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点滴灌漑（または滴下灌漑）は、土壌表面から、あるいは土壌中に埋められた水から植物の根元へゆっくりと水を滴下させることで、水と養分を節約できるマイクロ灌漑システムの一種です。その目的は、根圏に直接水を供給し、蒸発を最小限に抑えることです。点滴灌漑システムは、バルブ、パイプ、チューブ、エミッターのネットワークを通して水を分配します。設計、設置、維持管理、運用が適切に行われれば、点滴灌漑システムは、表面灌漑やスプリンクラー灌漑などの他の灌漑システムよりも効率的になる可能性があります。
2023年現在、世界の農家の3%が点滴灌漑を利用している。[ 1 ]
原始的な点滴灌漑は古代から使われてきた。紀元前1世紀に中国で書かれた『范生之書』には、水を入れた無釉の土器（オッラと呼ばれることもある）を土に埋めて灌漑に用いる方法が記されている。[ 2 ] [ 3 ]
現代の点滴灌漑は、1860年にドイツで研究者たちが粘土管を使った地下灌漑の実験を始め、灌漑と排水を組み合わせたシステムを作り始めたことから始まった。[ 4 ]
この研究は後に1920年代に拡大され、有孔管システムの応用も含まれるようになった。[ 5 ]
点滴灌漑で水を貯めて分配するためにプラスチックを使用する方法は、後にオーストラリアのハニス・ティルによって開発された。[ 5 ]
点滴灌漑におけるプラスチック製エミッターの使用は、イスラエルでシムハ・ブラスとその息子イェシャヤフによって開発されました。 [ 6 ]小さな粒子で簡単に詰まる小さな穴から水を放出する代わりに、プラスチック製エミッター内の摩擦を利用して水を遅くすることで、より大きく長い通路から水を放出しました。この種の最初の実験システムは、1959年にブラスによって設立され、彼は後に1964年にキブツ・ハツェリムと提携して、ネティフィムという灌漑会社を設立しました。彼らは共同で、最初の実用的な表面点滴灌漑エミッターを開発し、特許を取得しました。[ 4 ] [ 5 ]現代の点滴灌漑は、1960年代にイスラエルで発明されました。このような灌漑は、肥料の使用効率と水の使用効率も向上させました。[ 1 ]タイムズ・オブ・イスラエルによると、この技術の導入は革命的であり、米の栽培における水の使用量を70%削減できるとのことです。[ 7 ]
ゴールドバーグとシュムエリ（1970）[ 8 ]は、重要な改良を開発した。「イスラエル南部のアラバ砂漠で、[シュムエリ]は、土壌表面に設置された点滴灌漑システムが、塩水や塩水でも野菜作物の生産に非常に効果的であることを実証した（エルフィング、1989）。このシステムは、かつて生産性のなかった環境を緑化するのに役立った」[ 9 ] 。
地下システムを地表システムに置き換えることで、地下システムの目詰まりという欠点が解消されました。彼らの改良は成功しました。「点滴灌漑は現在、作物に水を供給する最も効率的な手段です（Pathak et al. 2009; Goyal 2012）... この技術には、地表式と地下式の2種類があります。最も一般的なのは地表式点滴灌漑で、これはイスラエルで最初に開発されました（Goldberg and Shmueli 1970）... 水資源の持続可能な利用に向けた対策として、灌漑効率を向上させる必要性から、点滴灌漑への関心が高まっています（Scanlon et al. 2012; Steward et al. 2013; Schaible and Aillery 2017）。これは、さまざまな作物の生産におけるその性能を評価する数多くの研究によって強調されています。」[ 10 ]
Netafim は、稲作に特化した灌漑技術を開発しました。水田は世界のメタン排出量の 10% を占め、これは自動車 4 億台分に相当します。この技術は、イタリア、トルコ、インドで最初に導入されました。[ 7 ]農業技術企業 N-Drip は、水田向けのスマート点滴灌漑を開発しました。TOI の記事では、N-Drip システムにより収量が最大 33% 増加し、肥料が 50% 削減され、炭素やメタンなどの温室効果ガスが 50% から 85% 減少し、水も 50% 節約されたと報告されています。[ 11 ]
米国では、最初の点滴灌漑テープである「デューホース」が、1960年代初頭にチャピン・ウォーターマティックスのリチャード・チャピンとハイメ・レアル＝ディアスによって開発されました。[ 12 ] [ 13 ]大規模な採用と使用を可能にした点滴灌漑テープの進化は、1987年にプラストロ・イリゲーションがTテープを導入したことによるもので、最初のスリット出口と層流トラックを備えており、後に乱流調整流トラックへと進化しました。チャピン・ウォーターマティックスは2006年にジェイン・イリゲーションに買収され、現在はその米国子会社であるジェイン・イリゲーション・インク（米国）の傘下にあります。[ 14 ] [ 15 ]
1960年代後半にカリフォルニアで初めて導入されたこのシステムは、1988年までに灌漑地のわずか5%でしか使用されていなかった。しかし、2010年までにカリフォルニアの灌漑地の40%がこのシステムを使用するようになった。[ 16 ]
トリクルリングは、樹木や低木の根元に水を均等に分配する円形の装置です。ガーデンホースやチューブアダプター継手で給水管に接続することで、トリクルリングは複数の植物に同時に水やりができる灌漑ネットワークに組み込むことができます。トリクルリングを通して流れる水の量を調整することで、土壌を適切な速度で飽和させることができ、無駄な表面流出や蒸発による損失を最小限に抑え、節水効果が得られます。
現代の点滴灌漑は、1930年代に衝撃式スプリンクラーが発明されて以来、農業における世界で最も価値のある革新技術となったと言えるだろう。衝撃式スプリンクラーは、表面灌漑に代わる最初の実用的な選択肢を提供した。
特定の設置場所で使用するのに最適な点滴灌漑システムと構成要素を決定するには、地形、土壌、水、作物、農業気候条件など、関連するすべての要素を慎重に調査する必要があります。
点滴灌漑では、滴下式エミッターの代わりに、狭い範囲に水を噴霧するマイクロ噴霧ヘッドと呼ばれる装置を使用することもあります。これらは一般的に、根圏が広い樹木やブドウなどの作物に使用されます。
地下点滴灌漑（SDI）は、植物の根元または根元より下の位置に、恒久的または一時的に埋設された点滴チューブまたは点滴テープを使用する灌漑方法です。特に水資源が限られている地域や、灌漑に再生水が使用されている地域では、列状作物の灌漑方法として普及しつつあります。
現代の点滴灌漑システムは、土壌水分センサー、プログラム可能なタイマー、電動バルブ、リモートポンプコントローラーなどの自動制御技術との統合が進んでいます。これらのシステムにより、土壌水分条件に応じて灌漑をスケジュールまたは開始できるため、手動による介入を減らしながら水の使用効率が向上します。自動点滴灌漑は、農業と園芸の両方の用途で、正確な給水、灌漑スケジュールの最適化、作物の生育に必要な土壌水分の維持に役立ちます。[ 17 ]
2012年時点で、中国とインドは点滴灌漑やその他のマイクロ灌漑の分野で最も急速に拡大している国であり、世界全体では1,000万ヘクタール以上がこれらの技術を使用していた。[ 18 ]それでも、これは世界の灌漑地の4%未満に過ぎなかった。[ 18 ]その年、イスラエルのNetafimが世界市場のリーダーであり（2018年もその地位を維持した[ 19 ]）、インドのJain Irrigationが2番目に大きなマイクロ灌漑会社であった。[ 18 ] 2017年、RivulisはEurodripを買収し、世界第2位の灌漑システムメーカーとなった。[ 20 ]
点滴灌漑に使用される構成要素（水源からの順に記載）は以下のとおりです。
点滴灌漑システムでは、ポンプとバルブは手動で操作することも、スマートコントローラーによって自動的に操作することもできます。
ほとんどの大型点滴灌漑システムでは、微細な水粒子による小さなエミッター流路の目詰まりを防ぐために、何らかのフィルターが使用されています。現在では、目詰まりを最小限に抑える新しい技術が提供されています。一部の住宅用システムでは、飲料水は浄水場で既にろ過されているため、追加のフィルターなしで設置されています。ほぼすべての点滴灌漑機器メーカーはフィルターの使用を推奨しており、フィルターを使用しない場合は保証対象外とするのが一般的です。微細粒子の沈殿や中間配管への粒子の偶発的な混入を防ぐため、他のろ過システムに加えて、最終送水管の直前に最終ラインフィルターを設置することを強くお勧めします。
再生下水を使用する場合、点滴灌漑および地下点滴灌漑がほぼ例外なく用いられます。一般的に、飲料水基準まで完全に処理されていない水を空中散布することは規制で認められていません。
点滴灌漑システムでは水が供給される方法の特性上、従来の表面散布による緩効性肥料は効果が低い場合があるため、点滴灌漑システムでは液体肥料を灌漑水に混ぜることがよくあります。これを施肥灌漑と呼びます。施肥灌漑と化学灌漑（塩素や硫酸などの農薬やその他の化学物質を散布してシステムを定期的に洗浄すること）には、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、吸引器などの化学薬品注入器が使用されます。化学物質は、システムが灌漑している間は常に、または一定間隔で添加されます。最近の大学の圃場試験では、緩効性肥料とマイクロ噴霧ヘッドによる灌漑と比較して、点滴施肥灌漑と緩やかな給水により最大95%の肥料節約が報告されています。
適切に設計、設置、管理された点滴灌漑は、植物の根に水をより正確に供給できるため、洪水灌漑や頭上散水灌漑などの他の灌漑方法と比較して、蒸発と深層排水を減らし、節水効果を高めることができます。さらに、点滴灌漑は、葉への水の接触によって広がる多くの病気を防ぐことができます。最後に、水資源が極めて限られている地域では、実際の節水効果はなく、以前と同じ量の水を使用しながら生産量を増やすことができる場合もあります。非常に乾燥した地域や砂質の土壌では、灌漑用水をできるだけゆっくりと供給することが推奨されます。
パルス灌漑は、一度に植物に供給される水の量を減らし、流出や深層浸透を抑制するために用いられることがあります。パルスシステムは一般的に高価で、大規模なメンテナンスが必要です。そのため、エミッターメーカーは、 1時間あたり1.0リットル（2.1米パイント、1.8英パイント）未満という超低流量で灌漑用水を供給する新技術の開発に注力しています。ゆっくりと均一に水を供給することで、パルス式供給装置のコストや複雑さを伴うことなく、水利用効率をさらに向上させることができます。
散水管とは、工場であらかじめ散水ノズルが取り付けられた点滴灌漑用チューブの一種で、作物の生育距離に応じて、ノズル間の距離と1時間あたりの流量が決められている。
エミッターは、内部を通過する水の流れを制限することで、水滴を放出するために必要な圧力損失（大気圧の範囲内）を生み出します。この圧力損失は、エミッター内部の摩擦や乱流によって生じます。
点滴灌漑の利点は以下のとおりです。
点滴灌漑の欠点は以下のとおりです。
ドリップテープは、点滴灌漑で使用される薄肉の点滴チューブの一種です。最初のドリップテープは「デューホース」として知られていました。[ 22 ]
点滴灌漑用ダクトテープはポリエチレン製で、リールに巻かれた状態で販売されています。壁の厚さは通常0.1～0.6mm （4～25ミル）です。壁の厚いテープは恒久的な地下点滴灌漑に、壁の薄いテープは高付加価値作物の一時的な使い捨てシステムによく使用されます。
水はエミッターまたはドリッパーを通してテープから排出されます。一般的なエミッターの間隔は150～610mm （6～24インチ）です。製品によっては、エミッターはテープと同時に製造され、製品の一部として一体化されます。一方、エミッターは別々に製造され、製造工程で取り付けられます。
製品によってはテープではなく薄肉の点滴チューブであるものもありますが、一般的にはどちらのタイプの製品もテープと呼ばれています。一般的なテープの直径は16mm （5/8インチ）、22mm（7/8インチ）、 35mm（1 + 3 / 8インチ）で、直径の大きいものは、より長い配管が必要な恒久的な設置工事でよく使用されます。
ドリップテープはリサイクル可能な素材であり、プラスチック製造業界で再利用できる実用的なプラスチック樹脂にリサイクルすることができます。
点滴灌漑は、農場、商業用温室、住宅の庭などで利用されています。点滴灌漑は、深刻な水不足地域、特にココナッツ、鉢植えの景観樹木、ブドウ、バナナ、ナツメヤシ、ナス、柑橘類、イチゴ、サトウキビ、綿花、トウモロコシ、トマトなどの作物や樹木の栽培に広く採用されています。
家庭菜園用の点滴灌漑キットは、タイマー、ホース、エミッターで構成されており、住宅所有者の間でますます人気が高まっています。直径4mm （0.16インチ）のホースは、植木鉢への灌漑に使用されます。