水を通しやすいことと、水をまったく保持できないことは同じではありません。土の中には大きさやつながり方の異なるすき間があります。水が流れやすい通り道と、水が残りやすい細かな場所を分けると、水はけと保水の両方を考えられます。
土の粒が集まってできた小さなかたまりを団粒といいます。団粒の間と内部などに異なるすき間があることで、排水性と保水性が両立する土もあります。「通すか、ためるか」の二択だけで土を評価しないことが出発点です。
土の重さだけをそろえればよいか
二種類の土へ同じ量の水を注いで、下から出る水を比べる実験を考えます。土を同じ100gずつ用意しても、それだけですべての条件がそろうとは限りません。粒の詰まり方や密度によって、容器内での高さが違うことがあるからです。
水の通り道の長さや断面積が変われば、通過する時間も変わります。比較したい性質に合わせて、容器の太さ、土の層の厚さ、詰め方、初めの湿り気、注ぐ量と速さを決めます。「同じ重さ」と「同じ体積」のどちらをそろえたかも、記録に残します。
押し固める強さを変えれば、同じ土でもすき間のつながりは変わります。粒の種類だけの違いを調べるつもりが、詰め方の違いまで比較していないか、図の横に条件を書き込んでみましょう。
最初の一滴と、全部の水量は別
下から最初の一滴が出るまでの時間は、水が通り抜け始めた時刻です。一方、十分に時間がたった後に集まった水の量は、ある時点までに外へ出た水の総量です。どちらも水の通り方に関わりますが、同じ量を測ってはいません。
早く一滴が出た土が、最後には最も多くの水を出すとは、記録なしに決められません。細い流路だけを先に通る場合など、内部の状態が関わるからです。また、五分後の量と一時間後の量を、待った時間を無視して比べることもできません。
例題1：土に残った水を収支で求める
初めの水分を無視できる土の模型A、Bへ、それぞれ100mLの水を入れました。同じ待ち時間の後、排水としてAから65mL、Bから40mLを集めました。蒸発、漏れ、容器への付着は無視でき、上面にたまった水は残っていないとします。土の中に残った水はそれぞれ何mLですか。
答え・解説：Aは100−65＝35mL、Bは100−40＝60mLです。入れた量から、外へ出た量を引きます。この時点で土の中に残っている量はBの方が多いと読めます。
ただし、これだけでBの方がどんな植物にも向くとはいえません。水が残る位置や状態、根への空気の供給、養分なども植物に関わります。また、排水がまだ続いているなら、この数字は待ち時間までの値です。いつ測ったかを外して「土の能力の固定値」にしないことです。
例題2：水面に残った分を引き忘れない
模型Cにも100mLを注ぎ、同じ時点で排水を30mL集めました。しかし、土の上には20mLの水がたまっていました。ほかの水の行き先を無視すると、土の内部に入って残っている水はいくらですか。
答え・解説：100−30−20＝50mLです。100−30＝70mLは、土の内部と、土の上の水を合わせた量です。「排水されていない水」をすべて「土の中に保持された水」と呼ぶと、二つの場所を混ぜてしまいます。
図では容器の外、土の内部、土の上という三つの場所に枠を付けると整理できます。水が見えなくなったから消えたと考えず、どこへ移ったかを、測れた量から順に埋めていきましょう。
粒の大きさだけで決めつけない
砂と粘土を比べる説明は、土の性質を考える入口になります。しかし、実際の土は粒が混じり、有機物を含み、生物が作る通り道もあります。団粒がある土と、粒がばらばらで詰まった土では、粒の材料が似ていても水の動きが異なることがあります。
色が黒い、さらさらしているという見た目の説明と、透水性の測定結果も分けておきます。色は水の通り道の大きさを直接測った値ではありません。実験条件と測った項目をそろえて、そこで得られた範囲の結論を書くことが大切です。
土の図を見直すときは、粒だけでなく、粒の間の空間にも目を向けてください。空間には水だけでなく空気も入ります。「土は固体のかたまり」という見方から一歩進むと、水を通しながら残すという、一見反対に見える働きを説明できます。
細いすき間の水の動きは毛細管現象、土の粒と水の関係は液状化の仕組みともつながります。
土を入れない空の容器にも同量の水を通すと、容器や底の網に残る水を見積もれます。土の試料から出た量だけを見ていると、実は器具の違いで排水量が変わっている場合があります。器具の影響を確かめる比較を加えることで、土の内部へ残ったという説明に必要な根拠をそろえられます。