シンポジウム特集
総 説., March 2012, Vol. 120, 15 ‒ 20Reviews
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畑土壌に対する排水改良技術の動向
北川 巌 1
Technological trend of Drainage improvement for upland soil
Iwao KITAGAWA1

１．はじめに
日本の食料自給率は，食生活の大幅な変化と濃厚飼料の輸入依存，畑作物の低い生産力により，先進国中で最低水準となっている．一方で，食の安全に対する消費者の意識変化から国産農産物の需要は高まっている．我が国では，自給率の低い品目の生産強化を図るため，輸入依存度の高い大豆，小麦，飼料や野菜等の増産と農産物の高品質化を目指しており，畑作物の生産力強化が重要である．
湿潤気候の日本において畑作物の生産力強化を図るには，効率的な農作業性と安定した生産性，農産物の品質を確保するための圃場の排水改良技術が必要である．特に，最近の極端な気象の変動が発生しやすい条件下では，農業者の排水改良に対する期待も大きい．

Fig. 1 湿害発生年における暗渠の有無が畑作物の生産性に与える影響（北海道農政部，2010 ; 2011，一部改変）*1 暗渠圃場の増収率は，近隣の暗渠未施工あるいは施工後30 年以上経過した圃場の作物収量と比較した値．
*2 比 較 調 査 地 点 数 は，2009 年 に 338 ヶ 所，2010 年 に651 ヶ所．

国内の畑の大半を占める北海道では，2009 年から 3
年連続で畑作物の生育期間に長雨や大雨があり，生産量が激減するなどの被害を受けている．このことから，畑作物の生産力強化には，畑土壌の排水性の改良が重要である．

が高く（北川，2005），経営の安定化に寄与している．
また，北海道における最近の湿害については北海道農政部（2010 ; 2011）により調査されている（Fig. 1）．こ

そこで本報告では，湿潤気候の日本における畑作物のこでは，2009 年と 2010 年に暗渠の有無が畑作物の収量生産力強化に向けた，畑土壌に対する排水改良技術の開に与える影響を示している．これによると，暗渠の未施発の動向と事例を紹介する．

２．畑作物の湿害と排水改良の重要性

工圃場に対する施工圃場での収量は，2009 年の水田転換畑のコムギでの 98 % を除き，畑のコムギ，テンサイやジャガイモ，ダイズで 4 〜 25 % の増収が認められた．

2. 1 畑作物の湿害に対する排水改良の効果

暗渠の整備において，整備費に対する収支から見た目標

湿潤気候の我が国では，農業生産性を低下させる大き増収率は 5 〜 15 % 程度であり，湿害時にはこれ以上のな要因として，冷害と湿害が挙げられる．畑作が盛んな効果が得られていた．このことからも，農業者の期待が北海道における冷害や湿害の被害発生年には，1993 年大きいことが理解できる．

や 1996 年がある．また，2009 年以降の 3 年間は，畑作

2. 2 日本の暗渠の整備状況

物の生育期間の多雨や長雨による湿害の発生が顕著とな

土地改良事業による暗渠の整備は，毎年 1 〜 2 万 haり，国産の畑作物の供給量に影響を及ぼすほどの湿害ので行われている．暗渠の整備は，北海道・東北・北陸の被害が発生した．このような畑作物の湿害に対して農業積雪寒冷地で多い．また，畑の暗渠の整備は，大部分が者は，暗渠などの排水改良による収量の維持効果に大き北海道で行われ，他の府県では希である．

な期待をしている．

暗渠の整備は，戦後から盛んになり，土地生産性の向湿害に対する暗渠などによる排水改良は，テンサイや上に貢献してきた．1970 年代には暗渠の耐用年数 30 年

アズキ，ジャガイモ，コムギの収量低下を回避する効果を越える暗渠も出てきた．1990 年以降になると，毎年の暗渠の整備面積が耐用年数を超える暗渠の面積より少1National Institute for Rural Engineering, NARO, Tsukuba, 305 ‒8609, Japan.
Corresponding author : 北川 巌 , 農研機構
2012 年 1 月 5 日受稿，2012 年 2 月 10 日受理
土壌の物理性 120 号，15 ‒ 20（2012）

なくなり，暗渠の整備済み面積率が減少する傾向となった．そのため，今後，老朽化した暗渠の増加による排水不良圃場の増加が予想される．そこで，これまでに整備した圃場の排水施設の機能をいかに維持して，長寿命化

土壌の物理性 第 120 号（2012）

16することが重要になってきた．
2. 3 畑土壌の排水不良
畑土壌に対する排水改良の役割は，土壌中の余剰水を

３. 暗渠の機能低下の要因と対応
3. 1 暗渠の機能性向上の取り組み排除して作物根域の通気性を確保することである．亀裂

農業者から，暗渠は施工年数が経過すると徐々に効果や間隙の停滞水や地下水を排除する機能には，土壌の透が低下するとの指摘がある．代表的な機能低下の調査事

水性や保水性が影響する．そこで，代表的な排水不良土

例には，村島（1992）や北川（2005），などがあり，様々壌であるグライ土と多湿黒ボク土の土壌水分環境や暗渠な要因が考えられる．

排水量を調査し（Fig. 2），土壌条件に対応した排水改良技術について検討した．

暗渠の機能低下要因の一つには，疎水材の未使用や投入量の不足，資材の分解による機能低下などの問題が一般的な沖積土の排水不良土壌であるグライ土では，あった．現在では疎水材の使用が改善され，モミガラ以地下水位が 1 m 以内と浅く，降雨後に上昇し高い状態が外の多様な疎水材の提案も増えてきた（柳町・在原，続く．地表の排水が進み土壌が乾燥してきても，地下水2011）．ただし，疎水材の耐久性の問題（吉田ら，2005）

位は緩慢に低下する．そのため，下層ほど地表より乾燥とその対策（岩佐ら，2008）の検討については，現在もが遅く，過湿である．暗渠排水量は，降雨量に応じて大取り組まれている．

きくなる．このため，低平地に広く分布するグライ土でまた，暗渠の機能は，暗渠管の埋設時に埋め戻した土は，地下水の排除機能の強化が不可欠で，暗渠の整備が壌の練返し，圃場全面の耕盤層や緻密な堅盤層の形成に求められる．

より暗渠管までの透水性が阻害されることで低下する．

一方，北海道の畑地に多い火山灰が母材の多湿黒ボクそれにもかかわらず，心土破砕や弾丸暗渠，表面排水を土は，土性が粗く，有機物に富み，保水性の高い土層が促進させる溝切りなどの営農排水の対応，補助暗渠等の厚い．また，多湿黒ボク土は飽和透水係数が高いが，深追加的な排水改良の実施の対応は必ずしも十分でないさ 50 cm までの土層全体の易有効水分孔隙量が多い（石（北川，2005）．

渡ら，1993）．そのため，多雨時には，土層全体の間隙一方で，暗渠管閉塞もよく指摘される要因だが，前述が保水して，気相が減少するため作物根の呼吸が阻害さの要因より発生割合が少なく，また，対策の検討もなさ

れ湿害となりやすい（保井ら，2000）．しかし，暗渠かれてきた（兼子ら，1995 ; 北川ら，2006a）．

らの排水は，大きな降雨時にしかなく，暗渠自体の機能このように，既存暗渠の排水機能低下を回復する技術を強化する必要性はそれほど高くない．このことから，については，暗渠自体の構造の改善よりも土壌の物理性多湿黒ボク土の排水改良は，余剰水排除よりも，心土破改善に関する問題が多く，これらの課題を解決するため砕と疎水材投入によって過湿条件下でも下層土の通気性のさらなる技術開発の取り組みが必要である．

を確保する有材心土破砕などの改良が適している．

3.2 有資材の補助暗渠工法

以上のように，畑土壌の排水改良にあたっては，暗渠既存暗渠の機能を向上させ，畑作物の生産力を強化す単独による改良よりも，土壌物理性を考慮して，追加的なるには，透水性が不良な土層に透水性の高い資材を溝状土層改良を組み合わせた方法による改良が必要な場合もに埋設し，透水性を高め，作物根域を抜本的に改善するあり，土壌に対応した排水改良工法の充実が必要である．

土層改良が古くから実施されている．

Fig. 2 畑暗渠を整備した異なる畑土壌の土壌環境と暗渠排水量の違い（北川 2005，一部改変）

シンポジウム特集 総説：畑土壌に対する排水改良技術の動向

17水田においてはモミガラ補助暗渠が一般的である．畑

寄せ集めて，溝状に切断した土を持ち上げてできた溝の地に対しては北海道を中心にバーク堆肥を用いた有材心空洞内に落とし，Fig. ３の右上のように表面の資材を農土破砕（横井ら，2001）がある．これらの工法は，心土地下層に溝状に埋設する．地表面に均一に配置できる資破砕による透水性や通気性の理化学性改善と資材を使用材であれば補助暗渠として埋設できるので，多様な資材することによる効果の持続性に特徴がある．また，改良を使うことができ，資材費の低減を可能にした．

効果は溝の間隔や資材使用量に応じて高まる．バーク堆資材埋設溝は，補助暗渠として機能して暗渠に水を集肥を用いた有材心土破砕では 5 年までの収量向上効果の水し，地下水位の低下を早める．また，有機質資材を用持続が確認されている（北川，2011；横井ら，2001）．

いた埋設溝では保水性の向上も期待できる．

しかしながら，この土層改良工法は大量の資材を使用し，さらに，施工費用がとても安いので，作物の増収による大がかりな機械での工事となるため，整備費も高価で増益だけで施工費を返済しても，事業の補助がない場合あった．

でも５年以内の短期間で施工費用を完済することができ

そこで，筆者らは，容易に圃場の排水性を改善する低る（北川 2011）．

コストな有材心土破砕を実現するため，農業で発生する

3. 3 無資材の穿孔暗渠工法

ワラや茎葉の作物残渣，必要に応じて農業者自身が散布

一般的な管材を用いた暗渠は，整備費用が高く土地改する堆肥などの多様な有機質資材を疎水材として活用す

良事業により整備されることから時間がかかる．そのたる土層改良である「カッティングソイラ工法」を開発しめ，低コストで直ちに対応できる排水改良技術の必要性た．この工法の特徴は，土塊の切断・持ち上げ，ワラやもあり，弾丸暗渠（永石・山下，1972）やシートパイプ

茎葉等の有機質資材等の投入，埋め戻しの３工程を１度の浅層暗渠（杉山 ･ 津田，1990）などが用いられてきた．に実施できる簡素化した施工法にある（Fig. ３）．これ

その中には，暗渠と同様に圃場外に排水でき，弾丸暗渠により，土壌改良資材を運搬する部分が不要となり，機と異なる空洞成形方法により空洞の耐久性を高めた穿孔械が小型化できた．

暗渠がある（鈴木，1989；北川ら 2006b；2010）．

カッティングソイラ工法の施工行程は，作物の収穫した後の表面に散在しているワラなどの有機物を，Fig. ３の左上の機械を１度走行させるだけで，オーガーによりここで示す穿孔暗渠は，Fig. 4 と Fig. 5 の資材を用いずに土中に排水孔となる空洞を成形する工法である．
穿孔暗渠は資材を用いないことから排水孔となる空洞

Fig. 3 多様な有機質資材を活用する土層改良「カッティングソイラ工法」の概要

土壌の物理性 第 120 号（2012）

18の耐久性が土壌や地目により異なり，トレンチャ式や切部に作られた空洞横の壁面から，さらに幅 10 〜 25 cm

断掘削式などの工法が使い分けられている．

で高さ 10 〜 20 cm の土塊を切断し，溝空洞内にその切早い時期から実用されてきたトレンチャ式穿孔暗渠断した土塊を寄せる．土塊で埋まった溝空洞の横側に新は，Fig. 4 に示すトラクタ直装のトレンチャ掘削機を用たに成形した空洞を通水孔（横穴）とする簡単な工法でいる．排水孔となる空洞は，① 60 〜 120 cm までの任意ある（北川ら，2010）．の深さに，下部に直径 20 cm の円形空洞とその上方に幅いずれの穿孔暗渠とも，弾丸暗渠と異なり施工時に空7 cm 程度の縦溝の空洞を掘削し，②縦溝空洞の壁面の洞壁面に対する土圧が小さく，弾丸暗渠に見られる穿孔一部を中央に向けて寄せ合わせて土の蓋をして溝を閉じ体や破砕爪による抵抗で発生する亀裂もなく，溝空洞がて，③閉じた土の蓋の上方を掘削土で埋め戻すことで，維持されやすい．

縦溝の下部と円形の空洞はくり抜かれた状態になる（北川ら，2006b）．

穿孔暗渠の施工効果は，管を用いる一般的な暗渠と同程度の排水機能を有し，穿孔暗渠の施工圃場では，作物次に，適用土壌と施工効率を改善した別の施工方式の生育に適した土壌水分が維持される．その結果，隣接の穿孔暗渠を Fig. 5 に示す．切断掘削式の穿孔暗渠のカッ対照圃場と比較して畑作物で収量が向上した（北川ら，

ティングドレーン工法は，作業機の牽引力だけで，①土2006b ; 2010）．

壌を掘削できる切断刃を用いて深さ 90 cm，幅 10 cm の

ただし，これら穿孔暗渠の利用にあたっては，適用で長方形の土塊を切断して 15 〜 25 cm 持ち上げ土塊下部きない土壌があることに留意が必要である．トレンチャを固定し，縦溝の最下部に通水孔となる空洞を形成する．

式の穿孔暗渠は，泥炭土で 10 年程度，粘質な低地土でこの溝空洞をそのまま通水孔（直下穴）とする．②最下5 年程度の耐用実績があった．しかし，その他の土壌でFig. 4

チャ式穿孔暗渠の概要（北川ら 2006b）

Fig. 5切断掘削式穿孔暗渠「カッティングドレーン工法」の概要（北川ら , 2010）シンポジウム特集 総説：畑土壌に対する排水改良技術の動向
Table 119

低コストな排水改良工法の事例
主な使用資材

施工費の事例（千円 /ha）

備考

有材心土破砕モミガラや木材
チップ , バーク堆肥など

1,000 〜 1,800

資材の種類や使用量，施工時の溝の間隔により異なる．

カティングソイラ

作物残渣やバーグ堆肥など

170 〜 480

使用する資材の購入の有無，資材の種類や使用量で異なる．

工法名

有材の補助暗渠

開削式（モミタス）
疎水材の （岩佐ら，2008）
再充填工法
トレンチャ掘削式

穿孔暗渠

モミガラ

使用する資材の購入の有無，資材の種類や使用量で異なる．

一般的な疎水材

使用する資材の購入の有無，資材の種類や使用量，資材を充填する暗渠の間隔により異なる．

弾丸暗渠

70 〜 130

40cm 深程度に穿孔し，補助暗渠として機能する．

トレンチャ式100 〜 180

60cm 以深に穿孔し，暗渠として機能する．

切断掘削式（カッティングドレーン）

60 〜 120

60cm 以深に穿孔し，暗渠として機能する．

は，施工性や耐久性が明らかに劣るため適用できなかっyuukouseityousa100202.pdf，（確認日 2011/12/20）．

た．切断掘削式の穿孔暗渠のカッティングドレーン工法

2）北海道農政部（2011）: 平成 22 年度基盤整備の有効性に関すは，泥炭土と低地土，台地土，黒ボク土のいずれに対しる調査報告，http://www.pref.hokkaido.lg.jp/ns/ても施工でき，それぞれの土壌に適した形と大きさの空

nkk/grp/h22̲yuukousei.pdf，（確認日 2011/12/20）．

洞を成型できる特徴がある．特に横穴型の空洞ではいず

3）石渡輝夫，小林信也，斉藤萬之助（1993）: 北海道の農耕地れの土壌でも比較的長く耐用できる．
さらに，それぞれの穿孔暗渠の施工費などを比較すると，トレンチャ式穿孔暗渠は 1 時間当たり 10 m 間隔で土壌の孔隙分布特性とその分布図，土肥誌 , 64（6），685 ‒689.
4）岩佐郁夫，菅原強 , 千田智幸（2008）: 暗渠もみ殻疎水材の約 0. 2 ha を改良でき，施工費が 5 〜 10 m の間隔で 1 ha

開削充填機および作業方法の考案，農業農村工学会誌 76

あたり約 200 〜 420 千円である．切断掘削式穿孔暗渠の（5），448 ‒ 449.

カッティングドレーン工法は 1 時間当たり 10 m 間隔で5）兼子健男，豊田勇，犬童止，竹本眞悟（1995）: 動力噴霧機

約 0. 7 ha を改良でき，施工費が 5 〜 10 m の間隔で 1 haを 利 用 し た 暗 渠 目 詰 ま り 除 去 技 術， 農 土 誌，63（10），あたり約 100 〜 200 千円である．これら工法は管材を用いる一般的な暗渠の施工費 1,000 〜 2,000 千円の 6 分の424 ‒ 429.
6）北川巌（2005）: 積雪寒冷地における排水改良の現状と今後の展，土壌の物理性，100，43 ‒ 53.

1 以下である．

４. 今後の排水改良の展開に向けて

7）北川巌（2011）: 畑土壌に対する排水性改善技術，2011 年度
土壌物理学会大会講演要旨集，3 ‒ 4.

本報で紹介した排水改良の各工法の特徴を Table 1 に8）北川巌，竹内晴信，木曽誠二（2006a）: 十勝岳泥流地帯におまとめた．資材を活用する補助暗渠の有材心土破砕や暗ける暗渠管閉塞要因の解明と回避対策，農土論集，241，渠の疎水材を補充する工法，資材を用いない無材暗渠な117 ‒ 122.

ど，地域的な偏りはあるが排水改良技術のバリエーションが増えてきた．

9）北川巌，竹内晴信，小谷晴夫，千葉佳彦（2010）：切断掘削方式による穿孔暗渠「カッティングドレーン工法」の効

今後も，畑土壌に対する排水改良技術は，気候条件の果と適用性，農業農村工学会論文集 78（3），151 ‒ 156.

克服による畑作の安定生産と農産物品質向上に貢献でき

10）北川巌，竹内晴信，横井義雄（2006b）: トレンチャ掘削式

る．Table 1 に示した低コストな排水改良技術は，既存穿孔暗渠の耐久性と適用条件，農土論集 74（3），349 ‒ 354.

排水施設の機能回復を行っていく上で必要な技術である

11）村島和男，荻野芳彦（1992）: 汎用化水田の暗渠排水の機能とその維持管理，農土誌 60（1），13 ‒ 18.と考える．
その一方で，いずれの工法にも特徴があり，適用できる農業形態は異なる．これら技術の活用にあたっては，各技術の特徴を理解して適用していく必要がある．
今後，各地域において本報で紹介した技術などの取り組みが進み，地域の実情にあった新たな技術が導入されることが期待される．

12）永石義隆，山下恒雄（1972）: トラクター直装型弾丸暗渠のコウ配布設装置について，農土誌，40（9），625 ‒ 628.
13）杉山満丸，津田豊（1990）：シートパイプクロス暗渠工法と施工後の状態，農土誌，58（2），159 ‒ 167.
14）鈴木智久（1989）：2 連式無材暗渠，暗渠排水 Q&A･ 施工事
例，全国土地改良総合整備事業制度研究会，畑地農業振

引用文献
1）北海道農政部（2010）: 基盤整備の有効性に関する調査報告，
http://www.pref.hokkaido.lg.jp/ns/nkk/grp/

興会，270 ‒ 274
15）柳町祥，在原克之（2011）: サンブスギを原料とした木質系資材の暗渠疎水材への適用性，農土誌 79（7），521 ‒ 525.
16）保井聖一，丹羽勝久，大淵清志，菊地晃二（2000）: 十勝管

土壌の物理性 第 120 号（2012）20内における湿性畑土壌の物理的特徴と作物生育，第 1 報17）横井義雄，北川巌，後藤英次，田丸浩幸：北海道上川地方

多湿黒ボク土の物理性とテンサイ根系，土壌の物理性の堅密固結性土壌に対するオプナー式有材心土改良耕の（85），31 ‒ 40.

効果，土壌の物理性 88，pp.37‒ 44（2001）．

要旨

湿潤気候の日本において畑作物の増産を図るには，効率的な農作業性と安定した農業生産性を確保する
圃場の排水改良が必要である．特に，最近の極端な気象の条件下では，農業者の排水改良に対する期待も大きい．
本報では，畑作物生産における減収要因の一つである湿害に対する排水改良の効果を示す．また，現在の畑土壌に対する排水改良について，積雪寒冷地における取り組みを紹介する．特に，農業で発生する地域の資材を有効活用する簡便な排水改良技術や資材を使用しない新たな低コスト排水改良技術の事例を示す．さらに，各地域の農業や土壌に対応して，各種の排水改良技術を組み合わせることの重要性を指摘する．
キーワード：畑土壌 , 湿害 , 生産性 , 暗渠 , 土層改良 , 低コスト