UAVによる土壌面温度観測に基づく畑地の不飽和透水係数の空間分布推定手法の開発

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大規模化された農地において，多収阻害要因である乾燥害を避けるために最適な灌漑・施肥計画を行うには，根圏の土壌水分量の空間分布に把握する必要がある。本研究の目的は，サーモグラフィーを搭載したUAVを用いて畑地の地表面温度を面的に観測し，土壌水分・熱移動の数値シミュレーションを組み合わせ，根圏の土壌水分量の空間分布を予測する手法を構築することである。令和４年度は昨年度に引き続き，三重大学附属農場内のダイズ栽培圃場において現場観測を行った．圃場内の各深度，各水平位置に土壌水分・地温・ECセンサーを設置し，20 m×20 mの圃場における土壌水分量の空間分布の観測を行った。圃場内に設けた裸地区画において，赤外放射温度計を用いた土壌面温度の連続測定を行った。また，同様に赤外放射温度計を用いてダイズの群落温度の連続測定を行った。一方，UAVでは空間的な観測ができるが，設置型の放射温度計の様に時間的な連続データを得ることはできず，観測データは多くても一日数点程度に限られる。そこで，観測数が限られた温度データの透水係数推定への有効性について，数値実験で評価した。晴天時の気象データを反映した地表面熱収支式とHYDRUS-1Dを用いて，裸地の土中水分・熱移動の順解析を行った。そして，順解析で得られた地表面温度を目的関数とし，逆解析で不飽和透水係数に影響を与えるパラメータの推定を行った。その結果，減率蒸発段階の1回の観測でも，透水係数推定が可能であることが示唆された。さらに可能蒸発段階の地表面温度1点を目的関数に加えることで，透水係数の推定値は全圧力領域で真値とほぼ一致したことから，土壌が湿潤な日と乾燥した日で地表面温度の観測をすることで，広い圧力範囲の透水係数を推定できる可能性が示された。