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水利施設を次世代に
中島 賢二郎
2-1. 水田灌漑における新たな役割
新たな視点の必要性
■本節では、前節で整理した基本的な農業水利の効果に加えて、灌漑用水の温度を含めた水質の課題、用水需要の集中の課題等の現在の水田灌漑に求められている新たな役割について検討します。 ここで用水路について用語を定義します。水源から直接受益地内に用水を取込む用水路系を幹線用水路、幹線用水路系から分岐する用水路を順次一次支線用水路、二次支線用水路、三次支線用水路と呼び、圃場に直接給水する用水路を末端用水路と呼びます。 水質 ■農業用水の水温と水質について規定したものには、土地改良事業計画設計基準：水温水質、農業用水基準、農地防災事業実施要領等があります。 これらの水質に関する基準類は、制定当時の社会的な条件を背景としています。これらは経済成長に伴う公害の発生に対応して、農業用水の水質を確保することにより農業生産、特に水稲の被害を防止する目的で制定されたものです。 このうち農業用水基準は、公害対策基本法（昭和42年8月制定、平成5年11月環境基本法制定により廃止）の水質環境基準のうち農業用水に関する基準数値を決定するための基礎的資料として位置付けられています。 農業用水基準制定の考え方は次のとおりです。
■現在は河川の水質がかなり改善され、国土交通省によれば、一級河川の直轄管理区間での水質調査結果では、環境基準を満たしている地点の割合がほぼ90%程度に達しています。 このようなことから水稲の被害防止の観点から制定されている本基準の役割はほぼ終わったともいえます。 設計基準：水温水質の水温に関する規定では、当時全国的に行なわれた大ダム建設の結果ダム湖の深層からの放流水による低温被害が社会的問題となったことを受け、低温被害防止の観点からの表層取水施設の技術的な提案がなされています。また灌漑水の水温上昇を目的とした温水路や温水池について同じく技術的な提案がなされています。 一方、現在全国的に問題視されていて地球温暖化が原因といわれている高温障害に関する規定は詳細にはなされていません。今後、高温障害対策の必要性と合わせた規定が制定されることが望まれます。さらに、水稲にとって望ましい水質や水管理の視点からの農業用水路内の水質を規制する新たな基準の制定が望まれます。主要な項目としては次のようなものが考えられます。
■具体的には次のようなものです。 （1）循環灌漑に関わるもの ■農業水利の特質である灌漑用水の反復利用による水質汚濁物質の濃縮問題があります。取水口地点では農業用水基準を満たすものであっても、反復利用により基準の数値を満たさなくなる場合があります。特に顕著なのは、全窒素（T－N）です。また農薬の圃場からの流出による他作物や水産動物に対する加害が存在します。農薬については、一般的には紫外線や土壌中の微生物により速やかに分解され無害化しますが、｢農薬安全使用基準｣を遵守しない場合には、用水路中への流出が発生し無害化せず害を及ぼすことがあります。このように、循環灌漑について汚濁物質の濃縮の視点からの検討を必要としています。 （2）ゴミに関わるもの ■用排水路に投棄されるゴミによる水質の悪化や水管理操作上の不都合の発生の問題です。ゴミには都市型のゴミと農村型のゴミが存在します。都市型のゴミには、空き缶や空き瓶、生活用品の投棄があります。これらは主として浮遊性であり特に水管理操作上の不都合を生じます。農村型のゴミには、農産物の残渣、刈草、ビニール等の農業資材等の投棄があります。これらは主として水中浮遊性もしくは沈殿性で、一部は腐敗して水質を悪化させるだけでなく、耕作者の健康被害、除塵機の故障、水路の溢水を引き起こすことがあります。 いずれのゴミについても削減のためには一種の「運動」が必要ですが、農村型のゴミの削減には、農産物の残渣等の農業廃棄物の回収システムの整備が不可欠です。 （3）消費者の意識に関わるもの ■近年の消費者の農産物の食味と安全性に対する意識の向上により、消費者が農産物の生産過程にも関心を持ちつつあります。特に契約栽培や産地直販の場合は、生産現場を実際に消費者が確認する場合も少なくなく、灌漑用水の水質にも関心を示すことがあります。たとえ農業用水基準を満たしているとしても消費者にとって灌漑用水の透明度や臭気は農作物購入に当たり食味や安全を判断するための大きな要素となりえます。 （4）HACCPに関わるもの ■HACCPとは、Hazard Analysis・Critical Control Points、（危害分析・重要管理点）の略称です。米国で開発され国際的に認められている食品の安全性を確保する手法です。現在国内では、乳製品や食肉等に限定され運用されていますが、将来的には農産物の生産に用いられている農薬や肥料等の資材と同じくHACCP対象項目の一つとして灌漑用水が扱われる可能性が大きいと思われます。灌漑用水のどこに着目するかは大きな問題です。 低温障害と深水 ■水稲冷害の型は｢遅延型冷害｣と｢障害型冷害｣とに分類されます。前者は水稲の生育前半（栄養成長期）に冷害気象が襲来し生育不良で減収するような冷害を、後者は水稲の生殖成長期のうち穂孕み期の花粉の発育障害、出穂開花期の穂の抽出や開花の障害により稔実歩合が低下して減収するような冷害を指します。出穂10～11日前を中心とする数日間（減数分裂期）を冷害危険期と呼びます。この冷害危険期の深水管理は応急対応技術として確立しています。近年は、幼穂形成期から危険期初めまでの約10日間（前歴期間）に深水灌漑をすることが有効であるといわれています。さらに前歴期間と冷害危険期の深水管理を組合わせることの有効性も立証されています。 また寒冷地における水管理として、夜間・早朝に取水し田面に給水すること、すなわち昼間止水・夜間灌漑は田面水温の上昇の基本技術として確立されています。 このことに関して農業水利に期待される機能は次のようなものがあります。
（1）深水管理への対応 ■深水管理の水深としては、前歴期間で10cm程度（前歴深水）、危険期で20cm程度（危険期深水）が必要とされます。深水管理のために、通常の管理水深3cmから危険期水深に上昇させるためには、灌漑用水が水田1ha当り1,700m3必要です。例えば3,000haでは5,100千m3必要です。一般的な水稲の灌漑用水の年間必要水量を2,000mmとすれば同じく3,000ha当り60,000千m3であり、深水灌漑のためには約8.5%の灌漑用水の増量が必要となります。 次に水路の送水能力を検討してみましょう。 深水管理水深を確保するために、前歴期と危険期の2回で、事前に15日程度の期間で17cm上昇させるとすれば、1日当り約12mmを増量して送水すればよく、平均的な普通期日消費水深15mmより小さい値です。一般的には普通期の送水量が最大期の半分程度であることから水路の送水能力としては十分であるといえます。 なお、危険期深水は水量の確保や畦畔高さの確保等条件が満たされない場合が多いようですが、前歴深水は実施しやすい上に効果も大きいので冷害対策の基本技術として推奨されています。 （2）夜間・早朝取水への対応 ■夜間・早朝取水は、これまでの水源及び送水路中で灌漑用水水温を上昇させる考え方に対して、灌漑用水と田面水の温度差が最も少ないか、あるいは灌漑用水温度の方が高い、おおむね20時から翌朝6時の夜間に田面に給水し、昼間は止水し田面水温の上昇を図るという考え方によるものです。 夜間・早朝取水の問題点は、送水路系と配水路系のバッファー能力の問題です。夜間・早朝取水においては、日消費水量には差異がありませんが、取水口の取水時間24時間に対して田面への給水時間が8～12時間と1/3～1/2になるため、配水系や送水系の水路システムに調整容量（バッファー機能）が求められます。圃場に接する末端用水路は代掻き用水を送水する能力が付与されているため、送水能力には問題を生じません。配水系や送水系の水路の調整能力については、開水路システムであれば水路の堰上げ利用等の工夫である程度緩和されることが想像できますが、配水路系がパイプラインシステムで構成されている場合には、送水系の調整容量の根本的な見直しが必要です。 また掛流しの防止、水管理労力の節減、灌漑用水の浪費防止等のためには、確実な夜間止水を可能にする安価で確実な自動止水栓の開発が望まれています。 高温障害と低温水 ■夏の異常高温による農作物の収量と品質の低下を一般的に高温障害と呼んでいます。高温障害の発生の仕組みは必ずしも明らかになっていませんが、米の場合、登熟初期の高温は胚乳のでんぷん合成酵素の活性を低下させ、でんぷん合成機能に直接障害をもたらし、高夜温に伴う呼吸の増大がでんぷん合成の基質になる稲体中の光合成物質（糖類）の穂への転流を減じ、養分需給の不均衡を生じさせるとされています。さらに日射不足、窒素含量の低下、水不足、倒伏等も障害を促進するとされます。昼夜の温度条件については夜温（最低気温）の影響が大きいと見られています。出穂後20日間の最低気温の平均が24℃以上の場合に著しい影響があるとされています。また潜在的収量が出穂後40日間の平均気温21.9℃を境界として、これより低温側では気温の上昇とともに増大する一方、高温側では減少するとされています。 高温障害に関して農業水利に期待される機能は、掛流し灌漑を可能にする灌漑用水量の確保です。しかしこの場合において、20℃以下の水温でなくては有効ではないといわれています。このため大河川の下流部や反復水を利用している地域においては、温度条件を満たす灌漑用水の確保が困難であり、新たな水源、例えば中小渓流水、地下水、ダム湖の低層水等の開発確保が必要となります。 このほか営農上の指導方針）として各県の気候に応じた適切な移植時期を選定し、4月末から5月初めの連休時期（いわゆるゴールデンウィーク）への移植時期の集中を回避する必要が示されています。 ■なお近年高温障害の発生が頻発していることから、地球温暖化の影響とする考え方があります。地球温暖化についてはまだ様々な意見があり、その対策の必要性についても議論のあるところですが、温暖化が現実のものとなってから対策を検討しても深刻な影響を速やかに緩和することは難しいことから、様々な議論や予測が行なわれている今日から準備を進めていく必要があります。 管水路化と調整機能 ■水田灌漑における管水路化は、配水の利便性、水管理の合理化、配水の均等化等を目的として、圃場整備の進展に合わせて普及してきました。畑地灌漑における管水路化は、灌漑用水が一定の圧力を有する必要性から普及してきました。また地域によっては、開水路構造物の不等沈下による送水能力の低下や凍結融解被害を回避する目的で管水路が採用されています。さらに、近年は規模拡大や圃場区画の増大による末端用水路維持管理の合理化と末端用水路除草の省力化を目的として末端用水路の管水路化が推進されています。 管水路の場合、末端の給水栓の管理は各農家に任されているのが通常です。管水路系は、流量伝達時間が短かくまた配水が需要主導型になりやすい性格を持っており、水利用に当たっては一定のルールに従う必要があります。特に水田灌漑の場合には、各農家が一定のルールに従わず、各戸の意思で給水栓の開閉を行なう場合次のような様々な問題が発生します。
（1）灌漑用水の浪費 ■末端給水栓に何段かの中間開度を設定できるバルブが選定されない場合や開閉（制水）バルブが設置された場合、一般的に末端給水栓は最大流量を給水する能力を付与されていますので、各農家が取水バルブを常に全開にすると、普通期においても最大流量を取水し、圃場での掛流し状態や余剰水を末端排水路に直接排水する状態が発生し、極端な灌漑用水の浪費が発生します。その結果普通期においてさえ灌漑用水総量の不足や部分的な断水が発生します。この灌漑用水の浪費を防止するために、灌漑ブロックごとの隔日給水や間断給水を行なうこととなります。その結果、管水路の利便性を減殺することとなります。 （2）水撃圧の発生 ■上記と同じく、末端給水栓に開閉バルブが設置された場合、バルブ操作時間が極端に短くなることがあり、急閉塞に近い水撃圧を発生させる場合が多く、この水撃圧は長期的には繰返し荷重として作用し管路の疲労破壊による破断やスラスト部分の変形破壊、曲線部の管の抜出しに結びつきます。 （3）配水の不平等 ■同じく、末端給水栓に流量制御のできないバルブが設置された場合や水管理組織が弱体な場合には、上流部での過剰取水による下流部での取水量の不足あるいは、地形的な低位部や下流部が優先的に取水できるので、上流部が取水困難となるなど、配水の不平等を発生させることがあります。 （4）極端なピーク流量の発生 ■極端なピーク流量の発生原因としては次のようなものがあります。 1.圃場区画の増大 2.大規模農家の出現 3.労力節減のための短時間給水 4.夜間早朝取水の実施 5.地域が一斉に深水灌漑に短時日に移行 6.高温対策としての夜間の掛け流し灌漑の実施 ■このうち 1 , 2 は、1日に代掻きされる面積の単位が大きくなることにより、最大必要水量が増大し、代掻き期間が短縮する問題です。この対策としては、現在一般的に行なわれている等面積方式の代掻き方式を代掻き期間中の送水量を一定とし、1日当りの代掻き面積を変化させる等水量方式に変更する方法があります。等水量方式を採用することにより、最大必要水量を増やさずに、代掻き期間の短縮は可能です。 ■ 3 ～ 6 は、1日における需要の時間的な集中の問題です。夜間・早朝取水への対応で述べたように管水路系においては、1日における極端なピーク流量の発生は次のような問題を引起します。
■このような課題に対して、農業水利に期待される機能は次のようなものです。
水の掛引き ■水田における水の掛引きは非常に重要な営農技術の一つです。水田における水の掛引き、すなわち水管理には、浅水、深水、間断灌漑、落水（中干し）、掛流し等があります。 浅水の効果は、水温を高く維持しつつその「日較差」を大きくし分蘗（ブンゲツ）*2の発生を促進することです。 深水の効果は、穎花（エイカ）*3を水面下に維持して低温から保護することです。 間断灌漑と中干しの効果は水田土壌の酸化還元電位*4を調整することです。土壌中の養分は還元状態で稲の養分として吸収されやすくなりますが、還元状態が継続すると酸化還元電位が低下し、土壌中の2価鉄濃度とpHが急激に上昇します。2価鉄濃度が上昇すると硫化水素や有機酸等の有害物質がリン酸､カリ､アンモニア態窒素の吸収を阻害します。間断灌漑と中干しはこの反応を制御する重要な基本技術です。 ■上記の他、落水は出穂後30日を目安にするとされていますが、収量ならびに品質向上のためには、落水時期は遅いほどよいとされています。 このような適切な水の掛引き、すなわち適切な水管理に対応するためには、農業水利に次のような機能と性能の向上が求められます。
（1）配水（水管理）の自由度の向上 ■現在の農業水利システムは、幹線水路から末端水路に至るまで、計画分水量の累積が一定量に達すると計画通水量の減少に対応して水路断面を縮小させることと、各分水地点での分水位は灌漑用水の需要量が定常状態にあることを前提に構成されています。このため、定常状態から需要量を変動させようとすると分水地点上流部での溢水や分水地点下流部の分水位不足を引起します。水の掛引きの自由度を向上させるためには、側溝余水吐きを併設した堰上げ型の分水工と一定断面を保持した水路系が必要です。*5 （2）灌漑用水総量の確保 ■機械移植のために行なう代掻き用水落水後の水位回復用水、深水管理のための深水用水、間断灌漑や中干し後の水位回復のための用水、高温障害を回避するための掛流し用水や低水温用水等は、一般に栽培管理用水と呼ばれるものですが、これらの用水量のうち地区内での調整可能量を超えるものについて的確に把握し、通常の消費用水量とは別途に灌漑用水総量として確保することが望まれています。 （3）灌漑期間の確保 ■充分な登熟と品質確保のためには落水時期を極力遅くすることが望ましいとされています。圃場の地耐力が十分でない場合に落水時期が早まりがちです。暗渠排水の施工や中干しの実施により地耐力を向上させることにより、出穂後の充分な灌漑期間の確保が望まれます。 （3）灌漑用水の適正配分 ■分水工で適正に分水されることが、適正な水管理の基本条件です。このためには分水操作が適切に実施できる水路流速とフルード数の確保が必要です。水路規模により適正値は異なりますが、一般に0.90m/sec程度の流速と0.2～0.3程度のフルード数が望まれます。さらに完成直後の水路の粗度係数と流速係数は設計値を大幅に下回っているのが一般的です。このため完成直後の水利システムでは開水路の水面低下による分水位不足、管水路の過大流速や上流区間での空気混入を生じ安定した分水が困難になります。このようなことを回避するためにも水路粗度の適切な評価と堰上げ用転倒ゲート等の暫定対応施設の設計が必要です。 ■水路の流量は、水田の灌漑期間中そのほとんどが普通期用水量であるにもかかわらず、用水路の設計は最大用水量で行なわれているため様々な不都合が生じます。このうち小用水の直接分水工が普通期の水管理操作を困難にしている場合が多くあります。その主な理由は、直接分水工が一般的に水路低位部からオリフィスで取水していることにあります。オリフィスは水路側水深の1/2乗に比例して流量が変化し、ゲートの場合の3/2乗に比べて、水路側水深の変化に対する感度が鈍い特性があります。このため最大用水量期に適合して設計された直接分水工では、開水路系の上流優先の特性と需要量変動に対応しにくい水路システムの特性とが相俟って、普通期において、上流部の直接分水工での過剰取水と余水の発生に伴い、下流部での用水不足状態を生じます。 このような問題を解決するためには、直接分水工が定量分水になりやすい傾向を修正して、普通期における定比分水による適正分水と節水を図るために定比型の直接分水工の開発が望まれています。 同様なことが、幹線用水路・支線用水路にかかわらず、オリフィス型の分水工で発生しています。これらも解決するべき問題点と考えます。 米の品質から求められるもの ■米の品質を現すものには等級と食味があります。米の検査には、農産物検査法に基づき、品位等検査として玄米の検査規格、精米の検査規格、精米の品位基準が、成分検査として含有率試験がそれぞれ定められています。 食味には、（財）日本穀物検定協会等の民間機関が行なう食味試験があります。 ■品位等検査は、玄米については｢整粒、形質、水分、被害粒、死米、着色粒、異種穀粒、異物｣の項目によって、一等、二等、三等、規格外に分類されます。精米については「形質、水分、粉状質粒、被害粒、着色粒、砕粒、異種穀粒、異物」の項目によって、一等、二等、等外、規格外に分類されます。精米の品位基準は、｢形質、水分、粉状質粒および被害粒、砕粒、異種穀粒及び異物｣の項目によって、最低限度が示されています。 成分検査の項目として、「たんぱく質とアミロース」の含有率試験が指定されています。 食味の評価には、官能検査*6による方法と理化学的測定による方法とがあります。*7 ■一般に白いご飯のおいしさは次のように表現されます。 「色が白く、艶があり、粒の形がよい（視覚）、噛むとき音がほとんどしない（聴覚）、風味がある（嗅覚）、いくら噛んでも味が変わらず、多少油っこい感じと、なんとなく甘い感じがするが無味に近い（味覚）、暖かく、ご飯粒が滑らかで柔軟、粘りと弾力がある（触覚）」 ■官能検査の項目としては、｢外観、香り、味、粘り、硬さ、総合評価｣が用いられています。（財）日本穀物検定協会では、毎年官能検査により「特A、A、A’、B、B’」に分類し、「品種名」と「地区名」を食味ランキングとして公表しています。 ■理化学的測定では、計測器の種類によって異なりますが、米のたんぱく質含量が食味に大きく影響することから「たんぱく質含有量、アミロース含有量、硬さ粘弾性、脂肪酸度」を測定しています。 ■米の品位等検査を念頭に置いた米質の向上のために、農業水利に求められるものは次のとおりです。 冷水の被害の防止、旱魃や冠水の被害防止、適切な落水期の選定、排水改良による土壌の通気性の確保、間断灌漑の導入等です。これらは、ほとんどがこれまで述べてきたものです。 近年一等米比率が全国的に低下していることから、高温障害と低温水で述べたように、低温水の確保と適正な移植時期の確保が必要であるといわれています。 ■米の食味に影響する要因は、「品種、産地、気象条件、栽培法、収穫、乾燥・調整、貯蔵、精米加工、炊飯」といわれます。 米の食味の向上のために農業水利に求められるものは、十分な灌漑用水の確保、適切な落水時期の選定であるとされます。この他各自治体による営農指導では次のようなことが指摘されています。
転作畑 ■転作畑における灌漑には根本的な問題があります。水田転作として導入された畑作物は、収量の増加や品質の向上等のための営農の努力が積極的にはなされて来ませんでした。特に用水計画上は真剣に考慮されてきませんでした。ほとんどの転作畑においては、畝間灌漑の計画となっています。しかし近年転作畑について、積極的に安定収量を確保し品質を向上させようという動きがあります。このような動向に対して、転作畑における適切な灌水量の把握や灌水方法の検討がなされるべきでしょう。さらに開水路系の水田における転作作物に対する灌水機器の開発が必要です。転作畑における灌水については、現在の主要な転作作物である、「麦」「豆類」「野菜」「そば」「飼料作物」を対象に、農業水利に求められる機能について、農林水産省の「技術指針」に沿って述べていきます。 また、転作畑を水田に復帰した場合の用水量の変化についても述べます。 （1）麦 ■麦は、本来湿害に弱い作物です。積雪地帯や転作畑においては、融雪水の停滞や周辺の水稲作付け圃場からの浸透水により、湿害が発生しやすいことから、作付地の団地化、融雪促進剤の散布、排水路の補修、春先の溝切等により、雪腐れ病の防除や湿害の防止に努める必要があるとされています。このことは、現在ほとんどの地区で計画の対象とされていない、春先の融雪災害防止、特に融雪による圃場の湛水防止のための排水計画が重要であることを意味しています。 （2）豆類 ■豆類の水田での作付に当たっては、排水対策を十分施した上で、播種精度及び発芽率向上のため、砕土及び整地を十分に行なうとともに、深播きを避けることが推奨されています。 また、可能な限り、水利系統別に圃場の集団化を図るとともに、必要に応じ明渠、弾丸暗渠、心土破砕等の営農対策・土壌改良を行なう必要があるとされます。特に降水量の多い年等は、明渠の補修等地表水の排水対策を入念に行ない、湿害防止に努める必要があります。 灌水の面からは、大豆は急成長する開花期からは急激に用水量が多くなる性質を持っています。この時期は高温・乾燥した気象条件となることから、水不足のため、落花、落莢等による収量低下や青立ちをもたらしやすいとされます。このため、土壌構造から保水力が弱く、根系が浅い水田転換畑においては、畝間灌水、暗渠を利用した地下灌水等による水分の確保に努める必要があります。 （3）野菜 ■野菜の水田での作付に当たっては、可能な限り集団化を図った上で排水対策を実施する必要があります。用水については、病害（人に対する病原微生物を含む）の伝播の媒介となる危険性があるため、収穫残渣の用水への流れ込みを防ぐとともに、良質な水源の確保に努めることが重要です。特に生食用野菜に直接散布される水については、病原微生物汚染がないよう努めることが求められます。 （4）そば ■土壌が湿潤状態にある場合、生育不良により著しく減収することから、特に水田では、暗渠の施工、サブソイラーによる心土破砕、明渠の設置による地表水除去等、排水対策を徹底する必要があります。また肥沃地における窒素の多用は倒伏の原因となるため、土壌分析結果や前作物に対する施肥の状況等を勘案して施肥量を決定することが求められます。 （5）飼料作物 ■飼料作物の水田での作付に当たっては、排水路の整備や暗渠排水等の設置のほか、圃場条件に応じた捕水明渠、圃場内小排水溝の設置及び落水口の増設等の営農排水対策をきめ細かく行ない、湿害防止に努めることが求められます。 （6）田畑輪換の用水量 ■田畑輪換による用水量の変化は次のように言われています。 1. 輪換畑時の排水性の改良により圃場単位用水量は増加する。2. 輪換畑の経過年数が長く、土壌透水性の良いものほど増加する。 3. 用水量の期別変化は、初期用水期で大きく湛水期間の経過とともに漸減する。 4. 増加した用水量は、経年的に減少し、還元後4作目程度でほぼ水稲連作田に近い値にまで戻る。 ■この他、地区取水量で見た場合、永久転換の場合には、水田面積の減から用水量の減が想定されますが、実際には、排水改良の強化や新たな畑用水の発生等により大きな変化は見られません。また裏作として、春播小麦を作付けする場合には、排水対策の強化等の結果、初期用水量と中干後の浸透量が全般的に大きくなります。 飼料稲 ■水田における飼料稲の生産は、地下水位が比較的に高い水田における適切な転作作物が限られていることと、我国における粗飼料の自給率の低下に対する有効な対策となりうることとから、一層の面積の拡大が望まれています。飼料稲栽培に関して農業水利に求められる機能について畜産草地研究所の資料に基づいて整理します。 水田での飼料稲の栽培は、稲作農家の飼料稲と畜産農家の堆肥の交換体制が整備されれば、家畜糞尿の還元基盤が水田に広がり、環境対策として大変有効な手法といえます。一方、飼料稲栽培では、籾だけでなく茎葉も水田から持ち出すことから、水田が有機質不足になることが懸念されます。なお畜産サイドから見ると飼料稲の給与試験では、籾が不消化のまま排泄されることが大きな問題となっています。 一般的に飼料稲の栽培は、直播栽培との組合せが経営的にも有利だといわれています。 飼料稲の収穫作業技術上の問題として、次のようなことが挙げられています。 1. 水田のため、作業機械に対する地耐力確保が難しいこと。2. 畦畔が存在すること。 3. 畦畔と圃場との段差が存在すること。 ■飼料用の収穫作業機械は畑地を対象として開発されているために、水田用機械より大きな地耐力が必要です。作業機械に対応した地耐力を確保するために、落水を早め、出穂直後に水の少ない状態にすることで子実と茎葉収量に影響を与えることが心配されています。 水田には、畦畔が存在します。収穫作業中に作業機械が畦畔に接触することを避けようとすれば、畦畔からかなりの距離が作業不能地や空地となり雑草繁茂等の問題が生じます。 畦畔と圃場との段差が大きい場合には、収穫後重量の増えた作業機械が、圃場から脱出できないという問題が生じます。 ■飼料稲に関する水管理についての試験事例は、ほとんどありませんが、長野県では、中干しに加えて幼穂形成期から落水期間を設け、穂揃い期を過ぎてから落水することにより、大型機械による収穫作業が可能な地耐力が得られました。佐賀県では、出穂期収穫のための落水時期の検討が行なわれています。特に出穂後落水時期と黄熟期乾物収量の関係を明らかにして、収穫体系別に目標落水時期を設定することが求められます。また、湛水直播においては、耐倒伏性を向上するため、中干し期間以外の落水管理についても検討が必要です。湛水直播を前提にした飼料稲栽培に関して農業水利に求められる機能は、湛水直播に共通しているので、次項の直播稲作体系で述べます。 直播稲作体系 ■今後の稲作の生産性の飛躍的な向上、経営体の大規模化を図るための、我が国の自然、経営条件の下でも普及しうる湛水、乾田等の各種直播稲作技術が大きく発展しつつあります。以下に水稲直播栽培に関する手引きに従い課題を整理してみます。 直播稲作体系のメリットは次のように言われています。 （1）稲作労働時間の約3割を占める育苗・田植作業の解消による春の労働時間ピークの緩和ができる。（2）人力に依存している育苗箱運搬作業等の解消による労働負担の軽減ができる。 （3）移植稲作体系との組合せにより同一品種の作期幅の拡大ができる。 （4）（1）～（3）の結果としての低コスト化が可能である。 ■直播水稲栽培には次の4種類があります。 （1）耕起乾田直播栽培（2）不耕起乾田直播栽培 （3）乾田播種早期湛水直播栽培 （4）湛水土壌中直播栽培 ■上記のうち、（1）耕起乾田直播栽培、（4）湛水土壌中直播栽培が代表的な直播栽培技術体系です。耕起乾田直播栽培については、代掻きをしないため、漏水が多くなりやすく、土壌によっては、用水量が移植栽培や湛水直播栽培と比較して2倍となっている事例もあります。水管理としては、乾田期間中は排水につとめ、湛水後は漏水を防止するのを原則にします。土壌への給水には、地下灌漑施設の利用なども考えられます。 湛水土壌中直播栽培については、土壌の種類を選ぶことが少なく、適地の広いことが最大の長所ですが、播種時期から用水を使用するので田植時期より早く播種する場合には水利用の開始時期を早めるための条件整備の必要があります。 直播稲作体系は大きく乾田直播と湛水直播とに分類されます。 乾田直播の課題であった、天候による播種作業の不安定性や雑草防除等は、不耕起播種機を用いた「冬季代掻き栽培技術体系」の確立等により改善されています。ただし、冬季代掻きを可能とする水利条件が必要になります。 湛水直播の課題であった、出芽・苗立率、耐倒伏性の確保は、播種後の落水管理（落水出芽法）の定着と打ち込み式代掻き同時土中点播機や高精度湛水条播機等播種機の開発等によりかなり改善されました。ただし、この場合も臨機な落水、給水を可能とする配水の自由度が望まれます。 ■乾田直播に関して農業水利に求められるものは、次のようなものがあります。湛水後の水管理は、移植栽培に準じます。 （1）播種前から湛水するまでの乾田期間中は暗渠の活用や圃場内の作溝により、排水につとめます。（2）土壌が乾燥しすぎる場合には、地下灌漑施設を利用して水分を補給し出芽を助けます。 （3）湛水の開始は、出芽がそろい苗の草丈が10cm（葉数3～4葉程度）程度になり、水没するおそれがなくなればなるべく早く行ない、雑草防除を目指します。 （4）圃場が乾燥しているときは、急に湛水すると土壌が還元状態となり稲の根を傷めることがあるので、2～3回走り水程度の灌水を行なってから湛水をします。 （5）湛水開始時には、畦畔からの漏水が多いので漏水防止に努めます。 ■湛水直播に関して農業水利に求められるものは、次のようなものがあります。その他の水管理は、移植栽培に準じます。 （1）播種後、落水状態のまま田面にヒビが入る程度まで田面を硬くすることにより、浮き苗の発生防止や根の伸長を助け、土壌が還元状態になるのを防止する効果があります。ただし、落水状態で強い雨に会うと籾が露出するので一時湛水します。 （2）出芽が始まれば落水します。 （3）4～5葉期に、田面にヒビが入る程度の田干しを行うことは倒伏軽減に有効です。 （4）灌排水を容易にするため、圃場の周辺部に溝を切ることや、区画の大きい圃場では圃場内にも適宜の間隔で溝を切ることが有効です。 （5）直播の場合、移植に比べて作期が遅れるために、登熟期の通水期を延長することが求められます。 ■このように乾田直播、湛水直播いずれの場合も落水、給水を臨機に行なう配水の自由度が要求されます。また通水期間が前後に延長されることとなります。 直播栽培と大区画圃場 ■直播栽培体系は当然のように大区画圃場を前提にしています。一般的に大区画になると水足*9 の進行距離が長くなるために、初期用水量の総量が増えると心配されています。特に初期湛水に要する時間が長くなることが、作業効率との関係から心配されています。 ■湛水効率を規制する要因は以下の3つです。
■これらの要因間の関係は以下のようになります。 （1）取水強度、浸透速度が一定のとき、長辺長の増加は湛水効率を低下させます。（2）浸透速度が一定のとき、長辺長の増加に見合った取水強度の増加があれば、湛水効率は変化しません。 （3）取水強度、長辺長が一定のとき、浸透速度の増加は湛水効率を低下させます。 （4）取水強度が浸透速度より格段に大きいとき（ 取水強度＞＞浸透速度 ）、湛水効率は向上します。 ■一般的には、区画の増大による湛水効率の低下は、①の状態を想定していますし、乾田直播による湛水効率の低下は、③の状態を想定しています。しかし、どちらの場合にも湛水効率を湛水に要する時間の問題として扱う場合は、②または④の状態を確保することで問題は解決します。 湛水効率を、用水総量の問題として扱う場合は、区画の増大によるものについては栽培期間を通じた長期の湛水を考慮すれば、ほとんど影響は生じませんが、乾田直播によるものについては、特に初期灌水量への影響が考えられます。 ■1ha区画の水田で、代掻き用水を作業効率を考えて24時間以内に供給しようとすれば、代掻き用水量が150mm程度の場合、取水強度17～18l/sが必要であり、50a区画の場合の9l/s程度の水口を2ヶ所設ける必要があります。（図1-7）この場合の総用水量は、約3,000m3（300mm）に達します。このように大区画圃場の場合には、初期用水の用水強度を大きくする必要が出てきます。 作業効率を上げるためには、迅速な用水管理、言い換えれば、自由度の高い水の掛引きが必要となります。特に播種をヘリコプターで計画するような場合には、ヘリコプターの能力を発揮させるために極端に短い初期湛水日数を達成する必要があります。また一回の播種面積が大きくなることから、播種後の同一水管理面積が増えることとなります。このような場合に、水口の適切な配置だけではなく、圃場内に作溝を設けたり、地下灌漑を併用したりすることが重要です。地下灌漑には、水源の考え方から、用水路から直接暗渠に給水する用水利用型と排水路の水位を堰上げて暗渠に給水する排水利用型とに分けられます。給水の方式から、土壌中の毛管上昇を利用する自然圧流下方式と圧力水を給水する加圧給水方式とに分けられます。 次に圃場単位用水量の変化をみてみます。 「乾田直播栽培の場合」概ね次のように要約されます。 （1）代掻き用水量は不要となるが、その代わりに初期灌水量が必要となる。ただしその水量は代掻き用水量より20～40%程度少なくてすむ場合が多い。（2）心土層の透水性が大きいこと等により用水量の増加が見られる場合には、初期灌水直後の浸透量が特に大きく、灌水後10～20日でほぼ安定した値にまで低下するが、安定後も普通移植栽培に比べればなお大きな値を示す。 （3）浸透量増加の原因は、代掻きを省略するための降下浸透量増加並びに畔塗りを行なわないための畦畔浸透量増加の2つであり、周囲の条件によっては、後者が大きな増加要因となる場合がある。 （4）降下浸透量の増加は、耕盤以下の心土層の透水性及び灌漑期地下水位（排水路水位）によって決まる。心土に透水係数が1×10－5cm/s程度以下の土層が存在する場合、灌漑期の地下水位が当初から田面近くまで高まっている場合等においてはその増加量は小さい。 （5）作土層は、代掻きを行なわなくとも湛水するだけで、浸水により透水性の低下が進行する。これが灌水後浸透量が次第に低下する原因である。 これらのことから、乾田直播の導入によってピーク用水量に比べて総用水量はそれほど大きく変化しないと言えそうです。 ■「湛水直播栽培の場合」代掻きの有無が用水量に関係しますが、湛水直播は一般には浸透の少ない低平地帯に導入される場合が多いので、代掻きが行なわれなくても乾田直播に比べて用水量増加はあまり問題にならないことが多いようです。代掻きを行なう場合には移植栽培と大きく変わらないようです。
中島 賢二郎 H20.5.14
*1 例えば、100haの水田の場合、代掻き用水量を150mm、代掻き後の圃場単位用水量を15mm、代掻き期間を15日とすれば、等面積方式では、最大必要水量は0.278m3/sec総必要水量は約250,000m3なり、代掻き期間を10日とすれば、同じく最大必要水量は0.329m3/sec総必要水量は217,500m3となります。これに対して同じ条件下で等水量方式で代掻き期間を10日と設定すれば、最大必要水量は0.266m3/sec総必要水量は約230,000m3となります。なお文献では、等水量方式では総必要水量が増加するとありますが本計算例では減少します。 *2 分蘗（ブンゲツ）：稲麦等の根に近い茎の関節から枝分かれすることです。分蘗が盛んになることで収量が確保されます。 *3 穎花（エイカ）：イネ科植物の花を指します。 *4 酸化還元電位：土壌中には鉄、マンガン、窒素、硫黄等の無機化合物の酸化型と還元型が存在し酸化還元系とみなせます。この酸化還元状態の強さを表す指標で,その値が高いほど酸化的であり、低いほど還元的です。 *5 佐々木高明：照葉樹林文化とは何か東アジアの森が生み出した文明、中公新書、2007 *6 官能検査：物理的、化学的な方法によらず、人の感覚器官を計測器として行なう工業製品、食品などの品質検査。清酒の“きき酒”などに古くから用いられています。 *7 網野善彦：東と西の語る日本の歴史、講談社学術文庫、1998 *8 土壌由来窒素：施肥により供給される窒素に対して、乾土効果、温度上昇効果、アルカリ効果等によって土壌から作物体に供給される窒素を指します。 *9 水足とは、給水口から最遠点まで給水が到達するまでに、鉛直浸透により給水が消費されながら湛水面積を増やしていく状況での湛水部分の先端を指します。目的とする湛水深と田面積をかけたものである計画用水量と、水足が最遠点に到達するまでの間の実際の給水量との比が小さいほど、湛水効率が小さいことになります。 |
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