光ファイバー「聴診器」、農地の土壌水分変化をリアルタイム監視

土壌の水分状態は農業生産の基盤であり、作物の生育状況と最終的な収量を左右する。中国科学院地質・地球物理研究所などの研究チームは、分布型光ファイバーセンシング技術を活用し、土壌の「聴診器」を開発した。これにより、農地における土壌水分の変動を分単位でリアルタイムに監視することに初めて成功し、異なる耕作方式が土壌の健康に与える影響を理解するための新たな視点を提供している。関連成果は20日、「サイエンス（Science）」にオンライン 掲載された。科技日報が伝えた。

研究チームは新たに「土壌動的毛管応力」モデルを提唱した。論文の筆頭著者兼連絡著者である中国科学院地質・地球物理研究所の施其斌副研究員は、「土壌を単なる粒子の集合体として捉えるのではなく、多孔質媒体とみなすべきであり、その孔隙構造は水循環を維持する『毛細血管』のような役割を果たしている」と説明。このモデルにより、光ファイバーで取得した観測データはCTスキャンのように、土壌深部の孔隙ネットワークの特徴を鮮明に再現できる。

この技術はまた、異なる耕作方式が土壌に残した改良の痕跡を「診断」することも可能だ。従来のように頻繁に耕起が行われる区域では、光ファイバーのデータから、短時間の降雨でも水分が表層に滞留して浸透しにくく、その後急速に蒸発・散逸する様子が確認された。同時に、農具による強い圧力が浅層土壌の毛管吸水作用を加速させ、水分の流失を一層悪化させる。一方、不耕起または人為的干渉の少ない土壌では、水分が速やかに下方へ浸透・蓄積され、スポンジのように作物の根系へ安定した水を供給する。

施氏は、「この研究は地震学の観測手法を巧みに農業科学へ応用したものであり、植物と土壌の相互作用を理解する新たな視点を提供している。今後、光ファイバーセンシングとAI（人工知能）技術を組み合わせることで、広範な農地における土壌水分状況の高精度かつリアルタイムな監視が可能となり、節水型農業や精密管理の推進に向けた確かなデータ基盤となることが期待される」と語る。（編集YF）

「人民網日本語版」2026年3月23日