JPH0356689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は所要の透水係数と反通気性（通気耐
圧）を有せしめた毛細管状の多数の細孔を備設せ
る多孔質管を、水位調節の可能な水源に連通する
送水管に並列に直立支設せる立上がり管に連設
し、該送水管と立上がり管と多孔質管とを該多孔
質管が栽培作物根群域内に位置するように栽培土
壌中に埋設し、該多孔質管内の水分に設定負圧を
与えるように該水源の水位を該多孔質管より低位
とし、該多孔質管の内外の水分の負圧差により水
分が該多孔質管から該栽培作物根群域内に滲出す
ることを特徴とする負圧差潅漑方法である。

これらの特徴によつて、この潅漑方法は作物を
優良適切に栽培するのに必要且つ充分な水分量
を、気象の変化と成育の段階に順応して自動的
に、連続して確実に供給することを、きわめて経
済的に、且つ能率的に実施することができる。

在来、農作物などに対する潅漑方法としてスプ
リンクラー法、多孔質管法（以上は散水潅漑）、
ボーダー法、コンターデイツチ法、水盤法、うね
間法、点滴法（以上は地表潅漑）、開渠法、暗渠
法、（以上は地下潅漑）などの方法が知られてお
り、これらの方法は、土壌中の水分が消費された
ときに、圧力水をノズルから噴射され、雨滴状、
噴霧状に潅水する方法、圃場の土壌面に水を流し
て土中に浸透させ、あるいは土壌面に湛水して浸
入させる方法、そのほか直接に作物の根群域に毛
管上昇によつて給水する方法などであつて、いず
れも地上、地表または地下から、用水を補給する
ものであるが、このような水管理のもとで作物の
肥培管理を行なう場合、常時土壌中の水分状態を
把持しなければならない上に、潅漑水量を決定す
るための各諸元に対する調査が必要となり、これ
ら各諸元の調査及び決定に当つては、技術面にお
いても、経済面においても、多大の労力、手数、
時間、経費の浪費を余儀なくされる実情であり、
例えばスプリンクラーや多孔ホースなどにより栽
培物の上方から散水する方法が、その根群域に充
分潅水するためには多量の水を要し、その上蒸発
による水のロスも大きく、有限な水資源の浪費が
甚だしいという欠点を除去するために開発された
点滴方法−栽培物に沿つて送水管を架設し、その
根群周辺に規制された量の水滴を滴下させる方法
−にしても、導水管からの滴下量の調整が困難な
ばかりでなく、蒸発による損失も少なくなく、そ
の上、潅水量を時間的、場所的に、根群域に適当
な水分状態を保持させるためには電気的制御装置
などを必要としなければならないという欠点があ
り、また一つの水位調節タンクで送水と給水を兼
ねた潅漑方法は、作物根群域に対する水分の均一
な潅水が難かしいという欠点があつた。

また近時土壌が十分湿潤していない初期には高
圧給水タンクから送水パイプに送水し、土壌が十
分に湿潤した後は送水管とほぼ同等もしくは土壌
の負圧の強さを考慮した低い高さの水位をもつた
低圧給水タンクに切替えるようにした地下潅漑方
法も提案されているが、この方法は提案のごと
く、給水のための先端部である透水管に、ただ毛
細状の多数の細孔を備えたものを適用するのであ
れば、透水管内の水圧が０圧（ゼロ圧）以上の正
圧水である場合にのみ、管内部から外方へ給水は
可能である。何故ならば、透水管内部の水圧を負
圧とする場合、一般に透水管は反通気性が必ずし
も厳密に付与されていないから、恒に土壌中の外
気の管内への侵入を防止することはできず、この
管内に侵入した外気は給水の流れを遮断するの
で、給水は不能となる。よつて適当な反通気性
が、透水管に、厳密に付与されていなければ、高
低いずれにしても、透水管内の水は、正圧である
場合にのみ連続した給水が可能である。また従来
の潅漑方法に比較して、消費水量を激減せしめる
だけのものであつて、作物の正常な生育を保証す
ることができず、水分飽和（満水）状態となり、
且つ給水は停止しないので、作物の正常な生育は
阻害れ、場合によつては、枯死に至るものである
から、恒に栽培作物の正常な生育を保証すること
ができないという致命的な欠点があつた。

本発明は在来の潅漑方法の上記のような諸欠点
をすべて除去して新規特考されたものであつて、
作物根群域内に均一で適当な水分状態を保持させ
るために、多孔質管の設定負圧と作物根群域内の
水分負圧との増減変化によつて自己制御すること
ができ、電気的制御装置などの制御装置は一切必
要とせず、極めて経済的且つ能率的な潅漑方法で
ある。

本発明の原理及び一実施例を添付図面について
説明すれば、次ぎの如くである。

第１図は本発明の原理を示すものであり、１は
マリオツト給水装置、４は水位調節タンク、１０
は多孔質管であつて、地表面Ｇ、Ｌ、より一定の
深さの土壌中に埋設してある給水装置に連通した
水位調節タンク４に連通せる給水管７に支設した
立上がり管８にビニール管９を介して該多孔質管
１０は連結してある。畑地ａには根群ｂを有する
作物ｃが栽培してある。畑地ａの土壌中の水分は
作物ｃの根群域ｂによる吸水と土壌面蒸発による
水分消費によつて減少し、土壌中の水分のもつ負
圧は増大し、作物ｃの有効根群ｂの給水域ｃにあ
る土壌内に埋設した多孔質管１０を飽水して該管
１０内の水圧をある一定の負圧hp（図面では土壌
中、Ｂの位置に正、負圧０（ゼロ）基準水面−そ
こに地下水面があるのと同等である−を設定でき
る、その水面上の負圧水柱高）にすると、土壌中
の水分Ｃの負圧hs（図面ではＡよりＣの負圧）と
多孔質管１０内に水圧負圧hpとの間に負圧差Δh
（hs−hp）が発生し、この負圧差Δhを発生させる
ことによつて、多孔質管１０と給水域の土塊との
間に水分の移動が起るが、土壌中の水分Ｃの負圧
hsが多孔質管１０内の水分負圧hpより大なる場
合に多孔質管１０から土壌中へ給水されることと
なる。本発明はこの原理をもつて所期の給水を行
なうものであつて、土壌中の負圧を直接多孔質管
１０が受け取り、負圧差Δhを解消しようとして
多孔質管１０から土壌中の作物根群域Ｃへ水分を
供給するものである。

第３図、第４図は上記の原理による本発明の一
実施例を示すものである。フロート・レベル・ス
イツチ（マリオツト給水装置と同機能をもつ）よ
り量水計２、給水管３、たわみ管１５を介して水
位調節タンク４に給水するようにし、水位調節タ
ンク４はジヤツキ６により昇降自在のものとす
る。水位調節タンク４よりたわみ管１４を介して
送水管７を設置し、送水管７には所要数（図面で
は２本）の立上がり管８を並列に直立、支設し
て、その各頭部を同一水平線上にあらしめると共
にその各頭部にビニール管９、ゴム栓１１、ソケ
ツト１２を介して多孔質管１０をそれぞれ連結し
て、作物ｃの有効根群ｂの給水域Ｃにある土壌内
に、各多孔質管をいずれも同一水平線上にあらし
めて埋設する。故に送水管７に直立、支設した立
上がり管８が何本あつても、その各立上がり管８
の各頭部を水平方向に揃えることができるので、
これら立上がり管８にそれぞれ連結して土壌中に
埋設した各多孔質管１０の埋設深さを一定にする
ことができるから、水位調節を正確に行なうこと
ができ、従つて栽培作物ｃの各根群ｂに対し、各
多孔質管１０より水分をムラなく均等に供給する
ことができる。水位調節タンク４はたわみ管１５
により給水装置に連結され、たわみ管１４により
給水管７に連結されているので、ジヤツキ６によ
り昇降自在であるから、水位Ｂを設定し、多孔質
管１０における水分Ｃとの間に所望の負圧差Δh
を設定して、第１図について説明した負圧差の設
定による潅漑を行なうことができる。第３図に示
すように水位調節の可能な水源である水位調節タ
ンク４→送水管７→立上がり管（送水支管）８→
多孔質管１０で、いわば一つのセツトになつてお
り、従つて水位調節タンク４と立上がり管８内の
水圧は常に一定である。また各立上がり管８から
それぞれ各一本づつ連結配置した多孔質管１０は
いずれも独立しているので、いずれかに気泡が侵
入することがあつても、その箇所だけを調整すれ
ばよく、従つて多孔質管１０全体の給水には変化
はないから、多孔質管１０の埋設や調整作業及び
負圧の設定は、極めて簡単に行なうことができ
る。図中１３は圧力を検出する検出カツプ（テン
シオ・メーター）である。

本発明は、給水が自動的、連続的に行なわれる
ので、作物栽培期間中、設定負圧の調節も２回〜
３回で済むことが実験の結果明らかになり、栽培
期間中の潅水操作は省力的で節水を大ならしめる
ことができることが実証された。

本発明において採択する多孔質管１０は、透水
係数が10^-4〜10^-5・cm／ｓの範囲のもので、反通
気性（通気耐圧）が100cm−H₂O以上であること
を必要とするものであり、例えばアルミナを主原
料とし、その中に媒溶剤として粘土を用い、さら
にその中に微細な天然有機物粉末を混入して、
1400〜1600℃の高温で焼結された素焼磁器によつ
て構成され、焼結によつて、該天然有機物粉末が
燃焼気化するときに生ずる肉眼では見ることので
きない極めて微細な毛細管状の細孔が管周面全域
にわたつて穿設され、該多孔質管１０の内外の負
圧差によつて水が浸出する機能を具備させたもの
に製作する。故に多孔質管１０内の圧力よりもそ
の外周側の圧力が低い場合、多孔質管１０内の水
は、内外圧力差によつて浸出し、土壌ａは飽和状
態に湿潤されていない状態においては、水液の吸
収力を有しているから、埋設された多孔質管１０
の周辺の土壌は、浸出した水液の吸収作用の影響
下にあつて負圧状態となつているので、送水管７
内の水に正圧力を加えなくても、土壌自体の吸水
作用により、多孔質管１０の内部の水が土壌中の
浸出し、拡散浸潤して作物根群域ｂに到達し、作
物の根群によつて浸潤水分が吸収されることか
ら、多孔質管１０と作物根群域との間において、
土壌中に多孔質管１０と作物根群域との間に生ず
る動水勾配によつて、絶えず作物に対し必要且つ
充分な水分量の供給を確保することができるので
ある。

本発明における設定負圧の範囲は、実験の結果
によれば、−10〜−30cmＨ（水柱高）−pFに換算し
て1.0〜1.5−でよいものであつて、これより高負
圧、例えば−100cmとか−400cmとか−pF値とし
て2.0とか2.6とか−を設定する必要はない。

すなわち、第５図に示すように本発明における
設定負圧の範囲は、−10〜−30cmＨ（水柱高）−pF
に換算して1.0〜1.5の範囲−において座標（小黒
円）が最も多く看取できたのである。

本発明において作物に供給する水分量は設定負
圧によつて異なつて来るので、設定負圧を調節す
ることによつて、土壌中における水分分布（水分
張力）を調節することが可能である。実験の結
果、設定負圧の調節により、１〜６株の複数の作
物に必要な水分量の供給ができることが実証され
た。すなわち、一本の多孔質管による1600Cm²の
給水域において、 レタス（葉菜） ６株 トマト（果菜） ４株 メロン（果菜） ２株 これらの最大必要水量の供給を充分に行なうこ
とができた。本発明によれば、１反（1000平方
米）の栽培土地における作物について、わずかに
1500本程度の多孔質管で必要且つ充分な水分量を
作物に供給して、例えば甘く、粘りのあるメロン
など良質の作物を成育させることができることが
実証された。故に営農者にとつて、労力、手数、
時間、経費の節減が著しく大となり、施設費も極
めて経済的となる効果がある。

さらに本発明におけるそれぞれの設定負圧によ
つて絶えず給水される水分量は、作物の成育段階
及び気象条件に順応して、それぞれの設定負圧に
おいて給水量が顕著に自己制御されていることは
第５図及び第６図の各実験表に示すとおりであ
る。よつて第５図及び第６図は、本発明がこの自
己制御機能を発揮することにより、作物の成育段
階と、晴天、曇天、雨天等の各種の気象条件によ
く順応して、所要の給水を可能にすることを実証
するものである。

本発明と在来の点滴方式の各潅水量と収量との
関係を、作物の一例として、プリンス・メロンに
ついて比較試験した結果は、別表（その一）に示
すとおりであつた。すなわち、本発明を実施した
負圧差潅漑区は点滴ノズル潅漑区に比較して、潅
水量の点で、約14％減の節水であつた。また収量
においては、本発明を実施した負圧差潅漑区は、
点滴ノズル潅漑区よりも約18％の増収を示した。

本発明を実施して成育させた作物の一例とし
て、アンデス・メロンについて、その品質調査を
した結果、別表（その二）に示すとおりであつ
た。すなわち、甘く、粘りのある品質のすぐれた
アンデス・メロンが極めて経済的且つ能率的に得
られることが判明した。

本発明の負圧差潅漑方法は叙上のとりおである
から、在来の潅漑方式に対比して次ぎのような顕
著な効果をもたらすことができる。

(A) 本発明は、その給水は土壌中の水分負圧が管
内に設定した負の水位（負圧）に達すれば、停
止して、栽培作物生育に有害な水分飽和（満
水）状態には絶対にならないので、栽培作物の
正常な生育を確実に実現することができる。

(B) 本発明は、基本的には水位調節の可能な水
源、送水管、多孔質管だけで行なうものであつ
て、極めて簡単な自動潅漑方法であるから、在
来の潅漑方法での自動化で必要とされて来た電
磁性、水分検出弁などの（水のもつエネルギー
以外の）他のエネルギーを用いた手動又は自動
の制御装置を一切必要とせず、これ等をすべて
省略することができるので、極めて経済的であ
り且つ能率的である。

(C) 本発明は、潅漑の起動において、無加圧で、
なんら電源などを用いることを要せず、唯単に
多孔質管の負圧のバランスを利用した低負圧差
潅漑方法であるから、従来の潅漑方式の多くが
潅漑の起動において、ポンプなどによる圧力水
を利用しなければならなかつた欠点を除去する
ことができる。

(D) 本発明はこれを実施するにあたり、営農者自
身でも一連の給水施設の施行が可能であるのみ
でなく、給水施設に対する機械的な点検がな
く、多孔質管その他の取替え作業なども簡単、
容易に行なうことができて、著しく経済的であ
るから、従来の潅漑方式のように給、配水施工
のための経費が甚だしく高く、その上、専門技
術者による施工を要したりして、多大の施設費
を浪費して来た欠点を除去することができる。

(E) 本発明は多孔質管を中心とする小潅水面積
（給水域）に複数の作物を肥培するため、水分
の有効利用度が高く、また多孔質管の透水性が
均一であるため、どの地点の給水域も同じ給水
量で連続的潅漑を行なうことができ、作物根群
域周辺の毛管負圧と多孔質管内負圧とのバラン
スによつて、自動的に水が補給されるため、要
求水量だけ給水されて、作物根群域には過剰水
は生じないから、従来の潅漑方式の地表潅漑方
法における大量の水を必要として水資産の浪費
が甚だしい欠点、地下潅漑法における土性によ
つて水利用の効率が左右されやすい欠点などの
諸欠点をすべて除去することができる。

(F) 本発明は潅水開始時に多孔質管内の負圧を設
定した後は、消費水量に対応して給水の自己制
御が行なわれ、且つ一定の土壌水分範囲が確保
でき、また潅水量の調節についての負圧の設定
（負圧の与え方）は、操作が簡単で、年齢的労
力には左右されることがなく、さらに在来の自
動制御法に比べて、精度の高い経済的な潅水の
自己制御がなされ得るから、従来の潅漑方式の
ように間断潅漑のため潅水の開始、終了などの
技術及び管理についての労力、手数、時間、経
費を浪費し、また潅水の自動制御のためには水
分検出器、圧力変換器、外部ユニツトなど各種
の高価な装置を必要とすることを余儀なくされ
て来た欠点をすべて除去することができる。

(G) 本発明においては、上記のように土壌水分は
安定し、且つ日日の気象要素の変化に順応し
て、給水が調節され得るから、過湿による病虫
害の発生は抑制され、その防止、除去労力は著
しく削減されるので、従来の潅漑方式のように
土壌水分条件が一定でなく、加えて気象条件な
どから病虫害の発生が多発傾向となり、薬剤散
布に労力、手数、時間、経費の浪費が甚だしか
つた欠点を除去することができる。

(H) 本発明においては、既述のように各作物のそ
れぞれに常に均等、適量な水分が供給されるの
で、品質が揃い、商品化率が向上するのみなら
ず、果菜類、特にメロンなどの品質向上には極
めて効果的である。従つて、従来の潅漑方式の
ように作物の要求する水量と潅水量とが合致し
難いことから、品質の均一化や商品化に多くの
技術と労力、時間、経費をかけなければならな
かつた欠点をすべて除去することができる。

上記のように、給水端に所要の透水係数と反通
気性（通気耐圧）を有せしめた多孔質管を適用す
ることおよび給水源の水位を該多孔質管より低位
とすることによつて、該多孔質管内の水分に設定
負圧を適切に与えることを必須の構成要件とす
る、本発明は潅漑方法としてきわめて経済的且つ
能率的であつて、非常に実用価値の高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を略示する縦断面図、第２図は
その平面図、第３図は一実施例の縦断面図、第４
図はその要部縦断面図、第５図は潅水量と設定負
圧の関係を示す図、第６図は気象条件に順応する
自動的潅水の調節と継続を示す図である。 ［符号の説明］、１はマリオツト給水装置、２
は量水メーター、３は給水管、４は水位調節タン
ク、５はフロート付給水調節弁、６はジヤツキ、
〔４，５，６は一体となつてマリオツト装置の機
能を実現する〕、７は送水管、８は立上がり管、
９はビニール管、１０は多孔質管、１１はゴム
栓、１２はソケツト、１３は検出カツプ、１４，
１５はいずれもたわみ管、Ａは多孔質管外土壌毛
管負圧hsに対する基準水面（そこに地下水面があ
るのと同等である）、Ｂは多孔質管内設定負圧hp
に対する基準水面、Ｃは多孔質管の中心、Ｇ，Ｌ
は地表面、ａは畑地、ｂは作物根群域、ｃは作
物、Δhは負圧差（hs−hp）。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所要の透水係数と反通気性を有せしめた毛細
   管状の多数の細孔を備設せる多孔質管を、水位調
   節の可能な水源に連通する送水管に並列に直立支
   設せる立上がり管に連設し、該送水管と立上がり
   管と多孔質管とを該多孔質管が栽培作物根群域内
   に位置するように栽培土壌中に埋設し、該多孔質
   管内の水分に設定負圧を与えるように該水源の水
   位を該多孔質管より低位とし、該多孔質管の内外
   の水分の負圧差により水分が該多孔質管から該栽
   培作物根群域内に滲出することを特徴とする負圧
   差潅漑方法。