この記事の内容
- 仕組み
- 廃水
- フローを管理する4つの方法
- 効率を上げると水の使用量を増やすことができますか？
農場や庭を想像してみてください。作物が並んで植えられていることを想像するでしょう。列の間に水を流すと、食糧を育てるのに使用される人類最古の方法の1つである畝間灌漑があります。
それは今日でも世界中で、そして米国で一般的に使用されており、5600万エーカーを構成するすべての灌漑畑の3分の1以上が畝間灌漑を使用しています。アメリカ南部の地域では、畝間灌漑が全灌漑の約80％を占めています。
しかし、畝間灌漑が適切に管理されていない限り、それは水の効率的な使用ではありません。畑全体に水を均等に分配することは困難です。しかし、畝間灌漑は、機械式スプリンクラーや点滴灌漑に比べて比較的安価であるため、世界中で使用され続けることになります。
気候変動によって引き起こされる水不足が生態系の実行可能性と何十億もの人々の食料安全保障の両方を脅かしている世界では、その効率を改善する方法を見つけることが重要です。
仕組み
畝間（または畝間畝間）灌漑は、重力を使用するだけで機能します。尾根と畝があり、水は丘陵の作物の列の間の傾斜した水路を流れ落ちます。畝間システムは、畝間を通る理想的な水の流れを可能にするように傾斜させることができる比較的平坦な土地で最適に機能します。なだらかなフィールドや急な斜面に推奨される方法ではありません。尾根で作物を育てることで、水路の水を植物の茎や葉から遠ざけ、腐敗や病気の可能性を減らします。
トウモロコシ、ヒマワリ、サトウキビ、大豆などの列作物は、柑橘類やブドウなどの果樹や、トマト、野菜、ジャガイモ、豆などの淀んだ水によって損傷を受ける作物と同様に、畝間灌漑に適しています。
水を無駄にする
世界的に、農業は世界の淡水の推定70％を使用しています。これは、世界の地下水の半分以上が枯渇しているため、持続可能以上のものです。米国では、灌漑が非効率的であるため、毎日45億ガロンの水が無駄になっています。世界中で、畝間灌漑は、センターピボットスプリンクラー（95％）および点滴灌漑（97％）システムと比較して、平均してわずか60％の効率です。
蒸発、流出、または根面下の地面への浸透のいずれを介しても、分配された水の40％は意図した目標を見つけることができません。作物に吸収されない水は、肥料、除草剤、農薬、さらには抗生物質を地下水に浸出させたり、水路に洗い流したりする可能性があります。浸食の頻繁な問題とともに、水の浪費は飲料水を汚染したり、湖や海にデッドゾーンや藻類の異常発生を引き起こしたりする可能性があります。
しかし、畝間灌漑は、畝間がどのように設定および管理されているかに応じて、より効率的にすることができます。灌漑が100％の効率を達成した場合、地下水の世界的な需要は半分になると推定されています。畝間灌漑は、温室効果ガスの排出、特に窒素酸化物の排出を削減することも実証されています。
フローを管理する4つの方法
水の浪費には、3つの形態があります。立っている水からの蒸発、列の端での流出、および作物の成長に必要な量よりも多くの水が地面に浸透する不均一な水の浸透です。その浪費の管理にはさまざまな形があります。
1.効率的な行を作成する
土壌の種類に応じて、理想的な水流を作り出すためにさまざまな勾配の斜面が必要です。要するに、土壌の排水が速いほど（浸透率）、傾斜が急になります。
水はけの速い砂質土の最適勾配は0.5％勾配ですが、多孔性の低い粘土質土壌の理想的な勾配は0.1％勾配です。粘土質土壌は浸透性が低いため、幅が広く、浅く、長い溝は、より多くの土壌が水と接触することを意味し、吸収が遅くなり、列の終わりに流出する水が少なくなります。対照的に、砂質土壌では、より深く、より狭く、より短い畝間により、水が列の全長にわたってより均一に分配され、列全体に水を供給するために必要な水の量が減少します。
2.流出を減らす
米国環境保護庁によると、農業の流出は水質障害の主な原因です。再生農業と土壌保全の実践に加えて、畝間灌漑からの流出を減らして再利用することは、水質の改善と水使用と肥料使用の両方の削減につながる可能性があります。溝の終わりの流出は、収集プールにリダイレクトしてから再利用できます。流出水を再利用すると、水の使用量を最大25％削減できます。
余分な水が再利用されないフィールドでは、特に低勾配の斜面では、列の下端をブロックまたは堤防することが一般的な方法です。ただし、これにより、フィールドの両端での水の分布が不均一になり、列の下端で栄養素が浸出する可能性があります。
3.耕うんを減らす
耕作を削減または排除することには、炭素を隔離したり、地球を暖める温室効果ガスの排出を削減したりするなど、多くの利点があります。節水については必ずしも言及されていません。
耕うんを減らすと、作物の収穫量を増やしながら、水の使用量を減らす効果があります。畝間で土壌をひっくり返さないことにより、地表被覆作物は所定の位置に留まり、畝間を通る水の流れを遅くし、浸透率を最大50％増加させ、流出を最大93％削減します。
4.サージフロー灌漑を実装する
サージフロー灌漑では、1時間オン、1時間オフのように、水の流れを交互に切り替えます。灌漑された畝が乾くと、土壌の最上層が固まり、表面を密閉し、次の灌漑が列全体に均等に分散されるようにします。これにより、ある研究では最大24％、別の研究では最大51％の水の使用量を減らすことができます。
効率を上げると、水の使用量を増やすことができますか？
19世紀、エコノミストのウィリアムスタンレージェボンズは、効率の向上が必ずしも天然資源の使用の減少につながるのではなく、天然資源の増加につながることを発見しました。彼は、石炭燃焼がより効率的になるにつれて、その使用がより広い範囲の産業に拡大するにつれて、その使用がより頻繁になることを観察しました。
同じ逆説は、1980年代と1990年代の長期にわたる干ばつの間に、カリフォルニアでより効率的な点滴灌漑システムが広く採用されたことで起こり、州のすでに不足している地下水供給のより大きな枯渇につながりました。世界中の政府が作物灌漑の効率を改善することを含む水保全対策を採用しているため、不十分に作成されたプログラムは、世界の水危機を解決するのを助けるのではなく悪化させるという意図しない結果をもたらす可能性があります。
よくある質問
- 畝間灌漑と洪水灌漑の違いは何ですか？
畝間灌漑と洪水灌漑はどちらも、重力によって地域全体に水を分配する地表灌漑方法です。それらの違いは、洪水灌漑は畑全体を氾濫させ、その結果、水を均等に分配することを伴うのに対し、畝間灌漑は植物間の溝のある列のみを氾濫させることです。
- 最も効率的な灌漑方法は何ですか？
作物を灌漑するための最も水効率の良い方法は、点滴灌漑によると考えられています。この「マイクロ灌漑」法は、土壌の真上に埋められているかホバリングしている細いチューブを介して、植物の根に直接水をゆっくりと滴下します。
- 畝間灌漑システムによってどのくらいの水が無駄になっていますか？
点滴灌漑システムによって浪費される3％とは対照的に、畝間灌漑システムが使用される場合、推定40％の水が浪費されます。
