浸透水のpH・イオン種が火山灰土層の透水性に及ぼす影響について

[要約]
人為起源化学物質の土壌特性への影響を解明するため，土壌カラム実験を行ったところ，アロフェン質火山灰土層の透水性が，一価イオンから成る 酸性やアルカリ性溶液の浸透で低下することが明らかとなった。一方，酸溶液でも二価の硫酸イオンでは透水性が低下しなかった。
農業工学研究所　農地整備部　広域基盤研究室
[部会名]　環境資源特性
[専門]　　土壌
[対象]
[分類]　　研究
[背景・ねらい]
　適正な土層の透水性の維持は，作物栽培に不可欠の要件であると同時に水資源の有効利用を図る上でも重要である。火山灰土は，pH依存性荷電を持ち，酸性 側で正荷電が卓越し，アルカリ性側で負荷電が卓越する。このような荷電量変化が土層構造を変化させ，透水性に影響を及ぼすことが予測されるが，これまで， それに関する研究は行われて来なかった。ここでは，化学物質の負荷や投入による透水性への影響を明らかにした。
[成果の内容・特徴]
  1. イオン強度が１mmol/kgの，種々のpHのNaCl溶液（pH３は塩酸，pH11は水酸化ナトリウム）を，アロフェン質火山灰土の土壌カラムに飽和浸透させて， 透水係数の変化を測定したところ，酸性側および，アルカリ性側で透水係数が低下した（図１）。特に，酸性側（pH３）で透水性低下は 急激であった。
  2. イオン種の透水性に及ぼす影響を明らかにするため，硝酸および硫酸溶液を浸透させたところ，硝酸溶液ではpH４以下で透水係数が低下したのに対し， 硫酸溶液では低下せず，むしろ若干上昇することが明らかとなった。
  3. 溶液浸透実験で透水性が低下した土壌カラムの土壌構造を観察したところ，表面から数mmの厚さの層の土壌団粒が壊れ，粗間隙が消失していた。また， 土壌水圧の測定から表層数㎜の層の透水係数が最も小さいことが確認された（図３）。
  4. 土壌の透水性低下の原因は，分散した土粒子の粗間隙への目詰まりであることが明らかとなった。
  5. 初期に土壌に硫酸イオンが吸着していても，硝酸を浸透させると硝酸イオンの影響により，透水係数が低下することが明らかとなった（図２）。
[成果の活用面・留意点]
　本成果により，酸性およびアルカリ性溶液の浸透による火山灰土の透水性の低下の機構が明らかになり，酸性物質の負荷による影響予測や，火山灰地帯での 水田の浸透抑制工法開発のための基礎資料となる。本結果は，土壌有機物含量の少ない試料によるものである。

具体的データ

[その他]
研究課題名：粘土の電荷が水田土壌中の物質移動に及ぼす影響の解明，
　　　　　　火山灰土層への酸性物質流入が土層構造と透水性に及ぼす
　　　　　　影響の解明
予算区分　：経常
研究期間　：平成８年度（平成２～５年，７～８年）
発表論文等：１）T. Nakagawa and M.Ishiguro,Hydraulic conductivity
　　　　　　　　of an allophanic andisol as affected by solution
　　　　　　　　pH, J. Environ. Qual., 23, p.208-210（1994）
　　　　　　２）中島伴，石黒宗秀，イオン種の異なる酸性溶液がアロ
　　　　　　　　フェン質火山灰土の透水性に及ぼす影響について農土
　　　　　　　　学会講要集，p.270-271（1996）
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