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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

比重とは、ある物質の密度と、基準となる標準物質の密度との比である。

通常、固体及び液体については水（温度を指定しない場合は 4 ℃）を基準とする。

比重

物質の単位体積あたりの質量をいう。

密度

土壌

水

空気

密度（g/cm3）Ws

Vsγs＝

Vs

土粒子の密度

真比重γsγm

G＝

土壌の母材最小値最大値代表値

花こう岩、安山岩等 2.53 2.72 2.60

輝緑岩、蛇紋岩等 2.72 3.06 2.80

緑泥片岩等 2.69 2.93 2.80

砂岩、頁岩、泥岩等 2.49 2.68 2.60

洪積土壌 2.60 2.71 2.60

沖積土壌 2.55 2.62 2.60

火山灰土壌 2.35 2.65 2.50

2.6～2.7

土壌の真比重

土壌

水

空気

土壌の密度

V

乾燥密度（g/cm3）Ws

Vγd＝

土壌

空気

仮比重γsγm

Ga＝

105℃ 24時間乾燥

土壌の種類仮比重乾燥密度

鉱質土壌 1.0～1.4 1.0～1.4g/cm3

火山灰土壌 0.6～0.8 0.6～0.8g/cm3

土壌の仮比重、乾燥密度

土粒子

水

空気

Wm

Wa

W

Va

Vm

Vs

V

Vv

Ws

体積質量


間隙

土粒子

水

空気

Wm

Wa

W

Va

Vm

Vs

V

Vv

Ws

体積質量


気相率 =𝑉𝑎

𝑉

液相率 =𝑉𝑚

𝑉

固相率 =𝑉s

𝑉

間隙率 =𝑉v

𝑉=𝑉𝑎+𝑉𝑚

𝑉

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）

97.46g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255.37g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228.68gであった．この土粒子の密度は2.65g/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．

演習問題

演習問題

サンプラー

97.46g

土壌

空気

サンプラー

228.68g

サンプラー容積：100cm3 土壌密度： 2.65g/cm3

土壌

水

空気

サンプラー

255.37g


乾燥土壌質量

演習問題

湿潤土壌質量 g91.15746.9737.255

g22.13146.9768.228

水分質量 g69.2668.22837.255


乾燥密度

仮比重

3g/cm31.1100

22.131

サンプラー容量

乾燥土壌質量

31.100.1

31.1

水の密度

乾燥密度

演習問題

14

97.46g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255.37g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228.68gであった．この土壌の密度は2.65g/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．


体積含水率

含水比

水深

320.022.131

69.26

乾燥土壌質量

水分質量

267.0100

00.1/69.26/


水の密度水分質量m3/m3 26.7%

7.26267.0100 mm

15

97.46g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255.37g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228.68gであった．この土壌の密度は2.65g/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 495.0100

65.2/91.157/


土壌の密度乾燥土壌質量49.5%

液相率 267.0100

00.1/69.26/


水の密度水の質量26.7%

気相率 238.0)267.0495.0(000.1 23.8%

間隙率 505.0495.01 50.5%

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）


ψg

ψ＝ψg＋ψm

ψg

ψ＝ψg

ψm

ψg

ψpψ＝ψg＋ψp

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

テンシオメータ


10cmcm9.8

001

m1

mc001

1kg

m001.0

9.8N

kg1

1kN

000N1

m1

kN1kPa1

3

2約

kPa1


0.2)100log(pF

cm100

0.3)1000log(pF

cm1000

0.1)10log(pF

cm10


圧力水頭 pF

-1kPa -約0.1m -約10cm 1

-10kPa -約1m -約100cm 2

-100kPa -約10m -約1000cm 3

テンシオメータの読取り値が-5kPaであった。この時のpF値を求め，この土壌の水ストレス状況を診断しなさい。なお，重力加速度は9.8m/s2とする。

演習問題

cm0.518.9

500cm

1m

100cm

1kg

0.001m

9.8N

1kg

kN1

N1000

m1

kN5kPa5

3

2

7.10.51logpF

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

含水率ポテンシャル

http://www.decagon.com/echo/

http://www.decagon.com/echo/

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


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


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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