作物根の発達過程と土壌改良効果を考慮した節水灌漑スケジューリングの最適化

作物根の発達や土壌水分の吸収などの生理活動によって根群域付近に間隙が形成され，これによって土壌物理性が作物の生育に有利な状況に改良される．本研究では，これを作物根の土壌改良効果と定義し，地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し，節水効果を定量評価することを目的としている．平成29年度は以下の通り，研究を実施した．(1)作物根による土壌改良効果の評価作物根の発達過程を可視化して空間分布を評価するため，地中灌漑圃場をモデル化した装置を作成して実験を行った．実験期間中は土壌水分センサーを用いてスリット内の土壌水分状態を連続測定した．作物根の土壌改良効果を評価するため，実験終了後，スリット内の土壌をサンプリングして作物根含有率，保水性および透水性の空間的な変化を定量評価した．これらのデータを入力値として，構築するシミュレーションモデルに適用することとした．(2)シミュレーションモデルの構築地中灌漑圃場の土壌水分動態を精緻に予測するため，土壌中の水分および熱輸送のシミュレーションモデルを構築した．このモデルでは，作物根による土壌改良効果を考慮するため，作物根含有率および土壌物理性を計算領域内で空間的に変化させている．モデルを用いて得られた体積含水率の計算値は，実測値と概ね一致しており，本モデルの精度を確認することができた．このモデルを用いて地中灌漑後の土壌水分分布を可視化した．土壌改良効果を考慮する場合および考慮しない場合の土壌水分分布を比較し，土壌改良効果によって，上向きの水分移動が促進されることを確認した．さらに，計算領域下端からの排水量を算出したところ，土壌改良効果によって排水量が30%程度抑制されることが明らかとなった．これらの結果は，作物根の働きを考慮した新しい節水灌漑手法の確立に貢献するものである．

作物根の発達や土壌水分の吸収などの生理活動によって根群域付近に間隙が形成され，これによって土壌物理性が作物の生育に有利な状況に改良される．本研究では，これを作物根の土壌改良効果と定義し，地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し，節水効果を定量評価することを目的としている．平成29年度は以下の通り，研究を実施した．(1)作物根による土壌改良効果の評価作物根の発達過程を可視化して空間分布を評価するため，地中灌漑圃場をモデル化した装置を作成して実験を行った．実験期間中は土壌水分センサーを用いてスリット内の土壌水分状態を連続測定した．作物根の土壌改良効果を評価するため，実験終了後，スリット内の土壌をサンプリングして作物根含有率，保水性および透水性の空間的な変化を定量評価した．これらのデータを入力値として，構築するシミュレーションモデルに適用することとした．(2)シミュレーションモデルの構築地中灌漑圃場の土壌水分動態を精緻に予測するため，土壌中の水分および熱輸送のシミュレーションモデルを構築した．このモデルでは，作物根による土壌改良効果を考慮するため，作物根含有率および土壌物理性を計算領域内で空間的に変化させている．モデルを用いて得られた体積含水率の計算値は，実測値と概ね一致しており，本モデルの精度を確認することができた．このモデルを用いて地中灌漑後の土壌水分分布を可視化した．土壌改良効果を考慮する場合および考慮しない場合の土壌水分分布を比較し，土壌改良効果によって，上向きの水分移動が促進されることを確認した．さらに，計算領域下端からの排水量を算出したところ，土壌改良効果によって排水量が30%程度抑制されることが明らかとなった．これらの結果は，作物根の働きを考慮した新しい節水灌漑手法の確立に貢献するものである．