水利施設を次世代に 中島　賢二郎

1.農業水利の役割

　

■我が国においては、水田については灌漑施設と排水施設の整備がなされてきました。一方畑地については、北海道における明渠排水事業による地下水位低下対策等の例を除けば、もともと水利の便が悪い土地が畑地として利用されてきたため、灌漑施設を主体に整備がされてきました。これまで農業水利の効果については多くの分析や報告がなされてきました。まず土壌や栽培の視点から農業水利の効果を水田、畑地それぞれについて整理してみます。



水田における効果

（1）湛水灌漑の効果

■水田における湛水灌漑の効果は次のように言われています。

  • 稲の生育に必要な水や養分を供給する。
  • 地温を調節してイネの生育や肥料の効き方を調節する。
  • 有害成分を除き病害虫や雑草を少なくする。
  • 風による倒伏を防ぐ。

■ここで改めて土壌や栽培の視点から灌漑用水の役割と効果を整理すると以下のとおりです。

  • 水田に湛水することで土壌が還元状態になる。還元状態では、窒素はアンモニア態として存在し土壌粒子によってよく保持され、また鉄やマンガン等の酸化・還元の両型を持つ物質が溶けやすくなり、作物に役立つ。
  • 還元状態で安定な物質は、酸化状態で安定な物質よりもアルカリ性であるため、湛水で還元状態になると酸性の土も中性に近づき土壌の酸性問題が解消される。
  • 水田土壌が還元状態になることで、リン酸鉄とリン酸アルミニウムの状態で存在するリンがより溶けやすくなり、稲の養分として有効化する。
  • 機構は明らかではないが、灌漑することにより土に本来含まれている珪酸とカリウムが有効化する。
  • 灌漑水から珪酸、さらにカルシウム、マンガン、カリウム等の塩基類を供給する。

（2）排水改良の効果

■水田における排水改良の効果は、次のようなものがあるとされます。

  • 土壌生産力の増大
  • 土地利用の高度化
  • 労働作業の能率化
  • 水管理の可能化

■このうち土壌や栽培の視点からは、次のように説明できます。

  • 湿田の排水改良は土壌の還元性を弱め、土壌に含まれる窒素（地力窒素）の放出を調節することによって、水稲にはプラスに作用する。
  • 地下水位を下げることにより、土壌の通気性を増大させ、畑作利用を可能にし、さらに施肥効果を高める。
  • 水管理の可能化（土壌水分を自由に制御できること）は、中干しや間断灌漑が可能になり、土壌の健全化、養分吸収の調節、冷・高温から水稲を保護できる等災害の防止が図られる。

■さらに、これらのうち水管理の可能化による土壌の健全化、養分吸収の調節、災害の防止に関してその内容を詳細に見ていくと次のようになります。


（2-1）土壌の健全化
  • 西南暖地における砂質や壌土質の老朽化水田においては発生した硫化水素の洗脱による秋落ちの防止。
  • 寒地の水田土壌においては有機物の嫌気的分解により発生する各種の有機酸の溶脱による養分吸収阻害の防止。
  • 団粒構造の発達した土壌においては、通気性の改善による酸素欠乏や還元による害の防止。

（2-2）養分吸収の調節

■水田における地力窒素の有効化のメカニズムは、乾土効果*1、温度上昇効果*2、アルカリ効果（塩類効果）*3によるとされます。一方、水管理による地力窒素の有効化は、湛水時期をずらすこと、中干しや間断灌漑により地力窒素の有効化の時期をイネの生育計画に合わせてずらすことにあります。


（2-3）災害の防止

■農作物の気象災害としては、冷害、風害、水害、干害、霜害、冷水害、高温害等がありますが、灌漑用水を利用することにより被害を軽減することができます。このうち低温障害と高温障害については後述します。



畑地における効果

■畑地灌漑の効果については、直接的な水分の補給と栽培管理の合理化が一般的に考えられています。しかし「重要なことは、畑作農業の構造的変革に結びつく畑地灌漑として位置づけることであり、水の多目的利用、田畑転換等を含めた総合的な土地（水）利用体系として整備することである。」といわれています。

このため、畑地については、畑地灌漑、畑地排水、経営的効果について整理します。

（1）畑地灌漑

■灌漑は直接的には、水分補給によって過乾燥の状態をなくし土壌水分を作物生育に最も適する範囲内に保つことによって、収量の増大、品質の向上をもたらし、生産安定化の効果を発揮するものです。

畑地灌漑においても、水田灌漑と同じく灌漑用水がカルシウム、マグネシウム、カリウム、珪酸等の塩基類を供給し土壌や作物生育に好影響をもたらします。

さらに、カルシウム、マグネシウムの補給は土壌酸度を矯正し土壌のリン酸固定力を低下させ可給態リン酸を増加させます。珪酸の補給は活性なアルミニウム*4を不活性化し土壌のリン酸固定力を低下させます。これについては、透水性はよいが理化学性の不良な火山灰土壌に灌漑した結果土壌の理化学性が改良されることが、南九州や岩手県の火山灰地帯において検証されています。

■特別な事例として、冬期寒冷な多雪地帯において水温の高い湧水を冬期多量灌漑し牧草類の収量を高める例があります。その場合、温度上昇効果のみでなく、灌漑水に含まれる塩基類による土壌改良効果も認められています。

一方水分補給以外に、栽培管理の合理化の効果が認められます。栽培管理の合理化は、栽培環境の改善、気象災害の防止、管理作業の省力化を含むとされています。

栽培環境の改善には、干ばつ防止・発芽初期生育の促進・ハウス用水の確保、耕起作業の容易化、微気象調節、地温調節等があります。

気象災害の防止には、霜害防止、風食防止、潮風害防止、融雪促進、降灰除去、風傷害発生防止等があります。

管理作業の省力化には、病害虫防除農薬散布、施肥、家畜糞尿施用、デンプン廃液施用への施設の利用があります。

なお畑地灌漑と病害虫の発生の関係については、別途考慮する必要があります。灌漑に伴って病害が発生する機構は、病原菌の灌漑水による移動、散水灌漑による土砂飛散、散水灌漑による跳ね返り、土壌中における病菌の増殖度合いが灌漑によって増大するなどが考えられています。これらの対策にはマルチングが有効であるといわれています。

逆に湛水による病害虫防除（リーチング）があります。湛水灌漑による病害虫発生防除は水田裏作で広く認められていますが、畑作では、陸田*5やハウス以外ではあまり認められていません。


（2）畑地排水

■畑地における排水不良による湿害は、水の過剰による害ではなく、酸素不足による障害です。土壌孔隙の70%以上が水で満たされるか、土壌空気中の酸素濃度がおよそ10%以下になると、根の伸長は阻害されます。孔隙中の空気が水で置換されると、作物は酸素不足による直接的な呼吸障害のほかに、還元状態の進行につれて生成される有機酸等による呼吸障害も受けます。酸素の消費に伴って増える炭酸ガスも8%を超えると根の伸長が抑制されるといわれています。


（3）経営的効果

■畑地灌漑の効果としては、灌漑対象作物に灌水することによる生産性の向上という直接的な効果以上に、経営に大きな効果を与えます。その効果は短期的経営効果と長期的経営効果に分類されます。


（3-1）短期的経営効果

■短期的経営効果には、灌水・水利用が可能になることによって生ずる農業生産・生産物管理での技術的効果、畑地灌漑施設の維持管理・運営、水利用を契機として起こりうる生産活動の組織化と産地化が図られる組織的効果、畑地灌漑による技術的あるいは組織的効果の結果もたらされる、自給的・普通畑作的経営から商品生産的・企業的経営へと発展をする経営再編的効果、以上の三つの経済的効果としての所得効果があります。

特に技術的効果については、前述したように、自然災害からの回避効果、個別生産技術の改善効果、農作業の合理化効果、運搬及び洗浄の効果、安定増収効果が挙げられます。


（3-2）長期的経営効果

■長期的経営効果は、短期的経営効果に誘発されて発生するものであり、農業経営者の積極的な意欲、戦略的な経営発展への実践により資本集約化が進行するものです。具体的には、輪作多品目化の方向、地域農業複合化の方向、施設化の方向での発展です。


中島　賢二郎　H20.5.14

*1 乾土効果：湛水に先立って作土をよく乾燥させると湛水後生成するアンモニア態窒素が著しく増えることをいいます。

*2 温度上昇効果：湛水中の土壌温度が高いほど微生物活動が盛んになり生成するアンモニア態窒素も増えることをいいます。

*3 アルカリ効果：湿潤土壌にアルカリを添加してpH10以上にし、水田または畑状態にして保温静置すると、アルカリを添付しない場合に比べてアンモニア態窒素の生成量が増大することをいいます。

*4 活性なアルミニウム：反応性の高いアルミニウムで、溶解してアルミニウムイオンとなり作物には薄い濃度でも有害です。リン酸イオンと結合しやすく、結合したリン酸イオンは溶けにくいため作物に吸収されにくく作物がリンの欠乏を起こします。

*5 河川など確たる用水源をもたず、井戸水などによって新規開田された水田。
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