In-situ measurement of stable isotope to access the effects of mulching on soil water and thermal environment

稳定同位素的原位测量以了解覆盖对土壤水和热环境的影响

• 批准号: 22KF0223
• 负责人: 中村 公人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0223/
• 关键词: マルチ; 土壌水分動態; 土壌温度; 酸素・水素安定同位体比

畑地農業におけるマルチングは，土壌からの蒸発量を制御できるために，点滴灌漑などのマイクロ灌漑技術と組み合わせることによって，節水型灌漑を行うことができる．また，土壌温度環境を適切に制御できる可能性もある．したがって，マルチングは農業における気候変動に対する適応策として重要で有効なツールとなりうる．適切に土壌中の水・熱環境を管理するためには，マルチング下での土壌中の水・熱移動現象を明らかにし，これをモデル化する必要があるが，例えば土壌表面とビニールマルチ表面間での水蒸気と液状水の相変化（蒸発・凝結過程）が土壌水分・熱環境に及ぼす影響は定量的に評価されていない．本研究では，土壌水分・地温観測に加えて，蒸発・凝結過程で同位体分別により値が変化する水の酸素・水素安定同位体比を計測することにより，マルチの影響下にある土壌中の水・熱移動現象を明らかにすることを目的とする．2022年度は，大学内で行う土壌カラムを用いた実験システムの構築を行った．使用する材質や色の異なる複数種類のマルチ，土壌水分量センサ，土壌水分ポテンシャルセンサ，温度センサ，気象観測システム，土壌水採取装置を用意し，これらの動作確認を行った．供試土壌は現地畑地土壌とし，土壌物理性を把握した．2023年度からの実験開始が可能となった．和歌山県に位置するマルチを敷設した畑地実圃場での土壌水分観測を継続した．深さ方向の土壌水分変化とその経時変化から，ビニールマルチを敷設している圃場では，深さ5cmの土壌水分の低下速度が，それ以深の低下速度よりも緩やかになる場合があることが観察された．これが蒸発・凝結に伴うものであるかどうか，検討の余地があることが確認できた．また，酸素・水素安定同位体比を用いた土壌水分移動解析に関する研究レビューを行い，蒸発・凝結を組み込むための同位体の平衡分別と動的分別の表現方法に関する知見を得た．

旱地农业中的覆盖可以控制土壤的蒸发量，因此与滴灌等微灌技术相结合可以实现节水灌溉。还有适当控制土壤温度环境的可能性。因此，覆盖可以成为农业适应气候变化的重要而有效的工具。为了适当管理土壤中的水和热环境，有必要澄清覆盖下土壤中的水和热传递现象，并对其水蒸气和液态水之间的相变（蒸发和冷凝）的影响进行建模。过程）对土壤湿度和热环境的影响尚未得到定量评估。在这项研究中，除了观察土壤湿度和土壤温度外，我们还将测量水中氧和氢的稳定同位素比，其值由于蒸发和冷凝过程中的同位素分馏而发生变化，目的是澄清水。 /传热现象。 2022年，我们建立了一个利用土柱的实验系统，在大学进行。我们准备了多种不同材质、不同颜色的覆盖物、土壤湿度传感器、土壤水分电位传感器、温度传感器、气象观测系统、土壤水采样装置，并验证其运行情况。试验土壤为当地田间土壤，对土壤物理性质进行了调查。现在可以从 2023 年开始进行实验。我们继续观察和歌山县一块覆盖着覆盖物的田地的土壤湿度。从土壤湿度在深度方向的变化及其随时间的变化来看，在安装了乙烯基覆盖物的田地中，5厘米深度处土壤湿度的下降速度可能比更深的深度更慢。事情已经完成了。已确认是否是由于蒸发和冷凝造成的，尚有调查空间。我们还对使用氧/氢稳定同位素比进行土壤水分运动分析进行了研究综述，并获得了如何表达同位素平衡分馏和动态分馏以纳入蒸发和凝结的知识。