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1 5. 18 水面蒸発 19 地下水位の上昇 河川 土水路の漏水 問題 水路の漏水による搬送効率の低下と湛水過湿害 土壌面付近の蒸発に伴って塩類集積が発生する 1

2 20 配水組織 末端灌漑組織 水源 ( 貯水槽 ) 送水組織 配水槽 自然流下方式 開水路 調整池 管水路 揚水機 P 農場内集水池 ( ファームポンド ) 配水槽方式末端灌漑組織 P 揚水機圧送方式 灌漑排水組織完成後の節水のために 維持管理面の強化 圃場レベルの監視体制の強化 圧力水槽方式末端灌漑組織 自然圧方式末端灌漑組織 日射 降雨 日射 降雨 土壌面蒸発 蒸発散 流出 水面蒸発 灌漑 集水エプロン 流出 タンク 浸潤 漏水 浸潤 第 4 図 タンク灌漑法 (tank irrigation system) 2

3 22 オクラ ( 陸蓮根 ) 多孔質瓶型地中灌漑 多孔質浸潤型地中灌漑 多孔質浸潤型ゴム管 23 水利用効率とは,1 リットルの水で何グラムの収量があるかを推定するもので, 作物生産に水が有効に利用されているかどうかの指標になるもの パクチョイ ( 白菜 ) 点滴灌漑 砂地 3

4 24 25 0.2 土壌水分量 (cm3/cm3) 再生紙被覆区 対照区的水分変化 0.1 深度 5 c m再生紙被覆区 深度 5 c m対照区 深度15 c m再生紙被覆区 深度さ1 5 c m対照区 0.0 3/5 3/6 3/7 3 /8 3 /9 3 /10 3/11 播種後日数 t (d) 4

5 26 実験条件 降水量 53.4mm/81d 蒸発散量 1.2mm/day 砂区 日平均灌漑水量 3.8 mm/day 蒸発散量 4.3mm/day シルト客土区 日平均排水量 3.0mm/day 日平均排水量 0.2mm/day 収量 9.3 kg/a 水適用効率 26.5% 97.0% 収量 19.5 kg/a 節水灌漑技術の現状 灌漑法には, 種々の方法があり, ボーダー灌漑, 畦間灌漑, センターピボット灌漑, スプリンクラー灌漑, 点滴灌漑の順に, 水利用効率は高くなり, その反面, 施設経費は高くなる センターピボット灌漑は直径が約 800 m の円形移動式の散水装置で 地下水を汲み上げて灌漑する 近年, 米国中央部のオガララ帯水層の地下水が枯渇して, 問題になっている 27 サイホンを用いた畦間灌漑 地表 ( ボーダー ) 灌漑 空から見たセンターピボット灌漑 散水 ( スプリンクラー ) 灌漑 野菜畑の点滴灌漑 センターピボット灌漑 ( 図世界の灌漑と排水 ) 5

6 河川水灌漑農業における節水技術 28 送水組織水源 ( 貯水槽 ) 開水路調整池自然流下方式 水面蒸発河川 用水路からの漏水を軽減することが 末端の圃場まで灌漑水を送るために 必要な節水法で 水路のライニングはひとつの大きな節水技術である 漏水 地下水位の上昇 写真ウォータロギング ( 湛水過湿害 ) 対策として, 水路のライニングが漏水防止に有効 搬送効率は, 土水路 50%, コンクリートライ写真用水路のライニング化による節水事業ニング80~90%, パイプライン95% 以上である ( 出典 : 河套錦綉 ) ( 写真提供 : 井上光弘 ) 7. 究極の節水灌漑法の確立 29 現在 乾燥地研究センターで試みている究極の節水灌漑法について紹介する 鳥取再資源化研究所が生成したポーラスアルファを土壌浸透抑制層として砂地圃場に設置し 多孔質浸潤型ゴム管を灌漑装置に採用してコマツナを栽培した この方法は, 乾燥地でも持続可能な節水型野菜栽培技術で, 廃ガラスと廃タイヤのリサイクルを可能とした点が特徴で, 新しい方法として期待できる 現在, 根域制限栽培, ひも灌水栽培, 水位一定低水頭灌漑法のベッド栽培など, さらに究極の節水灌漑を目指して, 技術開発に挑戦中である 地中灌漑野菜栽培 地下水制御型灌水野菜栽培 ひも灌水野菜栽培ひも灌水ベッド野菜栽培ひも灌水ブドウ栽培 6

7 究極の節水節肥型灌漑法の確立 30 野菜栽培に適した壌土と比較して, 砂質土壌は, 灌漑後の透水性が高いことから, 保水性や保肥力に乏しく, 栽培に多くの水や肥料が必要とされてきた しかし, 点滴灌漑による水管理や施肥管理を適切に行うことによって, 逆に砂の排水性が高いという特徴を生かすことができた 水切りなどによる糖度の増加, リーチングによる連作の可能性, 水分制御による収量と品質の増加 などの現象がその良い事例である 砂ベッド栽培および砂地の野菜栽培で, 自動灌漑のために埋設型感圧センサーを採用し, これまで困難であるとされてきた砂の土壌水分状態を正確に制御できるようになったことがシステム構築のポイントである 低水頭条件で, 作物根による吸引力と土壌の吸引力に応じて, 自動的に供給する灌漑方式が, より節水灌漑になるし, 水管理を容易にでき, しかも, 収量も多く, 今後の乾燥地の節水農業に有望な方法であると結論された 作物が消費する水と養分だけを, 地中から供給する究極の節水節肥型灌漑法の確立は, 地下水への汚染問題も少なく, 持続的農業技術の開発のために, ひとつの新しい知恵 井上光弘 : 乾燥地 半乾燥地の節水灌漑, 日本砂丘学会誌,48(2):86-95 (2001) 井上光弘 : 土壌水分制御による高品質化をめざした砂地野菜栽培技術, 日本砂丘学会誌 55(2): (2008) リサイクル資材の節水灌漑への適用 地中灌漑として, アメリカのカリフォルニアで 1991 年に 24ha,1993 年に 81ha( トマト栽培 ), 埋設間隔 152cm, 埋設深さ 46cm で, 潅水と液肥に利用 散水灌漑 737mm/y に対して 445mm/y の灌水量で節水効果あり ( 出展 :The Furrow Southern Edition Summer 1993) 秋田県の農家で 200m 2 ( ホーレンソウ ), 埋設間隔 90cm, 埋設深 25-30cm, 潅水と液肥に利用 生育初期に欠株率が低く収量が 46% 増加, 生育が揃いすべて A 品質, 液肥で葉色向上効果あり ( 出展 : 野菜園芸技術 ) 長野県の農家で,4600m 2 ( カーネーション ), 埋設間隔 50cm, 埋設深 5cm, 潅水と液肥に利用 従来の手潅水と比較して液肥も可能で労働時間が短縮, 土壌が固くならず, 病気も少ない 31 ( 出展 : 全国カーネーション大会 1994) 埼玉県の農家で,2700m 2 ( トマト ), 埋設間隔 90cm, 埋設深 20cm, 潅水と液肥に利用 潅水作業が大幅に省力化され, 生育が均一 ( 出展 : 現代農業 ) 1990 年代にゴム製浸潤型地中灌漑の技術は日本でも普及した 省力化と地中灌漑の特徴である病害が少ないという共通した利点を有する ( 出展 : 日本酸素との共同研究報告書, 1995) 7

8 リサイクル資材の用途 32 飲料用ガラスは再利用できないのか? ガラス発泡体の用途 : 水質浄化材, 屋上緑化材, 軽量盛土材 原型利用 ( ビール瓶, 酒一升瓶など ) 排水地盤改良材, 防犯ジャリなど加工利用 ( ガラス, 建材など ) リサイクル資材の節水灌漑への適用 33 家庭から廃棄された飲料用ガラスをリサイクルした浸透抑制土壌改良材 ( 商品名 : ポーラス α) と, 廃タイヤのリサイクルから生まれたゴム製多孔質浸潤型地中灌漑ホース ( 商品名 : ポーラスチューブ ) を再資源化資材として用い, 将来の環境にやさしい生態保全型の持続的農業のために, 砂質土壌における節水型野菜栽培技術の開発研究を紹介する 商品名 : ポーラス α 飲料用ガラス瓶 ガラスカレット 発泡ガラス 浸透抑制土壌改良材 商品名 : ポーラスチューブ ハウス内実験 廃棄されたタイヤゴム製多孔質管地中灌漑システム アフリカの実験 8

9 究極の節水灌漑法の確立 目詰まりの問題 点滴灌漑は潅水後に土壌面が湿り, 蒸発による損失と, 塩類集積が問題 34 ゴム製浸潤型地中ホースは, 多孔質で目詰まりが少ない 土壌面 粘土ローム砂 粘土, ローム, 砂の場合, 点滴灌漑による浸潤パターンが異なり, 砂が深部への浸透損失が大きい ( Picture from FAO Development Series 2 ) 土壌面 地中灌漑は点滴灌漑よりも, 土壌面からの蒸発が少ないが, 砂の場合, 深部浸透損失が生じる 地中灌漑ホースの下方へ浸透抑制層を設置すれば, 深部への浸透損失を軽減でき, 根群域の保水性を高めることができる 節水灌漑の実証試験 ( 点滴灌漑と浸透抑制層 ) 35 ビニルハウス内の砂地圃場で, 塩ビ製の円筒に, 深さ20cmに, ポーラスαの厚さ2cm 埋設区, 厚さ5cm 埋設区, 浸透抑制層のない対照区を設け, フダンソウ ( ホウレンソウ科 ) を栽培した 同一灌漑水量, 同一施肥量の条件で, 厚さ2cmのポーラスαを埋設した場合, 対照区の約 3 倍の収量があった 16.0 新鮮重 (Mg/ha) Fresh yield (Mg ha -1 ) Fresh yield a bc b 水利用効率 対照区 Control Porous PorousAlpha(2cm) α Porous PorousAlpha(5cm) α Control 対照区透水抑制層 (2cm) 透水抑制層 (5cm) 図各試験区のフダンソウの収量 ( 新鮮重 ) 2008 年 4 月 20 日に播種 ( 乾燥地研究センター ビニルハウス ) 砂区透水抑制層 (2cm) 透水抑制層 (5cm) 9

10 究極の節水灌漑法の確立 新鮮な野菜が食事に必要だ 農業生産の基本は : 安心, 安全, 安価, 安定 36 モーリタニアのトマト栽培試験圃場 モーリタニアの砂地地中灌漑圃場 モーリタニアの食事 チェニジアの食事 シリアの食事 乾燥地では節水は重要なキーポイント 農業は人類が生きるために必要で, 将来の生態環境に安心, 食の安全, 購入する農業資材の安価, 生産物売値の安定が重要である 展望 1. リサイクル資材は, 耐久性があり, 安全 2. 砂質圃場に適用する場合, 施工が容易で, できるだけ均等に施用できること 3. 長期的にみて, 経済的に安価 4. リサイクルの原料は, その地域で入手でき安価 5. 栽培する野菜は, その地域で必要とされ, 安全 などが重要であると考える モーリタニアでの実証試験 ( 地中灌漑と浸透抑制層 ) 年 7 月 15 日のオクラの生育状況 乾燥地のオクラ生産量は世界平均 (6400kg/ha), ナイジェリア生産量 2600kg/ha よりも少ない 異なるポーラス α 区の生産量の差はなく, 未処理と比べて, わずかに収量は増加した ポーラスα 区の収量 606g / (4m x 0.4m x 3 lines) = kg / ha Until 12 Sep.2009 未処理区の収量 349g / (4m x 0.4m x 3 lines) = kg / ha Until 12 Sep 収量は植栽間隔, 気候, 栽培技術によって異なるが, 土壌浸透抑制層によって,1.7 倍の生産量の増加を確認した 10

11 水位一定低水頭灌漑法 38 究極の節水灌漑は, 作物の消費水量だけを供給し, しかも, 省エネルギー リアルタイムシステムで, 簡単な水管理が特徴である 野菜栽培 古代クーゼの知恵 根群域 古代古墳の知恵 低水頭 (25cm 水頭 ) の状態で作物根による吸引力と土壌の吸引力に応じて, 自動的に供給する灌漑方式が, より節水灌漑になるし, 水管理を容易にでき, しかも, 収量も多い 雨季の水を根群域に集め, 余分な水は地下水を涵養し, 適切な土壌水分環境を保つ土壌浸透抑制層が重要な役割を果たしている 土壌浸透抑制層 砂質土壌 地下水 鳥取砂丘で生まれた先端環境技術で砂漠を緑に - 廃ガラス瓶と廃タイヤを用いた節水栽培技術が砂漠を救う

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