猪迫, 耕二

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

作物根群域内の土壌水分変動特性を利用した灌漑ス ケジューリング手法に関する研究

猪迫, 耕二

https://doi.org/10.11501/3150978

出版情報：Kyushu University, 1998, 博士（農学）, 論文博士 バージョン：

権利関係：

3. 作物群落からのポテンシャル蒸発散量の推定

3.1はじめに

よ!n地総収では， 根川域内で消費された水分(tìげま水市， cu)を(1引艇に供給するこ とが理惣的である それを可能とするためには， 尖蒸発散鼠(E九〉とド川から作物

根群域に供給される毛管補給水分吊�(CSUつを定罰的に犯保する必�がある しかし 2章で述べたように， 実際の回場においてcswを桁度よく店はすることは鮒しい.

cuには， E乙とcswの情報が内包されていることから， 入手が容易なデータを川 いて cuを推定するブjが合理的といえる. このことを可能ならしめる千法として，

ある気象条件において， 大気が要求する蒸発散量(ポテンシャル蒸発散坑〉にイIIJら かの補正関数を乗じて， 作物収1洋域の消費水量を直接推定することがニJ5・えられる.

本法によれば\気象台等においてルーチン的に測定されている気象データが利川rrJ 能となるため， 実則的イIlij1�í.は大きい. その詐剤11な説明は4章以降で行うこととし，

ここでは， まず， その基礎となるポテンシャル蒸発散量(E九〉と水ストレスが生じ ていない問|場におけるE九との関係について言及する. 次いで， 問場ilI伐の気象ス テーションにおける測定111ftを用いた場合の批定誤差について検討を加えた. j最後に 施設j:IUにおけるポテンシャル蒸発散量の推定を試みた.

3.2 ポテンシャル蒸発散量の推定法

ポテンシャル蒸発散量の推定には， 数多くの方法が提案されており， それぞれに 異な った定義を有している(Sharma，1985;矢野，1989;大槻，1989;近藤， 1997a). イ間々の 定義は異なるが， 総括すれば， ポテンシャル蒸発散量とは， rある気象条件卜aにお いて， 蒸発而が大気の要求に応じ得るj最大の蒸発散量Jと考えてよい

本論文では， 気象台で得られる程度の気象データからポテンシャル蒸発散批を批 定し， これに柿正関数を乗じて根群域の「消貨水量」を求めるという立場から， 利 用可能な推定法として， Pcnman 法(Pcnman，1948 など) ， f{fhr蒸発長(Slatycr and McILroy，

1961など)， Makkink 法(Makkink， 1957など)， 近藤・徐の方法(1997a，b)に汗11した.

半旬平均あるいは月平均といった比較的長い別問における平均口蒸発散尽の抗定に 対して， Pcnman法， 平後)j蒸発量あるいはその定数倍， Makkink法が， 良好な批定精 度を有していることは既杭の研究で証明されている(例えば， 矢野 ・長， 1978;桜 谷・堀江， 1985; Pricstlcy and Taylor， 1972; MacQuarric and Nkcmdirim， 1991) . ここでは， 日単位気象データを川いて日単位のE乙を求めることとした.

- 35 -

なお， 本論文では. 4つのノJ法で折11ki:されたイi，l[をすべてポテンシャル蒸発散;1tと 呼ぶこととする.

3.2.1 Pennlan 5，去

Pcnman ltは， 蒸発îí日前_I-_の大気が水蒸気で‘飽和しているという 条件の 卜.で， Dalton 型物質輸送式と熱収支式とを組み合わせたものであり， 物EH的似教l1をイTする、1/:経験 的なモデルとして， 主に農学分野で使用されている. 本法では， 1 1介計の純放射-iι 地中熱伝達量， 日平均の気温， 湿度， 風速を川いて， 次式より計算される

ETp = -:-全R，こ立+^{色iャy l}

--

.

^{t(u2)九札r)} -

ここで，RIl純政射量(MJm-2)， G:地rir熱伝達長(MJm之)， 1:ノkの蒸発裕熱(MJ kg-1)

ム:飽不1171<蒸気圧-lr�l皮IllJ紋の勾配(Pa

eair仇)

気温(Tai

r

a

f(lIzJ

fい2)ご0.26.(1 + 0.54. U2) fか2)= 0.27.(1+0.864.u2)

(3.2)

(3.3)

また， van Bavcl(1966)は， これらの実験式に代わり， 乱流愉送迎!論から誘導された宅 力項(3.4)式を導入している。

t(u2)二主二竺τp

[

(

- d)/zoYウ

ここで， ρa空気の?存度(kg mう，m空気の分子量にがIする水蒸気の分子[，tの比 (0.622) ， P:気圧(hPa)， κ :カルマン定数.

d:

。 ~;.215T，:

(

)(

，，�， ^J J

また， d， z。の推定式はいくつかあるが， ここではMontcith and Unsworth(1990)によっ て提案されている次式を川いた。

- 36 -

d = ^O.13h (3.6)

Zo = ^{O.63h (3.7)}

なお， 木章では， オリジナルな風速関数である(3.2)式を川いた場合を Pcnmanl，

Doorcnbos and Pru ittによって提案された(3.3)式を川いた場合をPcnman2， van Bavcl による(3.4)式を用いた場合をPcnman3とした.

3.2.2平衡蒸発量

Slatycr and Mcllroy (1961)は， 実蒸発散長を次式で表した.

11 δ 1 ^{C n 0} P ^{a 0} (T D -TD

0) l

町 二 一_I

|

|

ここで， cp:空気の定圧比熱(1 ^{kg-I K-1)} ， TD， TDo:空気および蒸発而での飽主(Pa)，

ra :空気力学的低抗(d m-1)であるo (3.8)式において， ^{飽和表而からの蒸発}が^生じ^る場 合(TD=TDo) ， あるいは， 不飽和表而からの蒸発が生じる場令でTD=TDo*Oとな る場合の蒸発車が^{平後jj蒸発量であり}， (3.9)式で表される

E ^_ = L1 Rn -G

eq L1 + Y 1 (3.9)

(3.9)式はPcnman法の政射項にあたり， ポテンシャル蒸発散量の下限値と考えること ができる.

3.2.3 Makkink法

Makkink(1957)は日射量からポテンシャル蒸発散量を求める式を提案した.

L1 Rs ^� ET 二 α・一一一一 一'-+日

v L1+y 1 (3.10)

ここで， Rs:全短波放射呈 (MJ ^mo2) ， α， β :終j検定数である. 本法では， α， β をどのように決定するかが問題となる. 永;)1二(1993)は， 全国の気象台における計烈蒸 発量との比較からMakkink法のパラメータマップを作成しているが， あくまでr I及=

であり， 実用に当たっては各地点において決定する必要がある. そのため， (fLJl]れ としづ意味では不Ij汀jしづらいが， パラメータを適切に選択することによって， i1ïf ��J

な群落からの蒸発散量をPcnman法以上の精)JIで-れ定できると言われている(矢野・

長， 1985) . また， 稲本(1997)は， 本法がr141羽な裸地而における蒸発虫(ポテン

- 37 -

シャル蒸発量〉の抗定にも適用できることを版作している.

3.2.4 近蕨・徐の方法

近藤・徐(1997a， b)は， 従来のポテンシャル蒸発散毘の定義において， 4'・3にぷ発IÍ1Î に対してあいまいさが残っていることを指摘し， より厳情な定義に基づくポテンシ ャル蒸発散需を提案した すなわち， I地rl'伝達熱がゼロの思し吋!ldった仮処tI(，Îを似 定し， その表市i侃皮が旬ト!の日平均熱収支で決まる “、i乙彼ii制度" にあるとしたとき の蒸発長」とした. 本法では， この仮延tïíl i卜.における熱収文式を;1iiii:する蒸発市(Eas'

m s-])を口単位に変換したものがポテンシャル蒸発散量となる.

(1 -^a as ) ^{Rs + L均-Easσ乙s4一Has -IEas = 0 (3.11 )}

ここで， aas 仮想、市のアルベド(0.06)， ε。s 大気および仮定!而の射・tll京， Lsky:天担 からの長波紋射(W m之)， ^{び :} Stcfan-Boltzmann定数(5.67^{X 10-8} W m-2 k)) ^{， 九:} {反 想、面の表而侃度CC)， Has' 1Eas:仮惣而-"，で‘の顕熱伝達長および淋熱伝述fit(W mうで ある• !-ias' lEasは， {f]i熱のバルク輸送係数C!fを)lJし、て次式で表される.

H as = ^C p . P a . C 11 . U] .

V

)

lEas =1'Pa .b，C/i 'U].

(

(3.12)

(3.13)

ここで， qas' qair 仮恕而および大気の比淑(kg kg-1)， b:蒸発効不(ここでは， 1.0)， U1 :

高度1mで-の風速(m S'l)である 顕熱の交換速度CII u1 は， 風述が弱く(九s-Taげ)>O.50C の場合(自然対流状態〉では(3.14)式で定義され， それ以外の場合には(3.15)式で定 義される

CIlU]三k)

(

)�

C^"U⁾三k2 ^{+ k3u1 (3.15)}

ここで， k1， k2， k3 蒸発而に規定される定数(それぞれ， 0.003ó m ^{5-1， 0.0027 m s-)，}

0.0031)である. これらの係数は， 仮想而をどのように設定するかによって異なった ものとなる こ こでは， 近藤・徐の定義(1997b)に従い， 仮想、而を， 水而と相な1�っ た草地のrl'間的な地表而と仮定する. (3.11)， (3.12)， (3.14)式には未知!項九があるた めF 逐次代入法を)�いてfWを求めなければならない. そのアルゴリズムに関しては，

- 38 -

近藤・徐(1997b)に詐述されている.

3.3露地畑への適用

3ふ1実験方法

前釘jで述べた4つのポテンシャル蒸発散吊:と， 十分に減測な状態、で十.吸を符FItし た困場からの実蒸発散長との関係を検討するために， 原地大111にお いて微気象と1'.炭 水分の測定を行った. 実験は鳥取大学乾燥地研究セン ター内にある1 ^{haの|州場で-行} った 土壌はほぼ均一な鳥取砂丘砂であり， その_I-.壌水分特性1111線はFigふ1にぶし ている. 本岡場の ほぼ11'火に直径1.5mのウェイングライシメータが設託してあり，

30分間隔でライシメータ毛量の測定が行われている.{えよ書作物はタヌキマメである.

タヌキマメの橋穏は1995

il-

0.25， 0.35， 0.5， 0.70， 1.0 mに埋設し 15分間隔で土嬢のマトリックサクションを 測定した. また， 1995 ^1r 7 ^{J J} 29日から同年8 J] 25日までイIバリJ ₇ fIれこ深さ0.01. 0.02，

0.03， 0.04， 0.05， 0.06， 0.07， 0.08， 0.09， 0.1， 0.15， 0.2， 0.25， 0.3 mの上段をサン プリングし， 休積含ノk率を炉乾法によって測定した. 微気象データは地上高2mに

純放射言，.

上0， 0.1， 0.2， 0.4 mにも設置した 潟度計， 湿度計の設置高度は作物群 落からの距離が一定に保た れる よう に， 作物の生長に十I!.し1変化させた.

地中熱伝達量は深さ 0.005mに設置し た地中熱流板によって測定した 微 気象の測定は1995年7月17日から 開始し ， マトリックサクションの測 定は同年7月23口より開始した. こ れらの測定は同年8月20日まで継続

した. なおp 潜水はスプリンクラー

107 106

。 2E ^U 2 105

104

。口

2Uコ 103 -22 0 2

101

100 o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Water content(m3m3)

Fig^.3^.1 Soil moisture characteristic curve for the ToUori dune sandy soil.

(Inoue and Nomura，1983)

を用いて， 夜間に行った. なお， ここでは， 1995イf8月1日，..._，rllJ1f- 8 ^JJ 20日を解析

- 39 -

矧間とした.

3ふ2 結果と考察

タヌキマメのf良川深さ(RD， m)とLAIの変化はFigふ2にぶしたとおりである. Iヌi より， PYí�t斤WJII\JJ l'の似:uri:架さとLAIは， それぞれ0.217m<RD<0.412m， 1.44<LAI<5.ó ₁ の範四に あ った. このことか

ら明らかなように， j最初jの10

日 間はやや机^な1持 法であった といえる.

Figふ3に解析別問Jl'の降水 量および椛水量を示した. ほ ぼ2日に1回の頻度-で降雨 あ るいは潜水によって水分供給 が^なされて_おり ， 岡場は湿 潤 状態、にあったと判断できる.

Fig.3.4は， 解析j切!日Jr 11の熱 収支の変動を示したもので あ る. 潜熱伝達量， 顕熱伝達員 は， 次式で表されるBowcn比 法を用いて求めた. よく矢11ら れているように， Bowcn比法­

では， 出皮勾 配^， 混皮勾 配の 小さくなる口の山や1Iの入頃 の正旅な測定は非常に鮒しい.

そこで， ここでは， 7:00'-"_'17:00 までの日ri Iデータを用いた.

T一eA一AVI 一一一O

B

C一O二BH一+R一1一一E

RIl-G H =Bo一一一一一

1+Bo

、EJ，，E・、ハり ₈

(3.16) (3.17)

(3.18) ここで， Bo ボーエン比， .1 T， .1e:ある高度聞の気混差(OC)および水蒸気圧差

o - DLAepi th _of ^TOOl χonc _。

也

日Jロ

0 . 2 / 斗6

20.3

ー一二子、Jイ/ イ4 ³

H4 0

壬凸Cω L

0 4

0.5

卜

�ら

斗2

70 0

8/l

Days aftcr sccding (Datc)

Fig3.2 Depth of rootzone and LAI in the Tanukimame field.

100

ê

-、-【ド:司^司4

60

甘口E可

40

企8ド司$

20

。

Days aftcr sccding

Fig.3.3 Precipitation and irrigation during an experiment.

- 40ー

(hPa)である. 図より， fW析JwmJ rl r は111';-天[ 1が継続していたことが何える また，

潜熱伝達量が， �JJ熱伝達fTi;， 地r I r熱伝i主iA:よりもl;[魅して大きいことから， ぷグEJi文 が盛んに行われたと判断できる.

1000

� 800

� E ⁶⁰⁰

ロトコ4

400

aba〉』_J a ^、

200

。

1000

"...， 800

己主日 600

ロ〉コ〈

400

aEaJ H 200

i三

8/1

8/11

一一一Nct radiation - - Soil heat flux

一・-Letant hcat flux -' - Scnsiblc hcat flux

8/6

8/16 Date

Fig^.3^.4 Energy blance on the Tanukimame field.

8/10

8/20

なお， Bowcn比法によるlE， Hの計算には， �.洋務_I二0.2mとO.4mの制度， 水蒸気圧を使 用した. これらの高度は， 3通りの組み合わせCO.2mとO.4m， O.2mと2.0m， O.4mと 2.0m)で求めた蒸発散速度とライシメータ法で求めた蒸発散速度とを比較検討-し，

最もよく適合し_た組み合わせとして選定したものである^. その結果は， Figふ5に刀・

している. ライシメータはW�{斤JW問中の数日!日上位HJ不能であったため， u蒸発散 量の実測値としてBowcn比法で-求めた11寺間蒸発散量.の合計侃を採川した.

ところで， 前述したように， (3.10)式で表されるMakkink法ではあらかじめパラメ ータα， βを与えておかねばならない ここでは， Fig.3.6に示したように， 11蒸発 散量の実測値と気焔による重みつけを行ったU射量との相関から， 係数(α=0.881，

- 41 -

ß=O)を決定した.

ウノU Qノ バU 1}

1A ハU ハU

ハU (【'ZEE)勺OZHω日。ZE口ω区。凶

0

0.3 0.6 0.9 1.2

Wcighing Iysimctcr (mm h ^-1)

Fig.3.5 Conlparison of evapotranspiration rate measured by Iysimeter and Bowcn ratio method.

RMSE: root mean square error

nu ハU

10

ETa=O.881 ・ 6/(6+γ)・(Rs!1)

2 4 ^{6 8 10} ð/( ð ₊ r)・(Rs/I) _{(mm d -1})

8 6

4

2

(円七日日)目ド凶

Fig. 3.6 Determination of parameter for the Makkink method.

R : coefficient of correlation ETa : actual evapotranspiration

次に， 前述した4通りの方法で推定したポテンシャル蒸発散長とBowcn比法によ る実蒸発散量との関係をFigふ7に示した. 図より， いずれの万法を川いても， _ETp とETaとはよく一致しており， プロットは1:1のは線上に集まった -一般に， 一1--壌カご 十分に湿潤な状態、にある場合の実蒸発散量は， ある気象条件下における技大の蒸発 散量で-あると考えてよい このことは， この状態、での

ポテンシャル蒸発散景.の実ìJ!1J値とみなせることを意味している.

Bowcn 比法による測定1111は，

本実験 すなわち，

- 42 -

におけるETaと各抗店法によるETrとがよく- -致したことから， 各行J�定法の抗f=.Æ*，'ÍJJ[

は良好であるといえる.

8

Pellmalll

fヘ6"'0

AU寸

E

E)丘FH凶

2

ハUハU

ETa (mm d-1)

8

F'ellmo ₁₁ 3

ヂヘ6七

AUT EE)J叫

2

nu ハU

ETa (mm d-1)

8

広FH凶

ゴヘ6'u

2

2 4 6

ETa (mm d-1)

8

Pemnall2

6 4

(-'℃EE) CFH凶

2

8

nv 、‘.，，raE、

2 4 6

ETa (mm d-1)

8

8

イヘ6'u

AUT ロロ口 )巳FH 凶

2

8 2 4 6

ETa (mm d-1)

8

8

8

Jへ6℃

!

ドμj

2

2 4 6

ETa (mm d-1)

8

Fig.3.7 Relationship between potential and actual evapotranspiration.

ETn ^: potential evapotranspiration

ETa : actual evapotranspiration R九1SE: root mean square error

- 43 -

各推定法における千万平均二乗誤ぷ( RMSE)の大きさを比較すると， _{Pcnman 1} くPcnman2<Pcnman3<、|λ彼)j蒸発尽く近)J事・ 徐のノ'jìL<Makkink法-となり， 総じてPcnman j去が良好な抗定ネ，'11主:を7Jえした. 三|λ彼!J蒸発id:は， 式j診の卜.では;胤述|対数をイjしていな いPcnman式にみ11当するため， 抗定似はPcnman 法-よりやや小さくなった. その系lljJJL RMSEはPcnman1よりも0.15 mm d-1だけ大きくなった 近必・徐の)j/1::は， ぷ発ITI Î を明確に規定しており， そ れがタヌキマメ[IIT]場に -致してないにも関わらず， 平後j 蒸発量と同科皮:の抗定が可能であった Makkink ìkは， 突出!Jfu'[との利11則をノじにパラ メータを決定したが，イ也の方法より若干低い打(�Æ�I'i皮で‘あった

以上のことから， 各紙ACYlJによるETrは， j武人;蒸発散買をぷすE丁目とよく -致する ことが舵認できた. とりわけ， オリジナルな風速関数を川いたPcnman ì.t_の推定村 1St が良好であることが明ら_かとなった

.

ところで， ):111地の河白紙スケジューリングにとって， 微気象データは必要不rrJ欠な 情報である. しかし， 実際にスケジューリングを行う場合， スケジューリング対象 阿場で測定された微気象データが人千できることはほとんどない -5�実には， 近伐 の気象ステーション， 気象台あるいはアメダスデータなどを利川する場介がほとん どである そこで， これらのデータかられ定したポテンシャル蒸発散号と， スケジ ューリング対象困場で実測されたデータかられ定したポテンシャル蒸発散長の比較 を行った. ここでは， 乾燥地研究センタ一内の実験回場近傍でルーチン的に測定さ れている気象ステーションのデータを利用した. 気象ステーションは実験問場から 200m *にあり， 標 高は， 困 場_よりも 1

0

札二(1-a1ea[). ^Rs -f，skyC5Tair 4

( ^{0.56 - 0山8叫} ) ^. ( ^0.1

^づ ) ^(3.19)

ここで， Il， N 日!照時間と可照時間である 風速は地表而から

6

れているので， 文、I数J11Jに基づいて所定の高度での風速へ換算した.

結果は， Figふ8に示したとおりである.

プヘ 8 てコ

て‘CC-ててコd 3 3

g田

岡 4 ..2 2

ド_0.. 凶

2 4 6 8

ETp by ficld data (mm d ^-1)

( 日

てコ

�

℃ Cぢ 0 口 4

� r.r;

..22

ド0..

μj 0

0 2 4 6 8

ETp by field data (mm d -1)

".-....，8 てコ

Cて3 てコCち

ロ 40

� r.r;

_s2 0..

トμ」

2 4 6 ⁸

ETp by ficld data (mm d ^-1)

ゴヘ京

(自

".-....，8

てコ

Pemno1l2

�

℃ Cて3

g 4

。-'句 r.r;

..22 _立rH

凶

。0 2 4 6 8

ETp by ficld data(mr

℃

�

""0 �

。口 4

�

...

c/)

..22

ド0.

凶

0 0 2 4 6 8

ETp by ficld data (mm d ^-1)

""0

... � てコcち

ロ 40

もー'�

...

r.r;

..22

ド0..

μj

2 4 6 8

ETp by field data (mm d ^-1)

Fig.3.8 Relationship between potential evapotranspiration estimated by meteorological station data and field data.

ETo : potential evapotranspiration

RMSE : root mean square error

いずれのノj法においても， 間場データによる抑;定他と気象ステーションデータによ

る限定イ11'1とはよく一致している. 詳細にみると， Makkink法のRMSEが 0.25 mm d-I で最も小さく， 次いで， 近藤・徐のノj法(0.47 mm d-I) ， Pcnmanl (0.49mm ù-I) ， Pcnman2(O.53 mm ù-1)， Pcnman3(O^_6⁵ mm ù-1)， γ-術蒸発景(0.73 mm ù-1)となった す なわち， 11射量を入力頃とする批定法が純放射昂;を人ノJ項とするものよりも良好な 推定精度となった. また， Makkink法， 近)J長・ 徐のプj法では， ^{1 : 1} I立総によく載 っており， 間l場データによるETpと気象ステーションデータによるETpとの対応関 係が良好で-あることが示された.

以上のことから， スケジューリング対象開場近傍の気象データからポテンシャル 蒸発散51を推定する場合， Makkink法， 近藤・ 徐の方法などの11射最を入)JJJiとす る方法が有効であり， オリジナル風速|児数をJlJし1たPcnman法もそれらに次いでイJ効 であることが示された

Figふ7では， r直|場からの最大蒸発散量を抗ヌとする方法・としてオリジナル風速|対数 を用いた Pcnman法の桁[[がもっとも良好であることが示された. Fig.3.8では， 間i 場近傍の気象データを代替データとしてポテンシャル蒸発散量を抗定した場合，

Makkink法， 近藤・徐の方法， Pcnman 法(オリジナル風速関数〉が優れていること が示された. 畑地地税スケジューリングのためには， 実|擦の岡場で-の抗f:_定打Jl長:およ び代替データでの推定精度のいずれにおいても良好な結果を示す方法が有効である といえる. すなわち， オリジナル風速関数をJfJし1たPenman法が最も適しており， 次

いで近藤・徐の方法， Makkink法が有効であるといえる.

3.4 施設畑への適用

3.4.1 施設畑におけるポテンシャル蒸発散量の推定に関する既往の研究

施設よ111では， 降水を遮断するので， 1��測地域においても離脱がl唯一の水分補給源 となる. したがって， 級密な土境水分管EI1が可能となるが， �.伴務をガラスやビニー ルで覆うため， その気象環境は露地対Hとは兵なったものとなる. すなわち， 11身、I可t，

風速は小さく， 気焔， 混皮は高い. このような環境下における蒸発散に|刻する研究 は， チェンバ一法('I!.�rTIら，1972) ， 手、l�量ì.t (小倉，1969) ， 熱収支法(内的ら，1979 ; 河野，1984) ， 減水深法(^{I t'} 111・山中，1975 ^; ，�Î1Eら，1982)などによって測定した実蒸 発散量と， 施設内の微気象明日との関係を定式化したものがほとんどであった. こ れらの既往の研究によって， 施設内の蒸発散託は， ①計-rt蒸発足と11十日妥な関係があ ること， ②室内全短波紋射と線形関係にあること， などが切らかとなった. しかし，

これらの側先で何られた係数等は， 地設のわ�f/j..ìßなどの彫響を必く受けるため， どの 地域にも適川できるわけではない. j及j[では， 寺町熱収文法によって施設内の蒸散{止 を定量的にf�t屋できることが示された(新Jj_:ら，1994 _; 竹^内ら，199₆) が， iHlJ旅そのも のが高価で一般的ではない. ープJ， tW{if見工学分野においては， 施設�IIIの急速な持及 に伴い， 施設灼iにおける計阿r I川水散を算定するための， より ー般的なノj法が必1t となってきた

.

Pcnman 法-も使川可能であることを|リjらかにした. また， 森川と三浦(1996)は， ビニ ルハウス内のスイカよ111からの蒸発散査の椛店にPcnman法を.ì@JìJし， 水収文法で・求め た蒸発^散抗と P_cnman 法によるポテンシャル蒸発散量がほぼ一致することを見111した.

これらの研究は， いずれもIIIF位の微気象データから施設内のポテンシャル蒸発放 置を批定するために， 認地�11lで使用されている手法を適川することの吋子?を探るも

のである

以 上， 施設�n_lにおける蒸発散量^の測定^法とポテンシャル蒸発^散量^の批定法に関す る既往の研究を槻折_したが ， 施設メ111_における桃淑_スケジ_ュー リ ングのため_には_， LI

単位の微気象データから ポテンシャル蒸発J校長を定量化す_る方法の侃jjが望^まれる ここでは， 計器蒸発量， Pcnman払-に加えて， 31λ後j蒸発量， Makkink法， 近)J来・徐の 方法を用いて， 雨除けノ\ウスにおけるポテ ン シャ ル蒸発散量の惟定を試みた

3.4.2 雨除けハウスにおける放射収支

雨除^{けノ \}ウス内の計務日^I1では， ifI落と天セの_IIりに被夜材^が存イ巨する^ため_， 放射^収 支は露地よ111とは若干兵なったものと^なる

.

Rftc=

G

)

O

ここで， Rllc:群落田での純政射景(WmうI Rs:ハウス外のIJ射鼠(Wm-2)， ^{LJ/' Lc:}

被覆材およびl洋経而からの長波放射(W _{mう， {SI t V} :被覆材の短波・長1J!x:}Ï!i身、J-の透過 率， _αc 群落而^のアルベド， ref:長波f反射に!刻する被覆材の反射率である• LVI Lc はStcfan-Bo ltz_ma_nnの法J!リ^に基づ^き， 次ェに^より 求められる.

- 47 -

Lv二Ev σ(Tv ⁺ 273.16t Lc ⁼ EC σ(Tc ⁺ 273.16t

(3.21)

(3.22)

ここで，εv' EC 被覆材とj作落而の射J117K Tv， Tc:被覆材表而と1洋治ïfl jのì�ÆJJtCC) である.

前述の近藤・徐の刀法では， 純}fi.射罰;をIJ平均の放射収文から批定するため， (3.20) 式を使用する必安がある. その|祭， iJj(覆材の表!日jill皮をiJlU定しておかねばならない.

3.4.3 実験方法

実験は， 九州大学術|人j貝原岡場に設置した111日3m， 長さ5m のF日除けノ\ウスで行っ た. 雨除けノ\ウスは市北市iおよび天井を序さO.1mmの炭ビフィルムで覆い， *IJLj Jj rrリのi売さ1m， 1同3 .2nlを開放とした. 放的プロットは雨除けノ\ウスのほぼ'1'�たにい:

置する 1.51ηx1.5mの正方形区間!とした. プロット)r'�辺は深さ1.0mまでビニルを張 り巡らし};rf] 1Jf:1からのノkや似の進人を|りJいだ• Æ&l計プロット には， 大は(フクユタカ) を条間距離O.5mでけjJtJI IÎ1Jに痛感した 帰ifTtは1997 1r. 7 ) J 7 I J に行った. ';';J)J[ 1 .0，

O.5mに通風式熱電対抗度計を設置し，

ハウス内の吃・混球協度を測定した.

全天日射量， 純放射長はそれぞれ全 天日射計および純政射計を高度l.Om

に設置して測定した. 純}JX射計は受 感部が栽鼎プロット中央部の上空で 水平となるように留意した. ま た，

高度1.0mで風速測定を行った 雨除 けハウスの壁況1は束， 天]Jl 西に熱 電対視度三l'を張り付け測定した. 地 中熱伝達量はイノr:物i直下および束O.3m 地点， 西O.3m 地点に熱流板をとH設し て測定した これらはデータロガー に接続され3分間隔で-述統計測をわ った 計器蒸発量は， ほ待O.2 mの小 型蒸発計を電子天秤上に設置し30分

qJ ハU41A

5' 104

f

E

�

0 υ コ

∞

g

CO

�

i 、・sp，s-‘、1i

] 00

o O.l 0.2 0.3 0.4

Watcr c∞ontωcn川t (m3 m.3 Fi惚g.3.9 Soは心iI moisture characteristic cur円�e

for the rain sheltered field.

間隔で-TREtを1=1ìj己記録して求めた 作物データとしてLAI. "1-.1議líl î被援!交を，ìhHIJし た. 菜IÍJÎ:tÙは， 2章のゴミl験と|司織のん-法でfff��とした. 削除けノ\ウス|付の1--峻は， 深 さ1.0 m までほぼ均一・なマサ二十.である. その1--炭水分特tl:rlll総はFig.3.9に示してい る. ハウス内の実蒸発散毘C(ETa)は， 栽府プロットの雨1l!1Jに小別ウェイングライシメ ータを設置し重量法で求めた ライシメータは防0.32m， 縦0.42m， I布さO.3mであ り， r l'心部に1木京てで大_\J. を帰精した. TRRのfj hWJは， ^1J)� [1 9:00に行った. iR^ht 1-illリ後， 蒸発散による減少した分の水をが'{{;J<して， ライシメータ内の|二段をì!ll�問状B

態、に保った. したがって， E乙は雨除けノ\ウス内のポテンシャル蒸発散民にみf1�する と考えられる ライシメータ|人jの土腹水分はTDRセンサーを何人し， 30分HUllMでよ!日 統計測を行った . 実験は 19971f 8月4 Uから19971r 10凡31 LIまで行った.

3.4.4結果と考察

本項では， 雨除けハウス内のポテンシャル蒸発散遣をr 1単位微気象データから抗 定する)51.去について検討する このとき得られるEには， qt位而積当たりの111f[であ り， 水深qt似でー表すのが一般的である. そこで， m量法・で-pkめた ETaも水深qt{\1.に 換算する その場合， 1 r Iの水分減少量を蒸発散而の而硝AH Cm2)で割ればよい.

ここでは， 大豆業のJ-_�室ïfl i被覆ïJ可積CAcover' m2)を(3.23)式で表されるロジスティッ ク曲線で近似し， これがライシメータの土境問硝Alys(0.1433m2)より小さい段附では，

AEr=A加とし， Acover>Alysとなった段階では， AEr=AωerとしたCFigふ10参J!の .

u 叫 [ α (DAS

ß)]

J A

m.u ^� L -， � . � - � � l' J (3.23)

1 + 叫[ α (DAS - ß)]

ここで， fma:c 最大被覆而積 (0.41m2)，

D

S

の経過日数， α:定数(0.15)，

ß:最大被覆面積の1/2とな る日数(53円)である なお，

(3.23)式ではピーク以後 の減 衰過程を表すことができない そこで， DAS=88日以後は，

枯死するまでの全生育[ I数の

推定イîf{Dmax(174日)からDASを

差し�rし1た値を(3.23)式のDAS

r、〆1戸『、

日 0.5

-回〉cω aq J

0.4 È' 0.3

可 D E a』a

〉 コ J J J 0.2

CCEL匂ぢJ ・4

0.1

，・・，ー・・�

VO 3 。

o 20 40 60 80 100 120

Days aftcr sccding

Fig.3_.10 Variation ofsoil area covered by leaves.

- 49 -

に代入した

Figふ11は， ライシメータにおける休秘合ノK741の終日変化を表している. I采lより，

ライシメータ内の上段は体積合水不で0.12'"'-'0.2の!日jにあった. これは， マトリック サクションで言えば， 40'"'-'200cmH20に相当する. すなわち， -1-.境は適度な抑制度で 管理され， 乾燥や過泣ldによる水ストレスの先生はなかったと判断できる.

，，-.、

戸、

日 門S 0.2

U 己主

〆'‘、、

戸、

E

5

区

，，-.、

戸、

日 門S 0.2

U �

，，-、、

戸、

E 門S 0.2

U 区

〆戸町、、

付、

日 門S 0.2

U �

0.3

8/13 R/14 8/19 8/23

�

9/2 9/3 9/8 9/12

dU寸，I'' oo

tI 1d ハu nu

8/9

9/22 9/23 9/28 10/2

ペU寸ヴム，，，，

oo 'i

弓3 nu ハU

8/29

10/18 10/22

0.1 9/13 9/18

Datc

句EA，，，， -EEA 句EA

Datc

Fig.3.11 Volumetric water content in a Iysimeter.

WC _: volumetirc water content

- 50ー

0.3

0.1 10/3 10/8 10/1210/13

0.3

0.1 10/23 10/28

40

� 30

F可5

620

〉、。。

占10ω

。

30

ιJ '-:" 20

0....

cl) E

h

10

100 90

tミQシ 80

cコιコ

70 60 50

2 .ç‘ ^-、、

ぴ3

日 て

巴 2t n^コ3 i _l .て注5 ^コ

。 8/4

Fig.3.12

一一-WaJl - - . - -Opcn field

一一一Sheltcrc.d field

8/23

一一一Global radiation o[ an opcn ficlcl

一一一Global radíation of a shcltcrcd fícld Nct radiation of ^a shcltcrc.d ficld Soíl hcat flux of a sheltcrcd ficld

一一一Opcn field

一一-Sheltered field

_/"'-ノー

9/12 10/2 10/22 10/31

Datc.

lnterdiurnal variation of daily nlean micro-meteorological data of an open field and a rain sheltered field.

- Sl -

Fi_g.3^.12 は， T:I� I徐けノ\ウスにおける11身、j':，t純政身、j' �rt J也'1'熱伝達:fil. ゑUU， Al.t 1I，lt，

HばJ混&， J!rr�述， および， j京地における 11射iii， 会L侃， ネiは、I泊�&， 風速の終11変化 を示している . ハウス内へのLI射の透過不は， 8 ^JJ 4 Uの段|併では， 79.9%であった が， 実験終了時では 56.2%まで低下した 全JWI日]の平均透過不は70.2%であった 純放射は， ハウス内 11射の約75%程度であった. また， 地'1'熱伝達長は， Jlf'j;?に小

さく無視できる利j文であった ハウスと京地の11平均気引の九三は， ほとんど認めら れなかった， u変化で兄た場合では， Fig.3.13にぶしたように11'1' はノ、ゥスのノjが1:・4 く， 夜間は露地のプjが而くなっている . 校1Prlは， ハウス|付気出より平均でO.90C7r�jか

った. 本日文、I沼皮は， 8月から9^JJ _Iゴuで-は， ハウスの方が露地 よりがJ3%引度入;きか ったが， 9) J以降では逆転している口も数u見られた. ハウス内の風速 は， 平均して 露地の38.0%であった.

乙J

\ーJ

40

含

ドü

20 0

7th/Scptcmbcr

一一-She)tcrcd [icJd (mean=2?2b'C 一一Openf)cld (mean=?9.28"C)

6 12

Timc (h)

18 24

Fig.3.13 Diumal variation of air temperature of an open field and a rain sheltered field.

以上の微気象データを川いて， 前述の方法でポテンシャル蒸発散量の批定を行う が， MakkinkY去に関しては， パラメータを事前に同定する 必裂がある. そ こで， 本法 については， E乙と(3.10)式右辺第1項とのflll苅を調べた. その結果， Figふ14にぷし たように，両者は良好な線形関係にあることがりjらかとなった. その，f[l関係数は0.945 であり， (3.10)式におけるパラメータα， βはそれぞれ 1.053 ， 0となった また， 近 藤・徐の方法では， 長波政射に関するビニールほの特性他が必要となるが， こ こで は， 透過�� 0.65， 身J山添0.25， 反射率0.1とした(岡山， 1986) .

- 52-

8

6 4 2

てコ

E

ド凶

2 4 6 8

ム/(ム+ r)・Rs/I (mm d-1)

。

Fig.3.14 Calibration for the Makkink mcthod.

ETa : actual evapotr'anspiration R : coefficicnt of correlation

ここで)1]し、

雨除けノ\ウスl付の微気象データを川いて， ETpの惟定を行った.

風速|児数として(3.2)式および(3.4)式を川いたPcnman法(Pcnmanl，

上述のパラメータをJrJし1たMakkink法，

次に，

た抗定法は，

これらの方法によるETp推定イII�(とETaとの関係をFig.3.15に示した.

小型蒸発計による;l-探蒸発量とETaとの関係も令わせて提ボした 4mm d-Iまで‘のETpはETaとよく

I�司伎の傾向は， Pcnman3や予後jj蒸発i誌において 平衡蒸発註のJlifíに過小骨，qll日の程度が人;きくなっ 近)J長・徐のノj法で 比l肢のため jlλ彼j蒸発景，

Pcnman3) ， ある.

4mm d I以 -致してし1る. しかし，

Pcnmanlでは，

j邑少�_"(fllli と_なった.

上のr�!mでは，

近Ji;長・徐の ややìl!!1小評イIlIiする Makkink法，

次に，

Pcnman3，

風速|刻数の述い， イT1l!�がl川仰になっている.

fdr}者とも，

Pcnmanl，

ており，

方法についてみると，

傾向があるが，

も認められた.

日I'�誌蒸発日は，

令市i1UAでドIrj-(T

フ

ETaが5mm d-Iを越える純閃lで，

全体的にETpとETaとはよく一致している.

イシメータのイ直の1.5イ音となった日が5日あったが，

また，

それらを除けば，

不一致がどのように生じているかを その結果はFigふ16に示したとおりであ オリジナル風速関数のものである.

これらのETpとETaとの--í!l.，

ETpとETaの終日変化を調べた Fig.3.16におけるPcnman法は，

はよく一致した.

みるために，

なお，

スω

-53 -

8 8

Pemnα/11

，-..6

..--<

'u てコ

ドCL μj 2 μトj a 2

2 4 6 8 o 。 2 4 6 8

ETa (mm d-1) ETa (mm d-1)

8 8

Equilibrium

，-..6

..--<

'u -0

ド

江1a 2 トa μj 2

2 4 6

ETa (^{mm d-1)}

8

-0

，-..6 4

2

EE)JU

2 4 6

ETa (mm d-1)

8 2 4 6

ETa (mm d-1)

8 8

℃

，-..6

EE) 今，L 【HFH凶

8 2 4 6

ETa (mm d-1)

8

Fig.3.15 Relationship between potential and actual evapotranspiration in a rain sheltered field.

ETo ^: potential evapotranspiration

ETll ^: actual evapotranspiration

- 54 -

一一一八clual CvapOlranspiralioll

-^-6--^Pcnman

ー・ " cquiliわr1um

QO fO A斗 勺L

(ヴ℃EE)己'H凶ぉド凶

一一一一八clual evapOl ranspi ral ion

-⁰ -Pan evaporimcter

10/3]

(116) 10/22

(107) 10/2

(87)

、‘E，ノ2)氾店1』づJHU1t

mwMV D￠

8/23 (47) 8/4 (28)

Fig.3.16 Diumal variations of evapotranspiration.

ETa : actual evapotranspiration ETp : potential evapotranspiration

そ

、|λ後J三本 図より， Pcnman法では:， ₈ )]から9 )J上旬にかけてETpがETaをF[叶っているが，

れ以後は， ETaの変化によく追従しており， 良好なmi定*，Ï皮であるといえる.

発量も同機であるが， 風速|羽数をイ子していない分， 全体的に行�定111f{が小さくなって Makkink法， 近朕・徐の方法も， _{8 )} J -卜イUの大きな蒸発散量を円引できていな それ以外では， ETaと非常に良く一致している. 言1-探蒸発量は，

8月上旬の蒸発散買を過大計1111iしているものの，

いる.

これらの抗定 し1が

ETaとよ それ以後は，

法とは逆に，

Wf-析WJI問'Jíj_{JWにポテンシャル} 純政身、I日1-のmu定位置がライシメータn'[上ではなかっ 純放射計は栽栴プロット'1'火に設置されている. ぷI??プロッ Pcnman法および子被�Î蒸発f7tの抗kki:イIIf(が，

を過小評1111iしたのは，

たためと考えられる 致した.

蒸発散-

トでは， やや乾燥ぎみに[--壌水分がやí:rHされており， ラ イシメータとでは， L境1('i

温度等で相違があったと考えられる_. 9 J] _{12 II} (DAS=67)以降では， 大日の1--峻 而被覆而積もほぼピークによ主し， 栽Iffプロットとライシメータにおける1t下水IIIÏの状 況に大きな相述は認められなかった このことにより_{， 9} J J_'I₁イ_IJ以降では � Pcnmanìl�

による推定値もETaによく _一致 するようにな ったと忠われる

最後に， 各行k定法， 言1-探蒸発f託とETaとの、v・)j、|λ均一.来誤差をTable3.1にぶした.

これによると， 最も誤差が小さいのは， Makkink法であり， ついで， ，i[[藤・徐のノj法，

計器蒸発量， Pcnmanl. Pcnman3， 三!λ役j蒸発51;とな った

Table3.1 Root mean square errors of prediction methods and a measurement for otential evaootransoiration.

Pcnm_{an1 Pcnman3 同}^{万 mm一}

一いHO一中川一

FUC

一 Makkink Kon【10 and Xu n qH DE cvaponmctcr

0.767 ^{唱EA nu 噌E・A} 1.23 0.513 0.520 0.585

本節で得た結果から， Makkink法， 近藤_・ 徐のノJ 法， 言_1-器蒸発量が施設�IHにおける ポテンシャル蒸発散量の推定にj直しているといえる. しかし， Makkink法には， パラ メータの同定が�çníJに必妥であること， I rîJ):としたパラメータの再現性が{対抗Eされる かどうか定かではない ことなど が問題として残る .1江藤・徐の方法では， ハウスの ビニール広告温が入力データとして必要となるが， 一般にそのデータは符られていな いことが多い点が問題となる. 三1.器蒸発呈は， 全体的にETaとよく迎合していたが，

Makkink法， 近藤 _・ 徐の方 法 よりRMSEは大きく な った. これは， Wf析JW I{IJ初期jにお ける誤差が大きかったためであるが， このような測定誤差が生じる可能性が伐った.

Pcnman法は， 純放射量を精度よく測定できるか芥かに， 11'r:Ji:精度が大きくJ，:イiされ ることが改めて確認された 以_I--のように， それぞれ問題点を有してはいるが， 条 件が整えば， 微気象データから前述の栴々の千法によ っ て， Jj白設内のポテンシャル 蒸発散量を推定することは十分可能であるといえる.

3.5結語

本章では， �IH地准淑スケジューリングでの利JTJという観点から， 露i也知!および地 設知!におけるポテンシャル蒸発散債の抗定法として， Pcnman法，平衡j蒸発Íf(， Makkink 法， 近藤・徐のノJ法を選定し， その批定桁j交を議論した. その結呆， Iリjらかになっ

- 56 -

た点を以下に要約する.

1)ニ|二壊が1-分な州制状態、にある係地�1I1においては， いずれのノi法でもポテンシャ ル蒸発散長は Bowcn比法による実蒸発散iltとよく 一致した. とりわけ， Pcnman _11;

の推定精度が良好であった

2)問場において実測した微気象データと[Ilìj場近伐の気象ステーションで測定され たデータとをJIJし1て， ポテンシャル蒸発JfkRの抑定を行う場合， Makkink法がj訟も 誤差が小さく， 次いで， 近藤・徐の)511;" Pcnman法の)1国となった.

3)畑地椛淑スケジューリングのためには， 実際の岡場での抗定精度および代科デ ータによる批定精度のいずれにおいても良好な結果を示す手法がイ子効であるといえ る. このような観点から判断すると， �I"地縦訓スケジューリングにとって， Pcnman 法が最もj直しており， 次いで， i[政・ 徐のブ1_j1t， Makkink法がイT�)jで-あることが|リj

らかとなった.

4)施設�IIIにおけるポテンシャル蒸発散足のれ定精度を小型ライシメータのイ，，'(との 比較によって検討した. その結果， Makkink法， jli藤・徐の方法が他の方法よりも よい推定精度を示すことが切らかとなった なお， Pcnman 1去も作物群落が1-分'1:.育 した期間では， 良好な批定精度であった.

5)本章で検討したポテンシャル蒸発散量のれ定法を施設刈|に適用する場介， 入ノJ データの入手等に問題点を有している. したがって， これらの方法を一般的な焔設 畑に適川する場合， 入)Jすべきデータをいかに精度よく推定するかという課題は伐 る. しかし， それらが， 解決されれば， 木市で検討した手法によって， 微気象デー タから施設�IIIのポテンシャル蒸発散量をれ定することは十分可能であることが示さ れた.

- 57 -

4 全面jE既圃場における土壌水分変動特性のパラメータ化

4.1はじめに

孜が悶に お ける椛刈スケジューリングでは， まず各一LJiYiの有効水分前とSMEPに 基づいてTRAMを決め， II\J断11数と椛ノ'}( _I，tを決定_するノj 法が保 川さ_れて_{いる こ の} 際， 蒸発散最はJJ旬:に定め た一定1pJfか， あるいはPcnman法(Pcnman，194R)による ポテンシャル蒸発散電が用いられる こ とが多い. こ こ で生じる問題点として次の:

つが挙げら れる. 一つはこのようにして得ら れた蒸発散量の仙が多くの場介， ;)ミ蒸 発散量よりも大きくなること， 他の一つは卜居からの毛管補給むが考慮されていな いことである. 結果として， 百十回i ir1i水量の過大がJJIIわるた_め 1--境水分_は'j行に多めに 管理され_ることにな_{る. し}か_し， _これらの似を定 雨的に求_{め る}こと^は符 易で_はな_い.

こ うした問題に対処するために， Pcnman(1949)， Smith(1975)はポテンシャル蒸発 散量に， こ れを抑制するある関数('root constants'，あるいは 'rcgulating functions'， こ こ で は抑制関数とn予ぶ)を乗じて実蒸発散量を求め， これを川いて1--境水分状態、を行iikじす る簡便な_水収支モデ_ルを_提案した Caldcr ct al. (1983)はさらに桁皮を上げるために，

抑制関数と土廃水分レベルとの関係を科々検討し 長期的な1--壌水分変動の抗定を 行った さらにShcrratt and Whcatcr (1984)は尖以Ijした1^)安水_分変動_仰に_最も_介う_よ うに， 試行法によって， 抑制関数， 有効|二層の)字さ， 土壌水分レベルの分割j等を決 定する方法を提案した この考えは英国の気象局にお ける， MORECS (Mctcorological Office Rainfall and Evaporation Calculation S_ystcm)のrl'に取り入 れら れており， 蒸発散 量， 土壌水分の長JW変動を惟定するモデルとして利JHに供さ れている. 以卜-， 研究 の流 れを概指したが， これらの研究ではし寸J れも経験的な手法によって定めた抑制 関数を用い， 土壊水分変動をいかに氏くれ定するかに主11艮が抗か れており， L境物 理的観点からモデルの性質を論述したものはμ??らない.

ところで， 干天が継続するときのイノ1:物似川域内における上境水分変動の11'には，

下層からの毛管補給量が含まれている. し_たがって， これまで終験的に定められて きた抑_制関数の中に_は， mt_i:的に毛管補給の閃一子が含まれて^いると与えられ^{る. す} な わ ち， 抑制 関_数を導入し_たこと^は， 結 果として， 作 物 恨 併 域 内_にお け_る J-_境水分 変動特 性を^パラ メ ー タ 化したことに他 な_らな_い

本章では， 2章_で詐述_した _SPA_C モデ_ルをJlJし_'1._こ数値実験_によって， 抑制j関数の もつ土壊物J1H(1なff呆を論議し， さらに， このff[J;1J1J関数を積倒的に爪jけしたモデルに よる潜淑スケジューリングへの適)fJ性について検討を行った.

- 58 -

なお， その成果の一部はすでに狛i自ら(1りり3， 1りり5)， Inosako ^ct al.( 1996)で報(りした 4.2 ^SMD (土壌水分欠損量)モデル

4.2.1土壌水分欠損量と有効根群域

般に作物はtuの仔イEする純|井11ノォの|片足ノkだけでなく， より卜， h�'初、ら1'，ケ11，してく る毛符水をも吸収し， 利川する したがって， ，1- )護'1'の水移動の観点からみた有効 土 層は， 作^{物にとって利 川 可 能な水分の仔 ねする範 四とみなすのが妥、('1であろ う}

その厚さを定める手法のーっとしてゼロフラックス法が挙げられる. ゼロフラック ス法によれば， 地表而から上接ιIJの水分フラックスがOとなる深さ(ゼロフラック ス面〉まで-が有効二上層となる.

潜淑あるいは|降下lJ後に形成されたゼロフラックスIÜÎは， JJ.liGの1;吃燥のiil1J-"こ{れ\

より深部に下降していく. このように有効上府の厚さは時間的に変化するために，

水分コントロールの而からは取り扱いが煩雑となる. そこで， ここで"ifj[!'11的に恨 の貫入深さ， すなわちイT効tliJi'(:J或を燃淑スケジューリンク、、の対象-1'，照とする. この 有効恨肝域内の水分量変動は， ìWl淑， 降雨， 卜1凶からの毛管卜昇-等による水分補給 と， 土壌而i蒸発， 作物恨による吸収， 下層への浸透等による水分消費を反映した結 果であると考えることができる このことは逆に， 仔効根群域内の水分吐変動の'1' に， そうした諸情報が合まれていると解釈することもできる. 以上のことをふまえ た有効根昨域の概念、をFig.4.1に示した

このとき， 土壌水分状態、を表す指標として， 押目減スケジューリングの観点から1'，

壌水分欠出量(Soil Moisturc ^Dcficit. SMD)をJI Jし、ることとする ある11叩\Jにおける 土壌水分欠煩量SMD(mm)を次式で-与えるものとする.

SMD三日 -H( (4.1)

ただし， Ho 全有効水分景t(mm)， H(:ある11手1mに有効根川域内のJ:撲が保持してい る有効水分量(mm)である. 全有効水分量!-f。はイJ効根Ær(:域内の凶l場容ノ'1<1置からシオレ 点まで-の土嬢ノド分景.とする. 有効恨1洋域が全有効水分量を保持している状態を作物 にとって辰良の水分状態、とすると， 十.壊ノk分クく関車はこI�，壊の辰良の水分状態、からの 逸脱の程度:を示す指僚となる. (4.1)式の! I変化を推定するモデルを以後SMDモデル

と称する.

Effcctivc soiJ Jaycr

Inflow fluxcs:

]r吋gation Rainfall

今 今今

\レ \レ \レ

Root ahsorption E\'apotranspir泊tion

Drainagc

‘

今 今今

\レ \レ \レ

↓

今

Fig.4.1 Schematic view of efTective root zone.

4ム2モデルの構造

root又nnc

作物による土j安水の消費に十1:い， 土嬢ノkのノkポテンシャルの低ドが進行する. そ の後， 7.Kポテンシャルがあるレベルを下回ると作物に水ストレスが発生し 蒸発散 量の減衰が生じる この引象は古良ら(195R) ^， Dcnmcad ct al.(1962)， Russcll (19RO)，

Dunin and Aston (1984)， Roscnthal ct a1.(1985)等の実験によって確認されている. この ように， 作物にとって土嬢水の利用の難易は， 水分の存在状況によって見なったも のとなる. つまり， 土壊水のエネルギーレベルや根からの距離， 土壌の透水係数な

どによって作物による利川の難易に差異がIJ:.じる. SMDモデルでで.はこのJ人点.

て有効根君群下域を�-つのλきなノぷk分{保米持休とみな し ， この保持休内にイ子イEするL境ノk を作物による吸収利川の難易の観点から分類して取り扱う^. Fig. 4.2(a)はイ1・効似川域