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水利施設を次世代に
中島 賢二郎
2-2.畑地灌漑における新たな役割■我国における初期の灌漑計画においては、用水補給に重点が置かれ、さらに固定した作物を想定した配水計画がたてられがちでした。 しかし畑地における効果で述べたように灌漑施設の導入により、長期的経営効果として営農体系の変化や栽培作物の変化が起きます。このため特に多目的灌漑の需要とその重要性が増大してきます。また海外の技術を直接的に我が国に適用したための技術的な問題も生じています。これまで実施されてきた灌漑施設の整備から次のような問題点が明らかになっています。
段階的整備の必要性 ■畑地灌漑を導入する地区においては、水田灌漑と異なり各農家の営農水準が一定ではなく、営農水準に大きな開きがあるのが一般的です。このため高額な灌漑施設への初期投資に踏切る農家が必ずしも多くないという問題があります。このような条件下で畑地灌漑を推進するためには、各農家の投資意欲に応じた整備計画が必要となります。このため灌漑方法も多様な方法が必要となります。例えば基幹水路は整備するとしても、支線水路以下は、スプリンクラーを整備するブロック、圃場に給水栓のみ設置するブロック、給水所のみ設置するブロックの並存を認め、時間の経過とともに整備水準を向上させる方法があります。沖縄県宮古島市にこの方法の成功例があります。 水源から末端までの計画の一体性 ■畑地灌漑事業においても、水田灌漑事業と同じく、事業制度上、事業実施主体が階層的になっています。すなわち事業実施主体が、国、道府県、市町村、改良区と階層的に分割され、水源から圃場に至る間にいくつかの事業実施主体が関係します。また各事業が同時に施工されることが少なく、事業ごとの整合性が必ずしも十分に図られません。このため、ファームポンドや末端水路の組織容量に整合性を欠いたり、給水圧力が適切でなかったりする場合が発生しています。 例えば、上位計画が高圧のスプリンクラーを計画していたにもかかわらず下位計画で低圧のスプリンクラーやチューブ灌漑が大勢を占めると減圧が必要になる場合があります。また場合によっては、不必要な高水圧が支線水路に作用し支線水路の管理を難しくしている場合もあります。 事業相互の整合性を確保するためには、事業実施に当り事業主体間の十分な意思の疎通がこれまで以上に必要です。 必要灌水量の再検討 ■現在の灌漑計画では、作物の必要とする灌水量を算定した後、灌水量に圃場全面積を掛けて灌漑用水量を算定しています。しかし実際の圃場では、作物が栽培されていない面積が存在しています。このことの影響は十分に把握されていません。 また実際の灌水は単純な土壌水分補給のみではなく、発芽促進、防除等の生育管理、除塩（ハウス内土壌の塩分洗浄等）、施肥等の土壌管理、ボイラー用水等の施設機械管理、収穫物の洗浄等の生産物管理などの多目的灌漑に多くの需要が存在しています。（36）これらの需要量と使用方法について的確に把握する必要があります。 多目的用水のうち、特に霜害防止、風食防止、潮風害防止（除塩：作物に付着した塩分の洗浄）、融雪促進、降灰除去、風傷害防止等の気象災害の防止の目的で使用される用水は、対象圃場が地域的な広がりを有するために、その使用水量が最大計画給水量を極端に上回る場合がありえます。このため間断灌漑を前提にしたファームポンド容量で対応しようとすると、容量不足となります。この問題を解決するためには、灌水機材の開発を含めた灌水方法、必要灌水量の再検討を行なったうえで、追加ファームポンド容量とファームポンドの分散配置についても検討するべきです。 灌漑機材の変化への対応 ■散水機材を用いる灌漑の方式としては、次のような方式があります。（3）
■これらの機材はそれぞれ適正な水圧と水質を必要としています。しかし、前述したように初期の灌漑計画においては固定した作物と灌漑方式を選定して設計がなされるため、作物の変化に応じて灌漑方式が変化した場合や新しい散水機材の開発によって、適正な水圧と水質への対応が新たに必要となってきます。 水圧については、通常減圧弁の増設か多重配管で対応することとなります。水質については、目詰まり防止のための浮遊物質の除去、藻類発生防止のための窒素、リン、太陽光線の抑制、生育障害を防止するための有害な農薬成分の抑制等の対応等が必要となってきます。 営農の変化に対する対応 ■畑地灌漑の経営的効果により、新たな栽培作物が導入される場合が少なくありません。このことにより新たな問題が発生します。 例えば、当初計画の根菜類を対象にしたリールマシンによる高圧散水システムが、新規に導入された葉菜類には散水の水滴が大きすぎるために適合しづらい場合、サトウキビを対象にした高圧スプリンクラーによる散水計画がハウス栽培に使用するチューブ灌漑には圧力が高すぎるために、新たに減圧弁を必要とする場合などがあります。 また営農技術の進歩により営農指導の方針が変化し、作物に灌水する時間が計画よりも短時間に制約され配水系の組織容量に不足が生じる場合もあります。また作物の多品目化や施設（ハウス）の導入等から、労働時間配分が制限を受け灌水時間に変化をもたらす場合もありえます。これらに対応するためファームポンド規模の決定は慎重に行なう必要があります。またファームポンドの再配置計画も必要になります。 ファームポンド配置計画 ■ファームポンド配置計画について、支配面積、適応標高、経済性の追求の問題があります。支配面積を大きくすると個数を減じることができ一見経済的に見えますが、水理的な安定性の欠如や水撃圧発生の危険性増大、操作性の低下等の問題が生じやすくなります。作物栽培体系や営農組織等を考慮した最適規模を模索する必要があります。 一つのファームポンドが支配するブロック内の圃場標高に大きな開きがあると、減圧施設と加圧施設を同一ブロック内に設けることとなり水理的、水利的に不合理を生じやすくなります。極力同一ブロック内の標高差を小さくするようブロックを設定することが必要です。このためには管路計画と合わせてブロックを地形を考慮して選定することも必要です。 畑地灌漑事業の事業実施主体が階層を有しているため、各事業主体が単独に経済性を追求すると、各事業の経済性と事業全体の経済性が乖離してくる場合があります。特に畑地灌漑計画においては、水田灌漑に比べて下位の事業の事業費が全体事業費に占める割合が大きいことと、上位事業の経済性の追求は下位事業の負担を極端に増加させやすいこととから、経済性の追求を行なう場合には、必ず全体事業費の検討を加える必要があります。 灌漑施設の技術的問題の解決 ■水管理操作の実績値が十分存在しなかったため当初計画値に推定値を用いた施設に、実績値とのずれが生じ、予想を上まわる水撃圧やサージングなどが発生し水利システム運用に困難をきたす場合がありえます。 このようなことは一次整備には必ずついて回る問題であり、いたずらに問題視すべきではなく、積極的に原因の解明と現状への対応をするべきです。このことで畑地灌漑技術の向上に繋がり、後発の畑地灌漑地区の順調な事業実施に貢献できます。 さらに省力化に向けた散水機器の開発が望まれています。 灌漑用水の水質基準の制定 ■畑作物の問題として、畑地灌漑用水の水質基準を制定する必要性があります。基準に盛り込む要件としては次のようなことが指摘されています。
■近年における畑地灌漑用水に関する研究成果を取りまとめた文献に沿って、水質基準の目指すべき方向を整理します （1）作物と水 ■作物にとってよい水とは、外部からの種々の刺激に対して共振する性質がある水といわれます。これは、水の中で、水分子が自由に運動できる能力を有し構造化していない純水に近いものとされます。一方、作物にとって悪い水は、有機汚染や無機汚染によって純度を失い、その能力を消失した水です。 例えば、有機汚染では、BODが高い水で、悪臭を発し、水中の還元物質が高いため、根の酸素活性を押さえ、微量要素の欠乏や生理障害を起こし易くなります。このことが有害嫌気性菌の増殖環境を創出し、病害多発環境となります。 また無機汚染では、SSなどによって濁った水は、根の電子活性に反応し、呼吸や養分の吸収を阻害します。特にハウスなどの塩類集積した層の水のようにイオン的に活性の低下した水では、養分の溶出力を失うと同時に浄化力が低下します。 このように作物生産にとって好ましくない水を改善し、活性のある水を使用することが畑地灌漑にとって大切であるといわれます。 （2）作物品質と水質環境 ■作物の品質を規定する品質基準としては、①安全性、②栄養価、③嗜好性が挙げられます。 （2-1）安全性 ■安全性に関しては、作物そのものの安全性と作物生産過程に生じる間接的な安全性に関するものがあります。作物そのものに関して、例えば肥料としてのアンモニア態窒素は、土壌中で硝化して亜硝酸を経て硝酸になり作物に吸収されますが、人間の体内に入って亜硝酸に還元され人体に様々な影響を与えることが知られています。できるだけ硝酸摂取量を軽減させることが人の健康に必要です。そのために、野菜の硝酸集積を少なくすることが食品の安全性にとって緊急の課題になっています。また野菜に施用された窒素肥料のうち40～70%が土中に残存し地下水への容脱が懸念されます。地下水の窒素濃度を環境基準値の10mg/l以下にするためには、窒素の施肥量は、100kg/ha程度以下が目安になるといわれます。 生産過程で使用される農薬は、作物への残留農薬の問題と河川や地下水等への流出による環境に影響を与え、間接的に人体に影響する問題があります。 （2-2）栄養価 ■野菜類など作物の栄養価は、旨味成分、ミネラル、ビタミン、特殊成分によって決まるといわれます。旨味は、日照、気温、土壌、灌漑水量、肥料などに大きく影響されます。また旨味の要素として香りや歯ごたえも重要な因子となるようです。元来、おいしさの基本味は、酸味、塩味、苦味、甘味の4つと考えられていましたが、現在は、旨味を加えて5つの基本味にする方向にあるようです。 （2-3）嗜好性 ■嗜好性には、色や表面粗さなど外観に起因する視覚的、触覚的要素がかかわると見られます。嗜好性に属している外観を嗜好性から独立して品質を規定する考え方もあるようです。 水質環境に関しては、適量・適質の灌漑という課題があります。土壌中の肥料養分を溶解した土壌溶液の最適濃度は、作物の要求量、土壌の供給速度、根の密度の3要因の相対関係によって決まり、最適濃度の絶対値は存在しないといわれます。かつてハウス野菜では、多収穫をねらって肥料を多投し、塩類集積防止のために多量灌水をしました。その結果、収量は上がりましたが品質は落ちました。野菜の糖や有機酸含有量を高くし、おいしくするためには、低水分栽培と低窒素栽培が欠かせません。一般に肥料を多くすれば、収量は増加しますが、品質は低下します。この意味で、条溝施肥のドリップ灌漑は、施肥と灌漑水の影響範囲が根域と一致するので、吸水・吸肥の調節機能を有効に活用した栽培方法と言えます。 （3）灌漑と防除 ■農作物を病害虫から防除しなければならない理由は以下の3つといわれています。 （3-1）多様性の欠如 農作物は単一栽培の形態を取るために、植物相が単純化しそのことが昆虫相等の単純化を引起し、天敵も減らし昆虫等による被害が大きくなります。 （3-2）農作物の高い栄養価農作物が高い栄養価をもつため、害虫等の生育もよくなります。 （3-3）農作物の低毒性植物は本来害虫等に対する毒性を有していますが、品種改良により無毒化されたため害虫等による被害を受け易くなっています。 ■このように、作物生産にとって防除は必須であると考えなければなりません。作物の病気を防除するためには、次の3条件のうち1つを満足すればよいとされます。
■さらに水質管理を行えば、病気を半減することが可能だろうといわれています。作物と水で述べたように、汚染されていない活性の高い水を使うことが、病害を防止することにつながります。このためには、次のようなことが有効です。
（4）灌漑用水の水質の適正限界 ■自然水を水源とする灌漑用水には、多少のミネラルと有害物質が溶存しています。このミネラルは、一般的に作物に有益ですが、次の場合には有害になります。
硼素のような要素の有害レベルの集積 ■一般に灌漑用水の水質の評価には、次の4つの基本指標があるといわれます。
■我が国では、畑地灌漑用水に関する水質基準が存在していません。このため、現在は、事業地区ごとに下記のような項目を自主規制項目としています。
（5）諸外国の水質基準 ■諸外国の灌漑用水に関する基準には次のようなものがあります。 （1）灌漑用水の水質判定基準（FAO：廃水処理と農業利用）（2）穀物生産のための微量要素の閾値（FAO：廃水処理と農業利用） （3）農業における廃水利用のための微生物に関する水質判定の推奨値（WHO：農業と水産における廃水の利用の健康に関するガイドライン）
中島 賢二郎 H20.5.14
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