2014-09-01 · 2.3.3...
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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)
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2.3.3 土壌の保水性
ψg
ψ=ψg
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2.3.3 土壌の保水性
ψg
ψ=ψg+ψm
ψg
ψ=ψg
ψm
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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
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2.3.3 土壌の保水性
ψg
ψ=ψg+ψm
ψg
ψ=ψg
ψm
ψg
ψp ψ=ψg+ψp
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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
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2.3.3 土壌の保水性
ψ=ψg+ψm
ψg
ψm
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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
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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
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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
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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
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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
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重力水 吸着水
毛管水
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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
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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
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採土法
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テンシオメータ
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電気抵抗法
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ガンマ線水分計
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TDR(誘電式土壌水分計)
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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)
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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)
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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)
![Page 35: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/35.jpg)
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)
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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
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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)
![Page 38: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/38.jpg)
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
![Page 39: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/39.jpg)
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
![Page 40: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/40.jpg)
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)
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容易有効水分
![Page 42: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/42.jpg)
0日目
1日目
2日目
3日目
4日目
有効土層
![Page 43: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/43.jpg)
有効土層
容易有効水分
![Page 44: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/44.jpg)
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
![Page 45: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/45.jpg)
1層:40%
2層:30%
3層:20%
4層:10%
水分消費型
SMEP
![Page 46: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/46.jpg)
TRAM=0.7ΣRAM
総容易有効水分量=全容易有効水分量の70%
70%
TRAM
![Page 47: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/47.jpg)
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
![Page 48: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/48.jpg)
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
![Page 49: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/49.jpg)
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
![Page 50: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/50.jpg)
13.4mm
11.3mm
11.6mm
11.4mm
有効土層
![Page 51: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/51.jpg)
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
![Page 52: 2 3 土壌水分の基礎知識otsuki/Irrigation/SoilWater.pdf · 2014-09-01 · 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](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040321/5e53389098cc9834405de4a0/html5/thumbnails/52.jpg)
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
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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
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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