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土壌中での物質の移動現象を考え予測することで土壌圏の保全に貢献する

　地球の表面を覆う土壌の厚みは、わずか数10cm〜数mにすぎません。しかし、そこは多くの動植物の活動の場であり、また有機物の無機化という全球的な物質循環にとって重要な役割を果たす場でもあります。そして何より、食料を生産する場として私達の生活になくてはならないものです。現在、持続可能な社会の構築が目指されており、この土壌圏で起こる 水・物質・熱の移動現象を理解することの重要性が注目されています。
　その１つに、水田や畑の土の中で起こる肥料成分の移動現象があります。過剰に施用された肥料が、土壌だけでなく地下水や河川、大気を汚染することはよく知られています。特に近年では、家畜糞尿などの有機性廃棄物の有効利用が進められていることから、有機性肥料を施用した場合の環境負荷を調べ、環境の汚染を防ぐ必要があります。有機性肥料の成分は、土の中で微生物によって分解され形を変えながら移動します。よって、この物質の移動現象が土の温度・水分量・水移動といった土壌の物理的条件とどのように関わっているのかを明らかにし、色々な土壌条件・気象条件の下でどのように移動するのかを予測することが大切です。
　そこで当研究室では、主に現場観測・室内実験・数値計算の手法を使って土壌中での物質の移動現象を考えています。現場観測では土壌中にセンサーを設置し、水分量・電気伝導率（土壌溶液の濃度を把握）・地温をモニタリングして気象条件等との関連を調査します（写真1 津波被害を受けた農地での塩分濃度モニタリング）。室内実験では、カラムに詰めた土の中での移動現象について、特定の条件との関連を調べます（写真2排水過程における土壌の酸化還元電位の変化を調べる一次元カラム実験）。数値計算では、現場観測と室内実験で得たデータを基に、各条件に応じた移動現象についての予測を試みます。このように、 土壌圏の保全への貢献を目的とした研究を行っています。