寛容積法（付・測定法の現状） −一 − ▼ 土壌の 5 相模造の測定法 …− 農技研 1．まえが美園繁き土壌の 5 相・固相・液相・気相の敵合せの状態を 5 相構造とよぶことにする。土壌の 5 相模造は，団粒構造や柱状構造などと同じように，土壌の構造上の性質の 1 つである。土壌の 5 瀬構造に関する試験研究払実容積法の利用によつて新しぃ分野を開き一定の発展をとげてきた凸実容積法は，土壌の全容積 Ⅴい全重量 Ⅶ ，其比重且とともに寛容横 Ⅴ を基礎量として土壌の物理的諸性質を測定する方法であつて， 5 鶴橋造の測定のみ把利用されるのではなし、か，容積法の利点をとカ入れてぃるので， 5 相構造の試験研究にとつてきわめて有効な方法である。この報告仏英容積の測定原理，装置，操作，仙般的な物理的諸性質を測定するための計算式売どにつぃて述べるとともに，実容積法の特長を明らか托する。同時に，土壌の 5 相構造に関する試験研究の発展のあとをたど少ながら，こむ分野の試験研究か囲場や土壌断面の 5 相分布を記述的に明らかにしてぃた段階から，美容横の導入によつて，それと全重量との相関を中心としながら，匡j場状態の 5 相構造の特性を構造量として追及する段階に入つており9 土壌国相と水分との相関を中心とするしっはば実体論的段階把入力つつあることを明らかにする。こうして 8実容積法と土壌の 5 相構造の量的夜測定法との関係を試験研究の発展の中で明らかにするとともに，土壌菌頼も水分も単純な物質系ではなく，それぞれに多くの構成要素ヤ運動状態の異なるものによつて組立てられてぃるので，今後の試験研究がよカ実体論的方向をたどるであろうことを検討する。 2．実容積法美容横 Ⅴ 三土壌 5 相の模型と物理的性質を L・めす用語とその内容を第 1 図忙しめす。実容積・は，固相と液相とのしめる容積のことであつて，土壌の実質部分の容積であるとぃう意床ではなぃ。土壌の 5 相模造につぃては，困相，液相，気相のそれぞれが対等の構成要素であり，土壌空気に重量表示がな h のは，われわれが大気圏の中で測定しているからである。全重量は固相と液相との重量和であるが，空気に重量が夜いとぃう意味では老ぃ。土壌空気は，土壌の風化生成作用ヤ植物の生育にとつてきわめて重要充実体である G 測定原理：実客席の測定に払ボイルの法則を利用する。温度一定のとき気体の圧力と容額 −2 5 − との積は一定値をしめし，通常の気体にも近似的に成立する 0 いま，第 2 図のような単一空気系に，温度一定の下で圧縮を加え，容積と圧力とを同時に変化苔せると，両者の変化の方向は逆になるが，圧力の変化量は容積変化量に比例し，容横の大きさに逆比例するロ 2 ツの空気系を第 5 囲のようにロ字塑の圧縮管に連結し，等圧の状態から同時に圧縮をおこなうと，もとの容積の小さぃものほど圧力の上昇が大きく意力， E 点附近で水面差を生ずる0 もとの容積が等しぃときは，圧縮終カ’ ◆ の状態でも両者の圧力は等しく，丑点で水面差を生じ夜 h o 実容積の測定には，このような 2 ツの空気系の同時圧縮を利用する。測定装置二装置は，第 4 ∼ 占図のように，試料亀測定管，圧縮管，操作ポンプおよび各コックからなカ，試料室系と測定管系とに 2 分され，両者は圧縮管を介して連絡され，平圧コックで同時把大気圧に開閉できる。 ○点調整：試料童に標準容積片を入れ気密にし，測定管の水位を標準容積と一致するよみにしてコック A を閉にする。微量測定管の水位を管のほゞ中央にしコック丑と平圧コックを閉にし金糸を気密にした後，工から E まで圧縮をおこなう。 E の附近で水面差を確認し，水面を工把もどし，全系を開にして微量測定管の水位を調整する。調整の方向払側の水面が高ぃとき上げ，逆のとき下げとなる。丑附近で微量測定管調整量は，臥点での水面差にほゞ比例する水面調整が終つたら再び全系を閉にし，圧縮をおこな h 操作をくカかえし，圧縮終ゎの位置 E で水面が等高を維持して静止すれば， 0 点調整を終る。圧縮管の水面を工にもどし，全系を開にした後，微量測定管の水面に滑尺の 0 日盛を合せて固定する。測定：試料童に試料を入れ，全系を閉に L て圧縮をおこな h ， E 附近での水面差を確認した後水面を工にもどし全系を開にする。 E 附近での水面差が大き h ときは測定管 A の，水面差が小さぃときは微量測定管 B の水面を調整する。調整の方向払圧縮管の水位の高h 側の測定管の水位を上げる。調整が終つたら再び全系を閉にし，操作をくゎかえし，圧縮終カのとき E 点で水位が等高で静止するまでつづける。圧縮管の水位が等高を維持して静止したら水位をもとにもどして測定操作を終る。測定管 A ， B の水面のよみをそれぞれ a ， b とすると，実容積 Ⅴ は Ⅴ ＝ a ＋ b となる。 1〕の値は， 1 0 0（㍊型の装置では 0 よカ上方が負，下方が正とな少， 2 0 0 0 比塾の装置では逆になる。実容積の測定の終つた試料は，直ちに全重量の測定に供せられ，第 1 表の計算式にもとづ h −2 4 − て物理的諸性質がつぎつぎと求められる。実客席法の特長：実容積法は匝傾状態の構造を維持した壇ゝ，一般的な土壌の物理的性質を統一的把測定することができる 0 同時に，容積法の利点をもつて h るので匝傾における問題に直接的な解答を用意し・これがまた 5 相構造を量として追及できる道を用意する。 5．土壌の 5 相構造の測定土壌の 5 相構造の試験研究は，土嚢断面や圏場状態の 5 相分布を測定し，第 7∼ 8 図のように表示する記述的夜段階からはじまつた G この時期の測定には必らずしも容債法が採用されてぃたわけではをく，固確率恥 P 水分率恥＝（ 1 一且a Sアニ 1 0 ロー P あるいは孔隙率 P の測定把も，真比重 d と仮比重且a ／且）．1 0 とを用 h 0 は水分重量から求める方法が採用されてぃた 0 また， 5 相分布の変化も 5 相相互の関連としてではなく，主として孔隊内の水分と空気との相互関係を重視して h た。実容積の導入によつて， 5 相構造の状態が直角座標上の点（恥 Ⅴ ）によつて表示されるよう把なると，当然， 5 相構造ある h はその変化の定量的，かつ法則的を追及がはじめられた。全重量 W と美容横 Ⅴ との相関を中心とする研究はその 1 例である。第 9 図にしめされて h るように，通常，鞄場状態では両者の相関は直線で表示できる。このことから回帰係数 m ぉよび常数項 C は構造変化の特長をしめす量であるとh う意味で構造量として提唱盲れた。ところで， Ⅴ 己 m W ＋ c の直線相関が成立すると，第 2 表のように固相率と水分率との相尉が形式的にみちひき出せる凸それを， M せ＝ m ′ sT 重且を媒介として，第 2 表のような関係がある0 ＋ C ノとすると， m とがとの問に私形式的にみちひき出された加兵比の物理的な内容は・全面的には検討されてぃな h が・ 5 相構造の中での即日と液相との相互関係を表示するものとして，重要な意味をもつてぃる。例えば，材＞ ○ とすると，固確率の増加は水分の増加をとも覆うことを意味し，固相率の増加が粗孔隙の減少，毛管孔隙の増大，空気率の減少，水分率の増大をともなつてぃることを意味する。実験例を第 1 0 ， 1 ＝図に示した。また，加＜ 0 とすると，固相率の増加は水分率の減少をとも覆うことを意味し，それ把は第1 2 区旭ように固相率は比密約小さぃが飽和に近 h 湿田の例と，囲相率は大きく，緻密になつて h る乾田スキ床の例（第 1 5 図）とがある。 7花′＜ 0 は， m ＜ 1 ／且をともなつてぃるので，全重量と実容積との相関の程度は一般に低ぃか，あるいは認められなぃ場合が多 h 。このように仇・ガあるぃは検討は十分におこなわれてぃなぃか， C ， C ′ は土壌の 5 相模造の性質を表示する構造量とすることが可能である。 −2 5 − 構造量として払ぃま述べたも（かの外に実比重血，分布郎 5 水分【増額率蜘／S v 夜どが凍唱されて h るが，その物理的孜意義は今後の研究によつて明をLか圭てされるであろう凸土壌の綿棒造に関する研究が 9 全重量と実容積との相即沖 L 、托し凌がら9 固相率と水分率との相関を中心とする分野に発展していつた経過恵みると，この研究が実体論的段階把入力っっぁることをしめしてぃる 0 ぁるし，土塊水分も重力水もちろん，土壌の固相は有機軌無機物を含む複雑な物質系で毛管水，膨潤水，吸湿水夜ど，その状態によつて性質の異なるものを含んで h るから，決して単純な実体では帥が 5 相構造の構成単位であるという意味では実体論的夜取扱ぃを可能にする凸この方向をさらに進めてぃるのが丹原，栗原氏の研究で少針 4 区他その 1 例である 0 1 0 0 CG の試料円筒把握々の充填密度で土壌を充填し，そのま壇の状熟 2．7 ， p 甘 4・2 アサ 1・ 5 ， P 甘の状態でさ固相室と水分峯との相関を求める凸試料採取のまゝの状態では両卦か相関は直線で示濱れるが，叩・ 1 5 で払固相室のある値を境にして両者の相関は正から負にかわる。？甘 2・7 ではフ固相率がある値までは正の相関をしめすが，それよカ大きな園相率の範囲で払水分率はほゞ一定忙たゎヲ叩・ 4 2 で払固相率のある値をこえるとタ副雇係数に若干の変化はみとめられる D が，全体を通じて正の相関が維持される口相関にこのような変化を生ずる即日率の値払土性によつて変化し，腐植含量の多 h 表層士では 9 その下層土よ力も小雀な値をしめす 0 これらの実験繚果払多くの興味ある事実を L めし，今後の検討によつてその内容も豊新なるであろうが，少くとも，固相率と水分率との相関をしめす量が， 5 相構造の特長をしめづ構造量となカうることなしめすとともに，実体論的な研究が今後も必要であることをしめし1 ぃる。5 相構造に関サる研究の将来の発展払このよう夜実体論的な分野の掛ヒを 1 つの万別するであろう。固相室と水分率との相関を中心とする研究から，水分一画相率 M v ／ S v が構造量として採月できるかどうかの検討がはじまつてぃる白水分一固相率払此と払これまで広く利用されて h た含力兵比重のみの逢ゎであるが，前者は容積法にもとづき，後者は重量法にもとづぃて蕃用されている量である 0 ー2 ムー早成叫 C亡き Cこチ C亡曾 CC 井野書雛卓軋 C C 〆〆〆〆メ・ぶy M ， ∧ H 〆まよノか，昌博 Ⅴ ゝふ間1 丸占 ∇；門馬 ■ 払謹ぎ常鼻孔土鳩九九 P ＝ C o 如上．（￣「＝ rβ死点f 鼻息村三三モーモと） iド満 RⅥ アマ礪丸堤締り一 E l V■ く Ⅴ ； R ．唱】一 l ！ P．， V （？十ム p T 〈〉∇ ＋ムⅤ き＝わ硯 d ヱ p・ム ∇ ＋ Ⅴ 血甲寸 △ p・△ ▽ ＝ 0 甘〉下l A V △P ＝一戸△Ⅴハ Ⅴ 川 Ⅴ ，．A ∇ ；く△ Ⅵ Ⅵ＞ V l 〃ヒモ下く n ．ム Ⅴ ．〉ム ∇ 二 Ⅵ＝ Ⅴ ．， ▲ t 図2 R＝ R 単一空気系図3 ．A マこ＝ A V 一 2 空気系図5 大型寛容積測定装置一汀叩り打 ■ 頚 −叩旦虐レn 且世・ ▲ U 子ゼ’ け︼︳t 旦功一世 Jt 榊一且乎・一也出一皿一亨血一柳一二▲ 耕朝生． ■ ■ ミ ▲‖ kr 世も Hl一彷 H∧ 瑚やi 閃6 ？A 大雅突容稲測定装 f琵の柄造． ● 米 1 †† 紬細面言缶切由争 ‡化ふ＝ Ⅵ ノⅥ ・10 8 M rニ Ⅵ ／Ⅵ・柑0 の含水 M ．＝ V l Ⅵl＝ 10 0 −Ⅴ 乎軋帝 ∧＝ Ⅴ ． ∧＝ Ⅵ ／Ⅵ・TO O 丸吐東棟 P ＝ Ⅵ 一Ⅵ Q ア＝アオ（九ソん 8 ノA 亡よ I ＝ M Y h ‡ 宕＝ Q パ 0 乞＝ F M ，J Q ．＝周癖すヰ 5 ＝甘一M p 九九 Q ．＝血ん礼鹿．史且 H ＝ Ⅵ／P ・】加＝H ，／P・】0 0 ぇ札且 ∪＝ Ⅵ ／ト伽＝八／ P ・ l D 亡〉 Q ．＝ム九九紫比七一ナ札メ l ．1 ＋托す】（「 1 ご・一江 ≠ J 〆−＝官／ F l森 ●〃 ‥妄：拒 i ♂ ，転串 ○仰も∠≡ Z 豆52 ＼ヱ月ん︰ ■ リ 1 島中書○ J0 、態／＼′×瓢ヽ7主〆＼㌘V ＞ →女 d 、 ′ ￣。・、 ■＼節戎驚7て7＼＼一茂芝㌍述よ／＼7▽∇雫／＼／＼／＼／＼＿タカl虫網き ′牛 ▲ J■ ′ 〟 5′ サー九ム環 1 牲．0 碑租姻 1 壌 ▲希書皇t廿i 蕗、a 阿7 lH （M ● J O ヰ￠（k ＝川 l 斗親水書仙 l ．九亡兄】火，か食卓 M ＝ Ⅵ l 仁： j Q ＝写れ ‘h 請書稚ア＝川ロー Ⅵ ア＝ア／Ⅵ・】 00 †もー−−− 1・〆＝ l 甘 − Ⅴ ）ハ Ⅴ ＿ M ）＝甘 ′伸一M 〟 0■ ト（官 − Ⅴ り上月里見東泉 Ⅶ ＝ Ⅵ−Ⅴ 乱舞牢学 J ＞＝ Ⅵ 丸木阜濾 Ⅵ ＝丁 −Ⅵ 丸ふゃ甘 ∇こ＝】 00 符七† 斗土 J矧研面の 3 相分：布血中相ふ甘土岐 l わ血岡8 加土塊の 1 椰分布全重量と実容積，世相率と水分率との相関関係ー V 托 −− マ＝札甘＋亡 Ⅴ．＋ Ⅵ ＝ l td Ⅵ ＋ Ⅵ ）＋亡せへ息・載 Ⅵ ＝ tl よ一＝ハ l−1 卜中一ハト I l ヘヘ n ．＝ゴミ．十仁一／て ♪ ちぜ＝ t l d − ‖ ／l l 一札 l ． C 一＝【／‖ − 1 1′ 〉くク：●こ・、ミ。叶 l ＝（け山ハよ＋ t l ．ゝこ表ク C ＝ C −くノーいハ J ＋甘） ■ ＝ムⅤ ね甘＝ト ll ト＝▲吋 IJ ▲Ⅵ ＋屏】l 一0 0 ＝ 0 全章号叫国9 1 ヱ○ 【】J 甘一＝ Ⅰ 〟全重量と乗客積との相関，鉾田火山 l l 十 t′ − 】】▲W ：ポ＞O A Ⅵ ＞ロ，▲Ⅵ ＜￠；； J〉リ ∠ ＞札灰土壌，表層土 ∠れ＝甘／V 8 ＝ t仇イ Ⅴ ／甘＝ Cot l J q 0 J ぜ丁子 ′ M、 ′ † ヰg ● 米〃 ′ ヽ J J 田丸い官土一塩（重昂土）固相率と水分率との相関使丁良古リブ♂ 測 ∧ しハU 図 10 車 J L 計︳ ♂ 〃T 僻﹁ ▲ ● ソ〃〃 ′︺丁ヽ‘ 相 ∨ ㍉r．も〝・齢 P 4 年乍j 包 ′ん ○ 李 ∫∴浅 ⋮ ∵叫、がノ伊〃ム √ A Ⅵ ＋血Ⅵ り A Ⅵ ＞ロ，ムⅥ ＞0 ； Ⅰ ＞札＞〟一斉げ M′ ￣● ＼ †心．へ ′て：＼＿／木〃‘ ・、．ノーーノ＼● ● 一 ▲ ￣＼介、。′′ 、、 ∠二、＼辛J J 知 M l 和 b 月j ￠ 7 11 ♪ ▲ 甘水泳プこ／ 8＼ 9−一メ！ニ曾ニ ℡ n が小 j p 叫磯田犬山果土石l 鳩砧乍せ．り M→ 水骨ヰ．／ ’ ＼・・㌦一卜●／・・一 − ￣ ′￣ ■ 、＼、．叩ト● ＼．／／ワ可 M 】 80 ー■ − ほ・咤 l 一エ骨り0 ノン；ヽ占 rノど叫■ T− ーー。−−一考且丘 7Kム ○ ♭b ∫○ ＿＿上月 j 図1 1 け山l打土土壌．〔膚組付孝穴）い ′鐸ら汚土壌の圧縮と保水性帥 − − Mv ＝ − ￠．さ 5 托 − A 且＝もさ − 十王 † き．3 0 ．0 ． ∼さ I † ホ令垂T 一 A J ／研一＝仇 I j ■● ㌦． ∼ ＝＝ † ：■ t■ l I t ● 書 i● ●1け土 I ∼ t0 I 0 文書＆ lトさ● ● ● ● ▲ ●∼ 滋急 J塊ガー｝ ● ヱ ▲専】抽挿 J O J 丘 ■′ ∫ ● l 血書l 中図1 2 ∫ ∫〃 ∫ 古γ ・・・一鴻の巣湿田土壌の固相率と水分率との相関 ■○ ・− M 1 ．印 M ，ニー l．tも1 5 ．十 l 叫．†さム丘＝王仇ヱヱ牛水甘ヰ丁 ● 一ふ ▲れ／れ＝￠．ヱI r l．． M ．＝仇 †∫ 叫 8 ‘ ∫∫ ○ l l ▲ 屯軸王園1 3 キ尊宅争 S 一切● 宙六書東玉井乾田土壌の固相率と水分率との相関（スキ床）取付 1】り十王か咋吼・●・ゆI ． −●d I 作純一卜叫 −● 叫叶仏ヽ、＼カサ；● ル ■ 水ヽ心 ●メ ■ ル沖′／ル什押叫．一4 吼一●叫・奄ム． − −− − → 因⊥4 屯 t一置け目率と水分率との相関（愛媛農試，丹原）