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

考虑作物根系发育过程和土壤改良效果的节水灌溉调度优化

• 批准号: 15J03307
• 负责人: 濱田 耕佑
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03307/
• 关键词: 作物根; 土壌構造; 透水性; 保水性; 節水灌漑; 地中灌漑; 消費水量; 土壌水分分布; 畑地灌漑; 毛管束モデル; 土壌間隙; 植物根; 土壌物理性; 土壌改良効果; 土壌水分動態; 水分および熱輸送

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．

Crop root の 発 da の 壌 や soil moisture absorption 収 な ど の physiological activities に よ っ て root group of domain pay nearly が に clearance form さ れ, こ れ に よ っ て の fertility soil 壌 physical が crops に favorable な condition improved に さ れ る. This study で は, こ れ を crop root 壌 の soil improvement unseen fruit と definition し, to infuse 漑 nursery of に お け る crop root group of domain の 発 壌 と soil improvement services to process fruit を consider に into れ 壌 て soil moisture dynamic し を to test, water saving working fruit を quantitative evaluation of 価 す る こ と を purpose と し て い る. In the 29th year of the Heisei era, を and below were used to study を and implement た. (1) crop root に よ 壌 る soil improvement unseen fruit の review 価 crop root の を 発 da process visualization し て spatial distribution を review 価 す る た め, to infuse 漑 nursery of を モ デ ル change し た device を made し て be 験 を line っ た. During the experiment, the <s:1> soil moisture セ サ サ を を を を を を was determined by <s:1> the state of <s:1> soil moisture を in the てスリット and 続. Fruit crop root 壌 の soil improvement unseen を review 価 す る た め, be 験, after the end of ス リ ッ ト の within soil 壌 を サ ン プ リ ン グ し て crop root rate, water retention お よ び permeability な の space - the を quantitative evaluation 価 し た. こ れ ら の デ ー タ を into force numerical と し て, build す る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル に applicable す る こ と と し た. (2) シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル の constructs to infuse 壌 の 漑 nursery field soil moisture dynamic を delicate に be す る た め, の moisture in the soil 壌 お よ び heat transfer の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル を build し た. こ の モ デ ル で は, crop root に よ 壌 る soil improvement unseen fruit を consider す る た め, rate of crop root contains お よ 壌 び soil physical を で space within the territory of computing に variations change さ せ て い る. モ デ ル を with い て have ら れ た の calculation numerical は volume moisture content and be measured numerical と almost consistent ね し て お り, this モ デ ル の precision を confirm す る こ と が で き た. The distribution of moisture in <s:1> soil is visualized を and た た after <s:1> て soil irrigation 漑. Soil 壌 improvement unseen fruit を consider す る occasions お よ び consider し な い occasions を compare し 壌 の soil moisture distribution, soil 壌 improvement unseen fruit に よ っ て, to き の moisture movement が promote さ れ る こ と を confirm し た. さ ら に, computing bottom か ら の displacement を calculate し た と こ ろ, soil 壌 improvement unseen fruit に よ っ て displacement が 30% degree of inhibiting さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. The results of the <s:1> れら <s:1> results, the root <e:1> of the crop, the <s:1> を を, considered the <s:1> new <s:1> water-saving irrigation 漑 method <e:1>, established the に contribution, する <s:1> である である である である である である.

项目成果

Evaluation of soil moisture condition and water saving effect under subsurface irrigation in Shimajiri Mahji soil fields

岛尻玛吉土田地下灌溉土壤水分状况及节水效果评价

• 发表时间: 2016
• 作者: Hamada K.;K. Yuge;M. Anan;A. Hirakawa;Y. Shinogi
• 通讯作者: Y. Shinogi

Evaluation of drainage ability of shallow subsurface drain in a rotational rice paddy field

轮作稻田浅埋排水能力评价

• 发表时间: 2016
• 作者: Kozue Yuge;Mitsumasa Anan;Kosuke Hamada
• 通讯作者: Kosuke Hamada

洪水時における河川の水位変動を抑制する取水堰群の操作

洪水期间使用进水堰抑制河流水位波动

• 发表时间: 2016
• 期刊: 農業農村工学会論文集
• 作者: Kawamura;S.;Kanayama;M.;Yamazaki R. and Yuge;K.;Shugo YASUDA;金丸 志生，島田 裕，藤原寛太郎，池口 徹;島内晶・佐藤眞一・西村昭徳;Shugo YASUDA;大庭輝・南川美月・山川みやえ・佐藤眞一;阿南光政，弓削こずえ，濵田耕佑，水落二郎
• 通讯作者: 阿南光政，弓削こずえ，濵田耕佑，水落二郎

干拓地の作物圃場における地下水の塩水化および連続干天による複合ストレス予測

开垦地农田地下水盐碱化和持续干旱联合胁迫预测

• 发表时间: 2016
• 作者: Hamada K.;K. Yuge;M. Anan;A. Hirakawa;Y. Shinogi;弓削こずえ，阿南光政，濵上邦彦，濵田耕佑
• 通讯作者: 弓削こずえ，阿南光政，濵上邦彦，濵田耕佑

作物根による土壌物理性の変化が土壌水分動態に与える影響

作物根系引起的土壤物理性质变化对土壤水分动态的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Kozue Yuge;Mitsumasa Anan;Kosuke Hamada;阿南光政，水落二郎，濵田耕佑，弓削こずえ;阿南光政，濵田耕佑，弓削こずえ;濵田耕佑，凌祥之，谷口智之，望月秀俊，竹村武士
• 通讯作者: 濵田耕佑，凌祥之，谷口智之，望月秀俊，竹村武士