イチゴの高設栽培における土壌水分動態解析

(1)

Coastal Bioenvironment Vol.7 (2006) 25~32

イチゴの高設栽培における土壌水分動態解析

田中明、藤本牧子、西村智恵、

佐賀来唐津市松南町152-1 佐賀大学海浜台地生物環境研究センター

Analysis of the soil moisture movement in the elevated bed of strawberry

Akira T ANAKA、MakikoFUJIMOTO、ChieNISHIMURA Coastal Bioenvironmet Center、SagaUniversity， 152同1Shonan司cho，Karatsu， Saga847同0021，Japan 要約イチゴの高設栽靖では、栽培槽の大きさが眠られているので、特に水管理に注意を要する。特に透水性が大きい培土の場合、潅水された水分が栽培槽全体に広がるまでに、栽士吉槽からの大量の排水が生じる。この排水は、水の損失、肥料成分の流出、排水による地下水の水質汚染をもたらす恐れがある。本研究では、 A社の高設栽培装置の場合について、適当な潅水方法について検討した。 Summary It is important to manage soil moisture in the cultivated bed of strawberry， because a size of cultivated bed size is limited. When we use a high conductivity soil， large amount of dis同 charge occure before soil moisture move over all of the cultivated bed. This large discharge lead to the loss of water and fertilizer，and the contamination of groundwater. In this study we discussed the appropriate irrigation method for the elevated bed of company A

1

.はじめに近年、イチゴ栽培において軽作業化や省力化を目的として、高設栽培技術が普及してきた。根群層が下層土と連続している平床栽培では下層土からの水分補給が期待されるのに対して、高設栽培では根が密集する栽培糟の大きさは隈られているので、栽培糟の水分管理には注意を要する。特に透水性の高い培土を使用した場合、かん水開始後、鉛直方法の重力水が卓越し、培土全体に水が行き渡るまでに底部からの過剰な排水が見られ、水や肥料が無駄になるばかりでなく地下水の汚染につながる恐れもある。 A社の高設栽培装寵(図-1)における、栽培糟ーからの積算排水量の経時変化を圏一

2

に示す。この装置の場合、栽培糟全体に水を行き渡らせるために、排水開始後さらに15分間諜水を続ける必要があるとされている。実験に使用した装置の長さは各々50cmで、ある図-1 4500 4000 3500

。

53000 -.::. 2500 明山由2000 1500 1000 500

。

5 10 15 20 時間(分) 図

-2

栽培糟からの積算排水量の経時変化 25 25

(2)

26 田中 i刻、 j熊本牧子、問村智恵ので得られた値を 1mで、の流量に換算すると、潅水を開始してから 15分経過したときの総排水量は 1.5~4.3 リットルとなる。一般的な栽培ベッドの総延長を400mとすると、約2.4立方メートルの排水があることになる。本研究では、 A社の高設栽培装置における土壌水分動態を解析することによって、排水量を出来るだけ少なく、しかも栽培糟の全体に水を行き渡らせることが可能な濯水方法について検討する。

2 .

A

社製高設栽培装霞について ( 1 )栽培糟栽培糟の断面の寸?去は図

-3

の通りである。瀧国一3 栽培糟の断醤水チューブ (AG-W型)の潜水量は使用水圧が 0.03メガパスカルの場合、 543cc/m/分で、ある。栽培糟に詰める人工培土の配合割合を表

-1

に示す。栽培糟に詰める培土の乾燥密度は0.325である。定水頭透水試験法による飽和透水係数は0.121 cm/secで、あり、砂に近い透水性で、ある。吸引法、遠心機法による水分特性曲線を図

-4

に示す。保水性はマサ土に近く、比較的に良貯な保水性を示す。 5 4.5 4 3.5 3 も2.5 2 1.5 0.

。

5

。

0.2 0.4 0.6 0.8 容綴水分率 (CC/CC) 関

-4

培土の水分特性曲線表-1 培土の配合割合組成物配合割合(%) ボラ土 40 ビートモス 30 パーク 15 粒状綿 10 活性炭 5

3 .

栽培糟からの排水の分布性に関する実験濯水チューブを置く場所によって底部からの排水量の分布がどのように異なるか調べた。実験装置の寸法は、縦175mm X横352mmX奥行き 508mmのプラスチック容器で、下端はメッシュを張って自由に排水できるようにしている。潅水チューブ、はAG-W型で、流量は543cc/m/分/0.03 メガパスカル圧とした。 10分間給水し、どの部分からの排水が多いか、九分割して排水流量を測定した。中央、右端、左端各3四ずつ測定し平均をとった。 ( 1 )潅水チューブを中央部に置いた場合(閤一

5

a)

。

潅水チューブ在中央正置いた場合諸霊水チューブを右端場合 L置いた海水チューブを左金書仁おいE場合 (a)

唱

- z

ノ

。

，， e‘ 、 (c) 図

-5

底部からの排水量の分布潅水チューブの穴が左部分に少ないために、左側からの排水が少なくなったが、全体的に中央部分からの排水が多かった。

(

2 )

潅水チューブ、を在端に置いた場合(図

-5

b)

。

潅水チューブを容器の右端に置いて給水した場合、右j底部からの排水が非常に多く、その次に中央部が多かった。左底部からの排水は右底部に比べると、非常に少なかった。

(

3 )

潅水チューブを容器左端に置いた場合 (図

-5

c)

。

左底部からの排水が多く、その次は中央が多かった。チューブから速い右側からは少量の排水しか見られなかった。実験の結果、 A社の人工培土に潅水チューブで

(3)

イチゴの商設栽培におけるこi二壌水分動態解析ことが分かった。すなわち潅水速度が速いと水分は横方向よりも縦方向に浸透する速度が速い傾向が見られた。 (2) 不織布設置、潅水速度40cc/m/分の場合 (医

1-9)

給水開始15分後くらいから排水が始まる。水分量の測定結果により、濯水速度が速い場合に比べると、中央表面→両表面→両側底→中央底という)1慎で水が浸透していくことが分かった。すなわち流最が少ないと水分は表面から全体にゆっくり広がっていく。 (3) 2mmネット設置、潅水速度543cc/m/分の場合(図-10) 排水は給水開始から 3分後くらいから始まった。ポリエチレン不織布を使用した場合に比べると、中央底部の水分量が一定最大値になるのが早い。これは中央底部に達した水分は培土中の横方向に十分浸透することなく排水されてしまうためであると考えられる。 (4) 2mmネット設置、潅水速度40cc/m/分の場合(図

1

1) 給水開始後9分くらいから排水が始まり、諜水速度が早い場合に比べると、水分の変化が少ない。 (5) 2mmネット設置、潅水速度64cc/m/分の場合(図-12) 長期間潅水したが、中央部は比較的に早く一定になるが、両端の

No1

と

No2

の地点の水分は

2

日経過後も少しづっ増加した。排水は潅水開始後

7

分後から始まった。 (6)不織布設置、潅水速度67cc/m/分の場合 (!翠…13) 27 潅水すると、給水ラインの設置場所によっては底部からの排水量の分布性が大きく異なることが分かった。

4

栽培糟における土壌水分の変化に関する実験実験装置を関

- 6

に示す。本実験では 23.2cmで、ある。栽培槽の底部にはA社のポリエチレン不織布と 2mmネットのスクリーンを使用した。国において、

O

印をつけた位置に誘電性土壌水分センサー (DECAGON社製)を埋設し、かん水後の土壌水分の変化を測定した。実験はかん水速度を543cc/m/分(散水型チューブに相当) と40cc/m/分(ドリッフチューブに相当)とに変え、また底部の材質をポリエチレン不織布と 2mmネットとに変えて行った。

D=

関- 7にECHO誘電性土壌水分センサ負圧と E CHOの出力との関係を示す。 ( 1 )不織布設置、海水速度543cc/m/分の場合 (図-8)。給水開始から3分後から排水が始まる。また中央底部→両側の底部という1)民で、水が浸透していく実験装置闘

-6

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-7

(4)

智恵、牧子、関村明、藤本中間 28 ，...，

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経過時間(分) 8 6 4 2

。

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6

不織布設置、;垂水速度

5

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3 c

c

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分の場合圏一8 間一No.3 I

一

No.4 I -No.5 - N01

と

No6の平均￨繍構 N02

と

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経過時間(分) 6 4 2

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6

不織布設置、濃水速度

4

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分の場合図

-9

-

. 圃軍圃圃輯開園開園 E 輯圏園田圃闘輯鴎箇・・・・・・圏圃

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1

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時間(分)

2mm

ネット設置、潅水速度

5

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分の場合図

-10

12 8 4

。

(5)

29 イチゴの高設栽培における土壌水分動態解析 ⋮ 均均一

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時間(分)

2mm

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分の場合図

-11

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時間(分)

2mm

6

4 c

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/

m

/

分の場合図

-12

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2

5

0 .

2

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2

3

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出騨宍ノヘ¥出脚択召

時間(分)

不織布設置、潅水速度

6

7 c

c

/

m

/

分の場合図

-13

(6)

30 問中関、藤本牧子、羽村'!I.'怠潅水後

10

分後から排水が始まった。不識布の場合、

2mm

ネットに比べて通水抵抗が大きいために、排水が始まるのがやや遅くなっているようである。

5

盆コンビューターシミュレーションによる土壌水分動態解析本研究では、栽培糟からの排水を出来るだけ少なく、しかも短時間に全体に水分が行き渡る濯水法について検討することである。そのためには、数多くの場合について浸透実験を行う必要がある。現在で、は土壌水分動態に関しては、コンビュータシミュレーションによって十分精度良く再現できるので、本報では

3

つの場合について

HYDRUS-2D

を用いてシミュレーションを行った。初期の負圧は全層で

-30cm

で、ある。

(

1

)瀧水中部が中央に配霞された場合、謹水速度は

O.lcm/min

(図

-14)

。 j荏水後

1

2

分、

30

分、

60

分後の水分を示してい

↓

O.1cm/min

給水開始後

12

分るが、

60

分経過しでも両端には水分が行き渡っていない。下端からの排水は

1

分後から開始している。 (2)濯水チューブラインを2本配置した場合、瀧水速度令はおのおの

0.05cm/min

(図

-1

5)。

60

分経過後は十分に水分は行き渡っているが、排水はこの場合も

7 .

5

分頃から始まっているので、さらに濯水速度を遅くする必要があるようである。

(

3 )

謹水中部が中央に配置された場合、

i

麓水速度は

O.Olcm/min

(図

-16)

。

比較的に土壌水分は横方向にも縦方向にも同じように水分が広がっている。海水速度が遅いために、土壌水分もあまり増加しない。従って、土壌水分が比較的に少ないので、透水性が小さく結果的に重力排水の速度が遅くなる。今後さらに最適な濯水方法についてシミュレーションを行う予定である。給水開始後30分給水開始後60分随一

14

濯水中部が中央に配置された場合、潅水速度は

O.1cm/min

(7)

イチゴの高設栽培における土壌水分動態解析 31 O.05cm/min O.05cm/min 給水開始後

12

分給水開始後30分給水開始後60分図一15 潅水チューブラインを 2本配寵した場合潅水速度は各々 0.05 給水開始後

12

分給水開始後30分給水開始後60分詔一16 潅水中部が中央に配置された場合、潅水速度は0.01cm/min

6 .

まとめ濯水速度の速いチューフ、で、潜水すると、培土全体に水分が行き渡る前に排水が始まってしまうが、速度を遅くすると、比較的に全体に水が行き渡る傾向がある。さらに栽培摺!を白詰まりしにくいシートに変えて同じような実験をしたが、十分に培土全体に水分を行き渡らせることができないまま中央底部からの排水が始まってしまうことがわかった。今後、人工培土の改良と濯水方法についてさらに検討する必要がある。