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作物の潅水量、どうやって決める?適切な潅水量を決めるための考え方

植物が必要とする潅水量は、生育状態や気象条件の変化により刻々と変わります。変化をとらえ適切な潅水を行うことが大切ですが、実際は様々な要素が絡み合っています。それらについての整理をし、潅水量の決め方に関して考えてみます。

作物の蒸散と潅水量

植物は気孔から水蒸気を放出して蒸散を行っています。気孔は夜間に閉じますが、日中には開き蒸散が行われます。

蒸散は気孔内外の水蒸気密度の差(濃度勾配)によって起こります。植物体内の水蒸気密度は飽和状態に近く、空気中(施設栽培の場合はハウス内の空気)の水蒸気密度の大小に応じて蒸散が起こります。

水蒸気密度は、相対湿度(%)や飽差(g/㎥:飽和水蒸気量に対して、どれだけの水蒸気が入る余地があるかの値として)などで表され、相対湿度が小さいほど、また飽差が大きいほど空気中の水蒸気密度は低下し蒸散が進みます

しかし極端に空気中の水蒸気密度が低下した場合には気孔は閉じる傾向にあり、蒸散は抑制されます。

ハウス内の飽差が大きいほど蒸散は活発に。

蒸散は植物体内の水分を空気中に放出するものですが、それに応じて植物は根から吸水を行っています。吸収した水分のほとんどは蒸散され、一部は細胞の伸長による植物体の生育や、光合成の原料として使われます。

ざっくりと言えば蒸散量と吸水量はほぼ同量と言えるでしょう。植物が土壌から吸水した水分を補うため、それを同量程度の潅水を土壌に対して行う必要があります。そのためには蒸散量に応じた潅水量を行うことが考えられます。

葉面積と潅水量

植物は、それ自身が水蒸気の発生装置と言えます。葉面積が大きいと蒸散量が増え、必要とする潅水量は増加します。また葉面積を増やすことは、特に初期生育段階では重要であり、葉面積が増えれば光合成量もその分増え、その後の生育にプラスに働きます。

そのためには、植物が必要とする潅水量を与える必要があります。またそこで潅水量が足りなければ、葉面積の増加や光合成が抑制される傾向となって、その後の生育や収量に影響を及ぼす可能性が大きいと言えるでしょう。

ハウス栽培のナス

また葉面積が小さい苗の段階や初期生育の段階では、ハウス内も乾燥しやすく、植物が水ストレスを受けやすい状態になります。

そうした初期の段階では植物が萎れないよう十分に潅水を行うこと、また根の活着を促すため多めの潅水を株元中心に行うことなどが求められます。さらにハウス内の乾燥を防ぐために、通路潅水などを併せておこなう場合もあります。

ハウス栽培のピーマン

日射量と潅水量

植物の蒸散量は、直接的には空気中の水蒸気密度(相対湿度や飽差で表わされる)の影響を受けますが、施設園芸ではハウス内の水蒸気密度は日射量の影響を受けるため、日射量に応じた潅水の制御が行われています

その要因として、ハウスが日射を受けるとハウス内温度が上昇し、室温を下げるために天窓や側窓などによる換気が行われることがあります。雨天などを除き大気中の水蒸気密度はハウス内より低く、換気によって乾燥した外気がハウス内に流入してハウス内の水蒸気密度は低下します。

それによって蒸散と吸水が進み、潅水の要求量が増える形になります。潅水量の決め方の基本として、日射量に応じた調整を行うことが考えらえます。

しかしハウス内の水蒸気密度は、直接的には日射量の影響は受けません。例えば日射量が増えても換気が十分に行われなければ、水蒸気密度の変化は大きく起こらない場合もあります。

また葉面積の大小により必要とする潅水量も異なり、さらに強い乾燥条件下では気孔を閉じて蒸散を抑制する場合があって必要とする潅水量も低下するでしょう。このように単純に日射量のみに応じた潅水量の決め方では正確さを欠き、潅水に過不足が生じる場面も考えられます

なお、実際に日射比例による潅水制御を行う場合には、潅水を開始する引き金となる積算日射量を設定するほか、一回当たりの潅水時間(潅水量)の設定などを行います。この一回あたりの設定値は様々な条件を考慮してユーザー自身が決める必要があります。それは植物の生育状況や生育ステージと気象条件などから考えることになり、ある程度の経験値も求められるでしょう。

⇒日射比例潅水装置についてはこちら

適切な潅水量の決めるための材料

日射比例による潅水制御では、潅水量そのものは自分で決める必要があるため、そのための検討材料も必要となります。また蒸散量そのものを推定するための植物生育モデルや、実際にハウス内の計測データをもとに演算し提供するようなサービスも始まっています。そうしたものを利用することも一手ですが、敷居が高いかもしれません。

一般的に考えられる手法として、土壌水分率の計測があります。根からの吸水や土壌表面からの蒸発、地下水の浸透などによって土壌水分は刻々と変化しますが、その多くは植物の吸水によるものとして、土中に設置した土壌水分センサーの値を参考にします。潅水直後には値は大きく上昇し、その後はゆるやかに低下します。その変化の程度を見ながら一回あたりの潅水量を検討することもできるでしょう。

土壌水分率のグラフなどを参考に、多すぎず少なすぎずという潅水量を決める形になろうかと思われます。なお土壌水分率の値はハウス内の位置によって異なることが多く、設置位置には注意が必要と言えます。

土壌水分センサー

一方で、植物が吸った分だけ与える方法もあります。これは電子秤などを使って重量変化を調べる形で、培地ごと植物の重量全体を計測する方法があります。計測株を選んで植物ごと秤に載せる形になりますが、隔離培地やポットでの栽培、ロックウールやヤシガラのスラブを用いた養液栽培などに限られる方法です。

植物と培地の重量変化を直接捉えることで、より正確な方法と言えるかもしれませんが、機器類の設置がやや難しく、また専用の計測ユニットも高価なものが多いようです。

電子天秤の例 アズワンIBシリーズ

その他、流量計や水位センサーなどで排水量、排液量を調べる方法があり、一定の排液率に収めるように潅水量を決める形となります。これはイチゴの高設栽培などの養液栽培では一般的に用いられていますが、土耕栽培では難しいものです。

排液流量計

まとめ

蒸散から吸水、それに対応した潅水と潅水量を決めるための材料などについて説明をいたしました。様々な手法があり、またこれらに加えた制御のシステムやサービスにも近年進化がみられます。

ゼロアグリではAIによる潅水制御として、日射比例制御と土壌水分の推移をもとに、より植物の生育に適した制御をクラウド上で提供しています。

そうした製品を利用する際にも、最終的には植物の生育状況を良く観察し、制御や設定にもフィードバックすることが求められるでしょう。

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