水と風による土壌侵食

土壌侵食とは、水や風によって土壌粒子が剥離・運搬される現象であり、肥沃な表土を剥ぎ取り、土地を劣化させる土地利用によって著しく加速される自然のプロセスである。

Definition

土壌侵食とは、土壌粒子が土壌塊から剥離し、移動する水や風のエネルギーによって運び去られるプロセスであり、侵食された物質の剥離、運搬、最終的な堆積を含む。

Scope

このトピックでは、雨滴の衝撃、シート侵食、リル侵食、ガリー侵食を含む水侵食のメカニズム、および跳躍、浮遊、表面クリープによる風侵食のメカニズム、侵食速度を左右する要因、自然の地質学的侵食と人間活動によって加速された侵食の区別について扱う。これは土壌保全が抑制しようとする問題である。

Core questions

• 水侵食において、雨滴の衝撃と流出水はどのように土壌を剥離・運搬するのか？
• 風は跳躍、浮遊、クリープによってどのように土壌を剥離・運搬するのか？
• 水侵食と風侵食の速度を制御する要因は何か？
• 加速された侵食は自然の地質学的侵食とどう異なるのか？

Key concepts

• 雨滴の衝撃と飛沫侵食
• シート侵食、リル侵食、ガリー侵食
• 風侵食：跳躍、浮遊、クリープ
• 降雨侵食性と土壌侵食性
• 加速された侵食と地質学的侵食
• 堆積物の運搬と堆積

Key theories

ユニバーサル土壌損失方程式の侵食要因

長期的な水侵食は、降雨侵食性、土壌侵食性、斜面長と傾斜、被覆と管理、および支援策の積としてモデル化され、土壌損失を決定する制御可能な要因を特定する。

剥離と運搬の段階

侵食は、雨滴の衝撃または風のせん断力による粒子の剥離、地表流または移動する空気による運搬、およびエネルギーが減少する場所での堆積を経て進行するため、侵食の強度は剥離能力と運搬能力の両方に依存する。

Mechanisms

水侵食では、裸の土壌に当たる雨滴が粒子を剥離させ、表面を密閉し、浸透を減少させて、リルやガリーに集中する流出水を生成し、剥離した土壌を下流に運搬する。風侵食では、風のせん断力によって微細な粒子が浮遊し、砂サイズの粒子が跳躍してさらに粒子を剥離させ、粗い粒子は表面クリープによって転がる。被覆、表面粗さ、土壌構造、水分はすべて剥離と運搬を減少させるが、急斜面、激しい雨、強風、裸で凝集性の低い土壌はこれらを増加させる。

Clinical relevance

加速された侵食は、形成に数千年を要した肥沃な表土を、それが補充されるよりもはるかに速く除去し、生産性を低下させ、農業の持続可能性を脅かす。一方、侵食された堆積物とそれに付着した栄養素や汚染物質は、河川、貯水池、大気の質を劣化させる。

History

1930年代の北米におけるダストボウルによる壊滅的な風侵食は、土壌侵食を国家的な問題として認識させ、土壌保全機関の設立を促した。世紀半ばの研究では、ユニバーサル土壌損失方程式（Universal Soil Loss Equation）を通じて水侵食が定量化され、その後の統合研究では、加速された侵食が長期的な農業の持続可能性の文脈に位置づけられた。

Key figures

• Hugh Hammond Bennett
• Walter H. Wischmeier
• David R. Montgomery

Seminal works

• wischmeier1978
• montgomery2007
• brady2016

Frequently asked questions

シート侵食、リル侵食、ガリー侵食の違いは何ですか？

シート侵食は、地表流によって薄い土壌層が比較的均一に除去される現象であり、リル侵食は、流出水が小さな水路に集中し、耕作によって消去されうる場合に発生する。ガリー侵食は、通常の機械では横断できないほど深い、より大きな恒久的な水路を形成する。これらは侵食性の流出水の集中度が増すことを示している。

なぜ侵食は「スローモーション災害」と呼ばれるのですか？

土壌の形成は極めて遅く、数センチメートルを形成するのに数世紀から数千年かかることが多いのに対し、加速された侵食は数年から数十年で土壌を除去してしまう可能性があるためである。その損失は漸進的で気づきにくいが、人間の時間スケールでは実質的に永続的である。