結論から言うと、土の水はけは、雨や灌水で入った水が、土の粒子の間にある孔隙へ入り、重力や水分の差によって下方・側方へ移動できるかどうかで決まります。とくに重要なのは、孔隙の大きさとつながり方、砂・シルト・粘土の割合、団粒構造、締め固まりや耕盤の有無、地下水位です。大きく連続した孔隙が多い土では水は移動しやすく、細かな孔隙ばかりだったり、途中に水を通しにくい層があったりすると、水はけが悪くなります。
「砂は水はけがよく、粘土は悪い」と説明されることがありますが、実際の水はけは粒子の大きさだけでは決まりません。同じ粘土質の土でも、団粒や亀裂が発達して大きな孔隙が連続していれば水が抜けやすくなります。一方、砂が多くても下層に締め固まった層があれば、水がそこで滞留することがあります。土の水はけは、土全体の「水の通り道」の仕組みとして考える必要があります。
土の水はけとは何を意味するのか
日常的にいう「水はけ」は、雨のあとに地表の水が早く消えるか、土の中に余分な水が長く残らないか、といった性質を指します。土壌学では、これに関係する性質として浸透、透水、排水を区別して考えます。
- 浸透：地表の水が土の中へ入ること
- 透水：土の孔隙を通って水が移動すること
- 排水：余分な水が根のある層などから外へ除かれること
地表から水がよく染み込んでも、下層に水を通しにくい層があれば、その上に水がたまることがあります。逆に、下層の透水性が高くても、表面が踏圧や雨滴で締まり、水が入りにくくなっていれば地表に水が残ります。そのため「水はけのよさ」は、表面だけでなく土壌断面全体で決まります。
水は土のどこを通って動くのか
土は固体の粒だけで埋め尽くされているわけではありません。砂、シルト、粘土、腐植などの間には無数のすき間があり、これを孔隙と呼びます。
雨が降ると、まず空気が入っていた孔隙へ水が侵入します。その後、水は重力や水分ポテンシャルの差によって、より低い場所や乾いた場所へ移動します。USDA Natural Resources Conservation Service（NRCS）は、飽和した土の水の通りやすさを表す飽和透水係数について、孔隙の分布、連続性、大きさ、形が大きく影響すると説明しています。
ここで重要なのは、孔隙の「量」だけでなく大きさと連続性です。大きな孔隙が上下につながっていれば、水は比較的速く通過できます。孔隙が多くても、そのほとんどが非常に細かかったり、途中で途切れていたりすると、水の移動抵抗は大きくなります。
大きな孔隙と小さな孔隙では役割が違う
土の孔隙にはさまざまな大きさがあります。大きな孔隙は一般に水の移動や空気の出入りに重要で、小さな孔隙は水を保持する働きに大きく関係します。
大雨や多量の灌水で土が十分に湿ると、大きな孔隙に入った水は重力によって下へ移動しやすくなります。その水が抜けたあと、大きな孔隙には再び空気が入ります。一方、小さな孔隙では毛管力や粒子表面への吸着によって水が残りやすくなります。
このため、植物に適した土では「水をすべてすぐに流す」だけでなく、余分な水を排出しながら必要な水は保持するという両方の働きが必要です。水はけと水持ちは完全な反対概念ではなく、大小の孔隙がバランスよく存在すれば両立します。
砂の多い土はなぜ水が抜けやすいのか
砂はシルトや粘土より粒子が大きいため、砂粒が主体の土では粒子間に比較的大きな孔隙ができやすくなります。大きな孔隙では水の流れに対する抵抗が小さいため、重力水が下へ移動しやすくなります。
USDA NRCSのSoil Survey Manualでも、大きく連続した孔隙は小さく不連続な孔隙より水を通しやすく、一般に砂質土は粘土質土より飽和時の透水性が高い傾向にあると説明されています。
ただし、砂質土は水が抜けやすい分、乾燥もしやすくなります。細かな孔隙や粒子表面が少ないため、植物が利用できる水や養分を保持する力が小さくなりやすいからです。水はけが非常によいことが、必ずしもすべての植物にとって理想的とは限りません。
粘土の多い土はなぜ水が抜けにくくなりやすいのか
粘土粒子は非常に細かく、粘土の多い土では細かな孔隙が多くなります。小さな孔隙では水と孔隙壁との相互作用が強く、水がゆっくり移動するため、一般には砂質土より透水性が低くなりやすい傾向があります。
また、粘土質土は濡れると膨らむ種類の粘土鉱物を含むことがあり、孔隙が狭くなって透水性が低下する場合もあります。
しかし、粘土が多いという理由だけで水はけが決まるわけではありません。粘土質でも、乾燥による亀裂、植物根の跡、ミミズの孔、団粒間の大きな孔隙などが発達していれば、それらが水の通り道になります。農林水産省の資料でも、土の透水性は孔隙の大小や連続性、腐植や粘土含量などによって決まるとされています。
団粒構造があるとなぜ水はけと水持ちが両立するのか
土の粒子が腐植、粘土、微生物がつくる物質、植物の根などによってまとまると、団粒と呼ばれる小さな塊ができます。
団粒構造が発達すると、団粒と団粒の間には比較的大きな孔隙ができ、団粒の内部には細かな孔隙ができます。大きな孔隙は余分な水を流し、細かな孔隙は水を保持するため、排水性と保水性が同時に高まりやすくなります。
農林水産省の有機農業に関する資料でも、団粒構造の発達した土壌では「水はけが良くて、水持ちが良い」という性質が成り立つと説明されています。農研機構も、団粒構造が発達した土では間隙構造が複雑になり、保水性や水分移動特性を理解するうえで重要だとしています。
土が締め固まるとなぜ水はけが悪くなるのか
農業機械の走行、踏圧、過度な耕起などによって土が圧縮されると、粒子の間の孔隙がつぶれます。とくに水を速く通す大きな孔隙が減ると、浸透や透水が遅くなります。
USDA NRCSは、土壌の締め固めによって孔隙の大きさが減少し、浸透能力が低下することを説明しています。さらに、強い雨滴によって表面の団粒が壊れ、細かな粒子が孔隙をふさぐと、地表に薄い密な層が形成されることがあります。
農研機構の研究でも、団粒が不安定な土では降雨後にクラストが形成されやすく、そのクラストの透水性が低くなることが示されています。つまり水はけは、深い場所だけでなく、わずか数ミリの表面構造によっても大きく変わることがあります。
耕盤や不透水層があると水はどこへ行くのか
地表の土が柔らかくても、その下に硬く締まった層があると、水はそこで通りにくくなります。農地では、同じ深さを繰り返し耕起したり、重い機械が走行したりすることで、作土の下に締まった耕盤が形成されることがあります。
水が上から入り、下層で通過できなくなると、その境界より上に一時的な滞水が生じます。表面だけを見ると水が染み込んだように見えても、根の周囲には長時間水が残る場合があります。
農林水産省は、透水性の改善策として深耕による耕盤破壊や暗渠排水などを挙げています。これは、水の通り道を土壌断面の途中で途切れさせないことが排水に重要だからです。
地下水位も水はけを決める
水はけは土そのものの透水性だけでなく、地下水の高さにも左右されます。
地下水位が浅い場所では、下からすでに水で満たされた層が根域の近くまで存在するため、雨水が下へ抜ける余地が小さくなります。大雨のあとには地下水位がさらに上昇し、根の周囲の孔隙が水で満たされやすくなります。
農林水産省は、地下水位が高くなりすぎると根域土壌の空気量が少なくなって作物生育を害するため、高畦、暗渠、明渠などの排水対策が必要になる場合があるとしています。
そのため、水はけを判断するときには「表土が粘土質か砂質か」だけでなく、地下水位や地形、下層土まで確認する必要があります。
同じ土でも場所や条件で水はけが変わるのはなぜか
同じ地域や同じ種類の土でも、水はけはいつも同じとは限りません。水の通り道は、土層の深さ、踏圧、地形、雨の降り方、造成履歴などによって局所的に変わるからです。
たとえば、同じ圃場でも農業機械が何度も通る場所では土が締まり、大きな孔隙が減って水が入りにくくなることがあります。表面の土質が似ていても、下層に耕盤や粘土質層がある場所と、砂礫質層へつながる場所では排水の速さが変わります。
また、弱い雨なら十分に浸透できる土でも、短時間の強雨で降雨量が浸透能力を上回れば、地表に水がたまったり流出したりします。長雨で土がすでに湿っている場合も、新たな水を受け入れられる余地が小さくなるため、一時的に水はけが悪く見えることがあります。
造成地では、切土部と盛土部で地下の土層構成や締め固まり方が異なるため、近い場所でも水はけに大きな差が生じることがあります。つまり、水はけは土の種類だけでなく、その場所の土壌断面と水の供給条件がどう組み合わさっているかで決まります。
なぜ水が多すぎると植物に問題が起こるのか
植物の根は水を吸収しますが、同時に呼吸のため酸素も必要です。土の孔隙が長時間水で満たされると、空気が追い出され、酸素が根へ届きにくくなります。
酸素が不足すると、根の呼吸や養分吸収が低下し、根腐れなどの障害が起きやすくなります。また、土の中の微生物反応も変化し、酸化状態から還元状態へ移ることで、窒素や鉄、マンガンなどの化学形も変わります。
したがって排水は、単に地面を乾かすためだけではありません。根の周囲に空気を戻し、植物と土壌生物が活動できる環境を確保する仕組みでもあります。
水はけが良すぎることも問題になる
水はけは良ければ良いほどよいわけではありません。砂質土などで水が速く抜けすぎると、根が利用できる水が短時間で減り、乾燥しやすくなります。また、水に溶けた硝酸などの養分が根域より下へ流亡しやすくなる場合もあります。
農林水産省の資料でも、排水性には「悪すぎる場合」だけでなく「良すぎる場合」もあるとされ、水田では透水性が高すぎる漏水が問題になることがあります。
つまり理想的な土は、雨水をただ速く流し去る土ではなく、余分な水を抜きつつ、植物が必要とする水を保持できる土です。
水はけを左右する条件を整理すると
- 砂・シルト・粘土の割合
- 孔隙の大きさと連続性
- 団粒構造の発達程度
- 土壌の締め固まり
- 耕盤や硬盤など低透水層の有無
- 植物根やミミズなどがつくる孔の存在
- 腐植や有機物量
- 地下水位の高さ
- 地形や斜面の位置
- 表面クラストの有無
- 降雨の強さや直前の土壌水分
- 切土・盛土など造成履歴
農研機構が公開する全国の土壌物理特性値でも、土壌の保水性や飽和透水係数は、粘土含量や有機物含量、土壌の種類によって大きく異なります。水はけは一つの数字や一つの材料だけで説明できる性質ではありません。
土の水はけを改善する仕組み
水はけを改善する方法は、原因によって異なります。
表面が締まっているなら、表層の構造を改善して水が入りやすくする必要があります。下層に耕盤があるなら、深耕やサブソイラなどで硬い層を破砕し、水が下へ通る経路をつくる方法があります。地下水位が高い場合は、明渠や暗渠によって余分な水をほ場外へ排出する仕組みが必要になります。
また、有機物の投入や植物根の働きによって団粒構造が発達すると、大小の孔隙が増え、透水性と保水性の両方が改善される場合があります。農研機構の緑肥利用資料でも、有機物増加による団粒形成が気相率や透水性の改善につながることが示されています。
ただし、粘土質だから砂を少量混ぜれば必ず改善する、というような単純な方法ではありません。土性、構造、排水路、地下水位など原因を見極めて対策する必要があります。
土の水はけの仕組みをまとめると
- 雨水はまず地表から孔隙へ浸透する
- 土中では重力や水分ポテンシャル差によって水が移動する
- 大きく連続した孔隙は水の主要な通り道になる
- 小さな孔隙は水を保持する働きが大きい
- 砂質土は一般に大きな孔隙が多く、水が抜けやすい
- 粘土質土は細かな孔隙が多く、水の移動が遅くなりやすい
- 団粒構造は排水性と保水性の両立に役立つ
- 締め固めやクラスト、耕盤は水の通り道を減らす
- 地下水位が高いと、土が透水性を持っていても排水しにくくなる
- 強雨・長雨・造成履歴・局所的な踏圧などでも水はけは変わる
- 水はけは良すぎても悪すぎても植物に不利になる
つまり、土の水はけは「水がどれだけ入るか」ではなく、土の中に入った水が、大小の孔隙がつながった経路を通って根域の外へ移動できるかどうかで成り立っています。粒子の大きさ、団粒、孔隙、締め固まり、下層土、地下水位に加え、降雨条件や造成履歴も組み合わさって、水の通り道と水を保持する場所の両方をつくっているのです。
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