農地面遮蔽による土壌侵食抑制について

島根大農研報（Bu11Fac Agr Shmane Un1v）15：82−85．1981
農地面遮蔽による土壌侵食抑制について
一傾斜農地の侵食に関する研究（皿）一
栄
今尾昭夫
Ak1o IMA0
0n Contro111ng S011Eros1on w1th Protectlve Co∀er on the
S011−Surface of Farm1and一
一Stud．1es on S011Er010n of S1oped Farm1and一（III）一
傾斜農地の土壌侵食抑制については，経験的に営農手
1、まえがき
傾斜農地の降雨による土壌侵食とは，雨滴の衝撃によ
る土壌の飛散から始まり，土の浸透能以上の降雨が，煩
3）
段の一部として，いくつかの方法が行なわれているが，
その1つに農地面の遮蔽による方法がある．
斜面の下流へ流去するとき，土の移動を伴って肥沃土が
降雨による土壌侵食の初期形態は，おもに雨滴の土壌
流亡する現象を指す．従って，降雨や土の性質，地形（
表面への衝撃に起因する土壌の飛散であることから，こ
農地の形態），および農地の管理状況などがこれに関連
の衝撃を軽滅する方法として，マルヂング，あるいは，
し，その要因は多様性を持っている．土壌侵食の研究
農地面に生育する作物の遮蔽効果がある．本研究は作物
は，要因の多様性に対し，すべてを包含した形での論議
による土壌面被覆の程度（遼蔽率＝ソヤヘイ率）と侵食
は困難であり，多少の問題は残るとしても，各要因と土
量にっいて，モデル化した作物被覆物を用い，室内降雨
壌侵食との関係を個々に検討して，その結果を総合する
装置によって検討を行なったものである．
方式を採用するのが一般的である．
2。実験方法
土壌侵食研究の先進国であるU．S．A．においても，
侵食に関連する要因を，それぞれ個別的に検討して，そ
1），2）
れらを総合した形で土壌侵食量の予測をを行なっている
が，実用面において，ほぼその手法が確立されている．
実験は，土を充填し傾斜を与えた土槽に，作物をモデ
ル化した小片を土壌面に保持させ，その表面に模擬降雨
を降らせる方式を採用した．
我が国においては，研究の歴史も浅く，いまだ基礎的
2．1実験装置
な研究が進められているに過ぎないが，農地拡大による
農業経営の近代化を目的として開発されている中山間部
降雨は降雨強度，分布などを検定した噴霧型スクリー
4）
ノ方式の模擬降雨装置により与え，土は木枠（幅45cm
の農地造成における計画，設計，および施工に，この研
長さ121cm 深さ10cm）内に充てんし，それを可煩
究の進展が望まれている．
式台車上に設置した。作物のモデルは，2．5cm角のべ
4）
表一1供試土の物理的性質等
突固め
責比重液性限界塑性限界最適
含水比
％
％
2．65
30．5
N P
％
14．2
粒度
粒径区分
mm
重量百分率％
レキ
2．O以上
8．9
試験
粗砂
細砂
シルト
2．O∼
O．47∼
o6衡o・齢
O．47
46．3
＊農地工学研究室
一82一
O．074
分散率
侵食率
90．3
290．3
粘土
路・・1・…1…
今尾昭夫：農地面遮蔽による土壌侵食抑制について
ニヤ板に長さ10cm，直径O．2cmの支持棒をとりつ
一83一
圃場面と法面を想定して緩こう配，急こう配の場合を取
け，これを木枠内の土壌面に差込むようにした．降雨に
り上げた．両者の関係は直線関係を示し，シャヘイ率の
より土壌面より流出する水，および土（侵食土）は，台
増加によって，土壌侵食量が直線的に減少することが明
車下端に設けたホッパーを通してポリ容器（2004）に収
らかになった．そして，降雨強度15mm／mmの場合，
容した。
傾斜度が200程度まで，シャヘイ率30％で流出土量がほ
2．2試料土
実験に用いた試料土は，松江市近郊の花崩岩風化土（
ぽ％に減少し，シャヘイの効果が大きいことを示してい
る．
マサ土）で，その物理的諸性質，および粒度試験結果を
5）
これは，牧草による作物被覆で得られた結果より，安
表一1に示した．なお，団粒分析，および透水試験によ
全側の値を示しているが，シャヘイ率の表現において，
れば，土の構造は単粒構造を示し，透水係数は5．05×
より明確である．一般に，土壌面遮蔽による土壌侵食抑
10・2cm／secである．また，土の採取現場の状況，およ
制効果は，マルヂングなどの方法によって，経験的に知
び侵食率から受食性の強い土であるといえる．
23供試体の作製
られているが，その効果が，シャヘイ率と直線関係にあ
ることを量的に把握できたものと考えられる．
試料土は，328mmのフルイで調整し，最大乾燥密
度を示す最適含水比（表一1参照）に近い状態にした土
を，三層に分けて，一定の方法で突き固めて木枠に充填
し，厚さ9Cmの土層が作製されるよう整形した．
作物のモデルは，土の表面からO．5cmの空間を有す
15
流
出
土
量
㊥ ⑧
傾斜度
曾 30◎
αφ
10
るよう支持棒によって土壌表面に保持させ，平面的にシ
ャヘイ率が，O，5，10，15，30，50％となるよう格子
◎
状に並列させた．
◎
5 ⑬O
24 降雨強度と傾斜度
降雨強度は，降雨分布の均等性を考慮し，15mm／
m1n，25mm／mmの2種とし，降雨時間は60分間与え
20。◎
⑬
12．
㊧
ることにした．
土槽の傾斜度は4o，8。，12◎，16。，20。，25◎，30◎
4。
0 10 20 30 40 50
シヤヘイ率㈱
の7種とし，圃場面から法面までの勾配を想定した．
図一1 流出土量とシャヘイ率の関係
（降雨強度15mmlm1n）
以上で述べたソヤヘイ率，降雨強度，および傾斜度の
それぞれの場合について，実験を行ない，降雨によって
流出する水量，および土量（侵食土量）を測定した．な
お，流出土量は，ポリ容器内に流出した土を採取し，そ
の絶乾重量を計測した．
3．実験結果と考察
本実験は，農地表面を遮蔽することによる土壌侵食抑
制効果を追求することに主眼をおいているから，結果的
30
傾斜度
30。㊧
流
出
土
量
㈹）
20
◎
◎
0o
には，侵食初期の雨滴侵食に対しての効果を検討するこ
とになると考える．従って，シャヘイ率と土壌侵食量の
関係を実験的に確かめるとともに，遼蔽による雨滴エネ
．ルギーの軽減効果について考察することにした．
10
⑯ ⑮
31シャヘイ率と土壌侵食量
80
土壌侵食量は，それぞれ所定の降雨強度，傾斜度，お
8
よびシャヘイ率に設定された場合の土槽枠外に流出した
土の絶乾重量である．2種の降雨強度に対する流出土量
とシャヘイ率の関係を，傾斜度をパラメータとして，図
一1，2に示した．なお，この図において，煩斜度は，
0 10 20 30 40 50
シヤヘイ率㈱
図一2 流出土量とシャヘイ率の関係
（降雨強度25mm／mm）
一84一
島根大学農学部研究報告
第15号
つぎに，この遮蔽が，土壌侵食にどのようにかかわり
60
を持つかを検討するため，流出土量を流出水量で除した
濃度，すなわち，単位流出水量に対する流出土量に換算
して考察した．図一3は，算出された濃度とシャヘイ率
の関係を傾斜度4◎，20◎，30◎，降雨強度15mm／mm，
⑱
⑬ ω降雨強度m／mm
N
濃 50
度
2．5
傾斜度
（x10・29／
30。⑧
⑮
Φ
25m㎜／mmの場合について示したものである．両者は
40
直線関係を示し，シャヘイ率の増加に対して，濃度の減
Φ
121
Φ 1．5
少を表している．ここで，濃度をW，シャヘイ率をC
Φ Φ
とした直線回帰式を，図申の番号に従って求めれば下記
30。
⑧
2．5
Φ
30
O。
のようになる．
傾斜度降雨強度
mm／min
（1） 1V＝一〇．2470＋53，828 ブ＝O．887＊＊・・・… 30◎ 2．5
◎
◎
◎141
（2） 1V＝一〇．145C＋39，228 ブ＝O．840＊＊・・… 30o 1．5
20。 ◎
（5）！V＝一〇．1040＋ 8，062ブ＝0，749へ・・… 4◎ 2．5
（6） 1V＝一〇．079C＋5，524ブ＝O．882＊＊・・… 4◎ 1．5
1・ 4。⑬’
C：シヤヘイ率㈱
考えられ，全体的には降雨強度，傾斜度の増加に対して
図一3 濃度とシャヘイ率の関係
遼蔽の効果割合は多少大きく現われているもののその差
は顕著でない．このことは，遼蔽の効果が，土壌侵食に対
1500
傾斜絆
して同じような遠蔽の効果割合を表わすことを示してい
がら降雨強度，傾斜度の差によって生ずることがわかる．
2．5
01020304050
この直線式のこう配は，遮蔽の効果割合を示すものと
3．2 シャヘイ率と雨滴エネルギー
6）
白然降雨の雨滴エネルギーは，三原の方法などによっ
◎
51
16
㊥
㊧
（4）ムr＝一0，118C＋17，267ブ＝0，652 ・・20◎ 1．5
る。従って，土壌侵食量の差は，遼蔽によって抑制されな
1．5
◎
（3） W：一〇．0950＋32，255ブ＝O．920＊＊・・… 20◎ 2．5
4
雨
滴
2σ
30
エ
ネ
ノレ
ギユ000
降雨強度m／min
2．5
＼こ4
、＼2工こ＼
（J）
30’、ミぐ、、、
て求められるが，ここでば，模擬降雨の雨滴が，終速度
に達していないためつぎのような計算手法を用いて求め
、、、、、1．5
た．まず，降雨の発生面から，土槽の中点までの距離を
50
＼、
求め，ルンゲ・クッタ・ギル法によって空気中を運動す
る小滴の衝突速度を算出し，平均雨滴径（実測）より雨
10 20 30 40 50
シヤヘイ率㈱
滴1ケの質量を換算して，それぞれ雨滴エネルギーを求
めた．一方，1分間降雨量と平均雨滴径より雨滴1ケの
図一4
シャヘイ率と雨滴エネルギーの関係
1500
降雨強度皿m／min
2．5 シヤヘイ率％
体積を算出し，60分間に降った雨滴の個数を求め，この
個数と雨滴1ケのエネルギーから土槽面に与える総雨滴
エネルギーを算出した．シャヘイ率別の雨滴エネルギー
爾
滴
は，この総雨滴エネルギーと遮蔽されていない面積の割
エ
合から求めた．図一4に傾斜度4o，200，30◎の場合につ
ノレ
いてシャヘイ率と雨滴エネルギーの関係を降雨強度別に
0
2．5
15
ネ
ギ1000
（J）
1．5
・・’｝’・．’一一一一一一一一一一一．．」．．．．
示した．雨滴エネルギー算出過程から当然シャヘイ率の
一一一一老一一一一一一一一．．．．．坦．．．
増加とともに雨滴エネルギーは減少するが，降雨強度に
30
よって大きく影響されることがわかる．また，図一5
に，傾斜度との関係を示したが，傾斜度の増加に対し
て，雨滴エネルギーの減少煩向はみられるもののその程
500
ユ．5
・一一一一一一一一一一一一一一一一一一．一一且L一
481215202530
度は小さい．従って，雨滴エネルギーが土壌面に与える
傾斜度（O）
影響は30◎程度までは，傾斜度によって大きく変ること
図一5 傾斜度と雨滴エネルギーの関係
今尾昭夫：農地面遼蔽による土壌侵食抑制について
一85一
はないと考えられる．
以上の検討から，農地面の遼蔽に
粘土
度に大きく影響し，傾斜度に対して
は影響が小さいといえる．
33流出土の粒度組成
流出した土の粒度試験結果の1例
を図一6に示す．この図は，とくに
00＝801604020
よって，雨滴エネルギーは，降雨強
100
紬砂粗砂レキ
0．074 0，42 2．O棚π
〆
供試土
加80
積
通
過
シルト
0．005
1
圃場面（8◎）について，降雨強度の
大きい場合（25mm／㎜m）を示す．
！
〆
！
00・”流出土
〃
〃
〃
率60
㈱
1
〃
1
〃
1
〃
’
この図から，細粒部分より，むしろ
粗粒部分の流出がみられるが，この
傾向は他の場合にもみられ，裸地状
0．00ヱ
1）
態における流出土と異る点である．
0．01 ’ 0．i 工．0 3．28
粒径㎜
図一6 流出土と供試土の粒度比較
実験中の観察によれば，土の飛散部
分（細粒）が遼蔽物に附着し，下流への流出を抑制してい
たととが原因と考えられる．従って，マルチングの土壌
侵食に対する1つの抑制効果を示すものと考えられる。
される．
以上の点を明らかにしたが，本実験においては，作物
モデルを用いているため，実際の作物が栽培されている
農地との関連を明確に表現するまでには至っていない．
4、まとめ
今後，この点の検討が必要であると考える．なお，本研
農地面遼蔽による土壌侵食抑制効果について，作物モ
究は科研費の補助を受けたこと，および，学生諸君の助
デルを利用して実験的に検討したが，若干の実証的な所
力によることを付記して謝意を表する．
見が得られたと考えられる．その主な結果をまとめると
以下のようである．
1）シャヘイ率の増加とともに土壌侵食量は直線的に減
参考文献
1 USDA：PREDICTING RAINFALL EROSION
少する．
LOSSES＿Agu1detoconser∀at1onp1anmng
2）遼蔽による効果割合は，ほぼ等しい．
1978，1＿58．
3）遮蔽による土壌侵食抑制効果は顕著であるが，侵食
量そのものは，降雨強度，煩斜度に影響される．
4）シャヘイ率によって土壌面に与える雨滴エネルギー
は，直線的に変化する．
5）雨滴エネルギーは，煩斜度30o程度では，ほとんど
変化しない．
6）農地面遮蔽によって流出土の細流部分の流出が抑制
2 今尾昭夫：農土学会中国四国支部講演会講演要旨，
第32回、1977，73−74．
3．今尾昭夫：島大農研報，13．1979，134−138．
4．今尾昭夫：島大農研報，12．1978，131−133．
5．今尾昭夫：農土学会大会瀧演会講演要旨集，珊78，
66−67．
6．三原義秋：農業気象，∀⑪皿15，N⑰．＄，1950，6−8．
S胴㎜飯y
Th1s report1s exper1me皿ta1research on the s1tuat1on of s011eros1on to chang1ng cover rat1o
of the su㎡ace of s1oped−fam1and−mod．e1by crop mod−e1The farm1and＝mod−e11s s011tank of
0．42m w1dth，121皿1ength and O．09m d−epth A used．s0111s the weather1ng gramte s011ca11ed一
‘‘MASA” The crop mod−e11s smal1wooden p1ece of2．5×25c皿true square，and−c0Yer
rat1o are got by arrangement m1att1ce＿work on the su㎡ace of farm1and皿oae1．The farIn1and−
mode1on the s1oped tab1e ha∀mg seYera1c0Yer rat101s set und．er the ra1nfa11s1mu1ator．
The quant1ty of s011eros1on1s a vo1u血e of s011則nnmg out fro皿the farm．1a1nd皿ode1
The1皿am resu1ts are as fo11ows：
1）The quant1ty ofso11eros1on fro血co▽ered fam1and shows11neardecreasew1th mcrease
of cover rat1o 2）The effect1ve rate of co∀er1s near1y equ1va1ent，so the s011eros1on1s
affected．by ra1nfa11strength and．s1op degree of farm1and 3）The energy of ra1nfa11drops
g1y1ng on the su㎡ace of farmユand．are changed．by cover rat1o．4）The cover on the su丑ace
of farnユ1and contro1s the run−off of f1ne s011

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