ブドウ栽培における灌漑

ブドウ栽培における灌漑とは、ブドウの木の栽培において追加の水を与えるプロセスです。これは、ワイン生産において議論の的となる一方で不可欠なものと考えられています。ブドウの木の生理学において、利用可能な水の量は光合成、ひいては成長、そしてブドウの実の発育に影響を与えます。気候と湿度は重要な役割を果たしますが、一般的なブドウの木は、ストレスを避けるために、生育期 の春と夏の数ヶ月間に年間25～35インチ（635～890ミリメートル）の水を必要とします。^{[ 1 ]}必要な量の水を受け取らないブドウの木は、さまざまな方法で成長が変化します。水ストレスの影響の一部（特に、実のサイズが小さくなり、糖度がやや高くなる）は、ワイン用ブドウ栽培者にとって望ましいものと考えられています。

旧世界の多くのワイン産地では、自然の降雨が、ブドウ畑がテロワールの特性を維持できる唯一の水源と考えられています。灌漑は、人為的に収穫量を増やすことでワインの品質を損なう可能性があるため、過度に操作的であると批判する人もいます。 ^{[ 2 ]}歴史的に、欧州連合のワイン法では禁止されていましたが、近年、スペインなどの国では規制が緩和されており、フランスのワイン統括機関である国立原産地呼称研究所（INAO）もこの問題を検討しています。^{[ 3 ]}

降雨量の少ない非常に乾燥した気候では、灌漑はブドウ栽培の成功に不可欠と考えられています。オーストラリアやカリフォルニアなどの新世界のワイン産地の多くは、本来ブドウ栽培が不可能な地域で定期的に灌漑を行っています。これらのワイン産地（およびイスラエルなどの旧世界のワイン産地の一部）における進歩と研究により、灌漑を最小限に抑え、適切に管理することで、ワインの品質が向上する可能性があることが示されています。その主な原理は、制御された水分ストレスです。ブドウの木は発芽期と開花期には十分な水分を得ますが、成熟期には灌漑を縮小することで、限られた資源を過剰な葉ではなくブドウの房の発達に集中させるように促します。ブドウの木が過剰な水分ストレスを受けると、光合成や栄養貯蔵などの重要なプロセスに影響が出て、ブドウの木は事実上活動を停止してしまう可能性があります。灌漑設備が利用可能であれば、干ばつが発生した場合でも、植物に十分な水を供給することができ、水ストレスと生育のバランスを最適なレベルに保つことができる。^{[ 2 ]}

灌漑はワイン生産において長い歴史を持つ。考古学者は、灌漑はブドウ栽培における最も古い慣習の一つであると述べており、アルメニアやエジプトのブドウ畑の近くで発見された灌漑用水路は2600年以上前のものとされている。^{[ 2 ]}灌漑は紀元前5000年頃から他の農作物で広く行われていた。[ 4 ^{]ブドウは}他の食用作物を育てるには不毛すぎる土壌でも生育できる可能性があるため、灌漑の知識がこれらの地域から他の地域へのブドウ栽培の普及に役立った可能性がある。比較的丈夫な植物であるブドウは、十分な日照を最も必要とし、水と栄養分は最小限でよく育つことができる。水が不足する地域では、灌漑が利用可能であったため、ブドウ栽培を維持することができた。^{[ 2 ]}

20世紀、カリフォルニア、オーストラリア、イスラエルの拡大するワイン産業は、灌漑技術の進歩によって大きく促進されました。ブドウの木への灌漑において、より費用対効果が高く、労力も少ない方法が開発されたことで、日当たりは良いものの乾燥した広大な土地がワイン産地へと転換されました。各ブドウの木に与える水の量を正確に制御できるようになったことで、これらの新世界のワイン産地の生産者は、通常のヴィンテージ変動に関わらず、毎年かなり安定したスタイルのワインを開発することが可能になりました。これは、降雨量を含むヴィンテージ変動が毎年のワインのスタイルに大きな影響を与えるヨーロッパの旧世界のワイン産地とは対照的でした。継続的な研究では、制御された（または補助的な）灌漑が、ブドウの木が環境にどのように反応し、ワインの品質に貢献する糖類、酸、フェノール化合物の生成に資源を集中させるかに影響を与えることで、ワインの品質を高めるためにどのように利用できるかが探求されました。この研究により、土壌中の保水量を測定する方法が開発され、各ブドウ園ごとに水管理のメリットを最大化する個別の灌漑計画を作成できるようになった。^{[ 2 ]}

水はすべての植物の生存に不可欠です。ブドウの木では、水は重要な生理機能を実行するために必要な多くの栄養素やミネラルの万能溶媒として機能し、ブドウの木は土壌から栄養分を含む水を吸収することによってこれらを受け取ります。土壌に十分な水がない場合、ブドウの木の根系はこれらの栄養素を吸収するのが困難になる可能性があります。植物自体の構造内では、水は木部内で輸送体として機能し、これらの栄養素を植物のあらゆる場所に運びます。光合成の過程で、水分子は二酸化炭素由来の炭素と結合してブドウの木の主要なエネルギー源であるグルコースと、副産物として酸素を形成します。 ^{[ 2 ]}

ブドウの木は光合成に水を利用するだけでなく、蒸発と蒸散によっても水分を消費します。蒸発では、熱（風や日光によって促進される）によって土壌中の水分が蒸発し、水蒸気分子として放出されます。この過程は湿度と反比例の関係にあり、相対湿度が低い地域では蒸発速度が速くなります。蒸散では、葉の裏側にある気孔から水分が放出され、ブドウの木の中で直接水分が蒸発します。葉からの水分の損失は、根から水分が吸い上げられる主な要因の一つであり、また、ブドウの木の生理機能に深刻なダメージを与える可能性のある熱ストレスの影響から植物を守るのにも役立ちます（人間や動物の発汗の仕組みと多少似ています）。ブドウの木に十分な水分があれば、葉の内部温度を周囲の気温よりわずか数度高い程度に保つことができます。しかし、水が著しく不足すると、内部温度が周囲の空気よりも約 18 °F (10 °C) 上昇し、ブドウの木に熱ストレスが発生することがあります。蒸発と蒸散の二重の効果は蒸発散と呼ばれます。^{[ 2 ]}暑く乾燥した気候の典型的なブドウ園では、生育期間中に蒸発散によってブドウの木 1 本あたり最大1,700 US ガロン (6,400 L、1,400 imp gal)の水が失われます。^{[ 5 ]}     

灌漑には大きく分けて2種類あります。1つは、ブドウ栽培に必要な降雨量が不足している地域（非常に乾燥した気候など）で必要とされる一次灌漑、もう1つは、自然降雨の不足分を補い、水位を適切なレベルに維持するとともに、季節的な干ばつが発生した場合の予防策として用いられる補助灌漑です。どちらの場合も、地域の気候とブドウ畑の土壌が灌漑の利用と効果に重要な役割を果たします。^{[ 2 ]}

異なる土壌タイプのインパクト

土壌はワインの潜在的な品質に大きな影響を与える可能性があります。地質学者やブドウ栽培家は、土壌がワインにどのような不変またはテロワールに基づく特性を与えるかを正確には把握していませんが、土壌の保水性と排水性が主要な役割を果たすという点についてはほぼ普遍的な合意があります。^{[ 8 ] [ 9 ]}保水性とは、土壌が水を保持する能力を指します。「圃場容水量」という用語は、通常の排水後に深く湿った土壌が保持できる最大量の水を表すために使用されます。排水性とは、水が土壌全体を自由に移動する能力です。理想的な状況は、ブドウの木に十分な量の水を保持できる一方で、土壌が水浸しにならないように十分に排水できる土壌です。保水性の低い土壌は、ブドウの木が水ストレスに陥りやすく、排水性の低い土壌は、水浸しになった根が土壌の栄養分をすべて消費する微生物に攻撃され、最終的にブドウの木が飢餓状態になるリスクがあります。 ^{[ 2 ]}

土壌の深さ、質感、組成は、保水力と排水力に影響を与える可能性があります。有機物を多く含む土壌は、保水力が最も高い傾向があります。このような土壌には、カリフォルニア州ナパバレーなどの肥沃な谷底によく見られるような、深いロームやシルト質の土壌が含まれます。粘土粒子は、水に溶けると長期間コロイド懸濁液として残る可能性があります。これにより、粘土質の土壌は、ボルドー右岸のポムロール地方の粘土質土壌のように、かなりの量の水を保持する可能性があります。このような保水性の高い土壌を持つ多くの地域では、灌漑の必要性はほとんどなく、必要となる場合でも、通常は干ばつの期間の補助的なものです。保水性の低い土壌には、イタリアのバローロやバルバレスコ地域、または南オーストラリアの多くの地域で見られるような、砂や沖積砂利を主成分とする土壌が含まれます。気候や自然降雨量によっては、保水性の低い地域では灌漑が必要になる場合がある。^{[ 2 ]}

ブドウの木にとって水が少なすぎるのも多すぎるのも有害です。ブドウの木が水浸しになると、土壌中の栄養分をめぐってブドウの木と競合する細菌や真菌などの様々な微生物の標的となります。さらに、過度に湿った土壌は、地面から放射される貴重な熱の伝導率が低くなります。一般的に、湿った土壌は冷たい土壌であり、開花期には特に問題となり、着果不良を引き起こし、果粒の不完全さにつながる可能性があります。また、冷涼な気候の地域では、ブドウの木が果実を十分に熟させるために地面から放射される追加の熱を必要とする成熟期にも問題となります（ドイツのモーゼル地方の粘板岩土壌のブドウ畑はその一例です）。したがって、水はけの良い土壌は、高品質のワインを生産するのに非常に適していると考えられています。一般的に、砂や砂利などの軽い質感の土壌や石の多い土壌は水はけが良い傾向があります。土壌、特に重粘土や有機物含有量の多い土壌は、崩れやすい質感と構造を持っている場合、排水性が良い可能性があります。この質感は土壌の脆さに関係しており、ミミズなどの生物が土壌全体にトンネルを掘ることで生じます。岩石と同様に、これらのトンネルは土壌中の水の自由な通路となり、排水性に貢献します。^{[ 2 ]}

土壌水分の測定

水浸しや湿った土壌に伴う問題があるため、ブドウ栽培者は灌漑を行うかどうか、またどの程度行うかを決定する前に、土壌に現在どれだけの水分が含まれているかを知ることが重要です。今日では、精密農業は圃場で高度な技術を使用し、生産者に特定のブドウの木に必要な水分量を正確に測定できるようにしています。土壌水分を評価する方法はいくつかあります。最も基本的な方法は、土壌を単純に観察して触ってみることですが、下層土が湿っていても表層土が乾いているように見える場合があるため、この方法には限界があります。より詳細な測定は、土壌から抽出した水の表面張力を測定するテンシオメーターを使用することで得られます。土壌中の水分は、内部に中性子源を備えたアルミニウム管を使用し、土壌中の水分の微妙な変化を検出する中性子水分計によって測定できます。同様に、ブドウ畑全体に配置された石膏ブロックには電極が含まれており、土壌が乾燥し、蒸発によって水分が放出されるときに発生する電気抵抗を検出するために使用できます。 1990年代以降、時間領域反射率測定法と静電容量プローブを利用したツールの研究が盛んに行われています。ブドウ栽培者は、過剰な水分を監視するだけでなく、深刻な水不足による水ストレスの兆候（後述）にも注意を払っています。^{[ 2 ]}

ブドウ栽培では、必要な制御と水管理の程度に応じて、いくつかの灌漑方法を使用できます。歴史的に、表面灌漑は、斜面の重力を使用してブドウ畑全体に水を流す最も一般的な方法でした。チリのワイン産業の初期の歴史では、アンデス山脈の雪解け水を谷底に流し込む洪水灌漑がブドウ畑で広く行われていました。この方法は制御がほとんどできず、ブドウの木に水をやりすぎるという悪影響がよくありました。この方法を改良したものがアルゼンチンで使用されている畝間灌漑システムで、ブドウ畑に小さな水路を走らせて灌漑を行います。この方法では、水路に入る最初の水量を調整できるため、多少制御できますが、各ブドウの木が受け取る水の量は不規則でした。^{[ 2 ]}

スプリンクラー灌漑では、ブドウ畑全体に一連のスプリンクラーユニットを設置します。スプリンクラーは通常、約65フィート（20 メートル）間隔で数列に分けられます。スプリンクラーは電子タイマーで設定でき、一定期間、あらかじめ決められた量の水を放出します。これは、湛水灌漑よりも制御性が高く、使用する水の量も少なくて済みますが、畝間灌漑と同様に、個々のブドウの木が受ける水の量は不規則になる可能性があります。水管理を最も制御できる灌漑システムは、逆に設置費用が最も高い点滴灌漑です。このシステムでは、ブドウ畑の各列に沿って長いプラスチック製の給水管が敷設され、個々のブドウの木にそれぞれ個別の点滴器が取り付けられます。このシステムでは、ブドウ栽培者は、各ブドウの木が受ける水の量を滴単位で正確に制御できます。このシステムの改良版で、灌漑が禁止されている地域で役立つ可能性があるのが、地下灌漑です。これは、正確な量の水を根系に直接供給します。^{[ 2 ]}

十分な水分があれば、ブドウの木は浅い根系と旺盛な新芽の成長を促します。これにより、葉が茂った大きな樹冠と、十分に生理的に熟していない可能性のある大きなブドウの房の高収量につながります。水分が不足すると、ブドウの糖やフェノール化合物の生成に寄与する光合成を含む、ブドウの木の重要な生理構造の多くが停止する可能性があります。灌漑の鍵は、新芽や浅い根の旺盛な成長を促さずに、植物が機能し続けるのに十分な量の水を与えることです。正確な水の量は、予想される自然降雨量や土壌の保水性および排水性など、さまざまな要因によって異なります。^{[ 10 ]}

生育期の芽出しと開花の初期段階では、水は非常に重要です。降雨量が十分でない地域では、春のこの時期に灌漑が必要になる場合があります。^{[ 1 ]}着果後、ブドウの木に必要な水は落ち、灌漑はブドウの色が変わり始めるヴェレゾン期まで控えられることがよくあります。この「水ストレス」の期間は、ブドウの木が限られた資源を小さな果実の収量を減らすことに集中させ、高品質のワイン生産で望ましいことが多い果皮と果汁の比率を良好にします。 ^{[ 11 ]}成熟期自体の灌漑の利点または欠点は、ワイン生産コミュニティで議論と継続的な研究の対象となっています。^{[ 2 ]}ほぼ意見が一致している唯一の分野は、長期間の乾燥期間の後、収穫間近に水を与えることの欠点です。長期間の水ストレスにさらされたブドウの木は、水が与えられると大量の水を急速に吸収する傾向があります。これにより果実が劇的に膨張し、ひび割れや破裂を引き起こす可能性があり、さまざまなブドウ病にかかりやすくなります。果実がひび割れたり破裂したりしなくても、急速な水分膨張によりブドウ中の糖分やフェノール化合物の濃度が低下し、風味や香りが薄くなったワインができます。^{[ 12 ]}

水ストレス

水ストレスという用語は、ブドウの木が水分不足になったときに経験する生理的状態を表します。ブドウの木が水ストレスに陥ると、最初に行う機能の1つは、栄養分や資源をめぐってブドウの房と競合する新しい芽の成長を抑制することです。水分不足はまた、個々のブドウの実を小さくし、果皮と果汁の比率を高めます。果皮には色素フェノール、タンニン、芳香化合物が豊富に含まれているため、果皮と果汁の比率の増加は、ワインに複雑さが加わる可能性を高める上で望ましいものです。高品質のワインを生産するためのブドウの生育において、どの程度の水ストレスが有益であるかについては意見が分かれていますが、ほとんどのブドウ栽培者は、ある程度の水ストレスは有益であることに同意しています。イタリアのトスカーナやフランスのローヌ渓谷など、多くの地中海性気候のブドウの木は、夏の生育期に降雨量が減少するため、自然な水ストレスを経験します。^{[ 2 ]}

極端な例として、深刻な水ストレスがあり、これはブドウの木とワインの品質の両方に悪影響を及ぼす可能性があります。ブドウの木は、水分を節約するために、蒸散による水分の損失を抑えることで水分を節約しようとします。植物ホルモンであるアブシジン酸は、植物の葉の裏側にある気孔を閉じた状態にすることで、蒸発する水分の量を減らします。水分を節約する一方で、光合成を維持するために必要な二酸化炭素の取り込みも制限されるという結果が生じます。ブドウの木が継続的にストレスを受けると、気孔を閉じる時間がどんどん長くなり、最終的には光合成が完全に停止する可能性があります。ブドウの木が水分を極度に欠乏すると、永久萎凋点と呼ばれる点を超えることがあります。この時点で、ブドウの木は、後で水を与えても回復できないほど永久的に損傷を受ける可能性があります。ブドウ栽培者は、深刻な水ストレスの兆候がないか植物を注意深く観察します。症状には次のようなものがあります。 ^{[ 12 ]}

• しおれて萎れた蔓
• （開花期）枯れた花房
• 若いブドウの葉がしおれ、続いて成熟した葉がしおれる
• 葉緑素欠乏症は光合成が停止したことを示す兆候である。
• 枯死した葉組織の壊死により、早期落葉が起こる。
• 最終的に、ブドウの実自体がしぼんで蔓から落ち始める。

水ストレスの効果は、ブドウ栽培において継続的に研究されている分野です。特に注目されているのは、収量と水ストレスの潜在的な利点との関連性です。ブドウにストレスを与えると光合成が減少するため、ひいてはブドウの成熟も遅くなります。光合成によって生成される糖はブドウの発育に必要だからです。そのため、ストレスを受けたブドウは収量が多くても、未熟なブドウしか実らない可能性があります。^{[ 2 ]}また、コーネリアス・ヴァン・レーウェンやキャサリン・ペイロ・デ・ガションなどの醸造学者やブドウ栽培家は、白ブドウ品種は軽度の水ストレスにさらされただけでも香りの一部を失うと主張しており、白ブドウ品種への潜在的な影響も研究対象となっています。^{[ 13 ]}

根圏の部分的な乾燥

部分根域乾燥（PRD）と呼ばれる灌漑技術の一つは、ブドウの木が実際には十分な水分供給を受けているにもかかわらず、水分ストレスを受けていると「錯覚させる」ものです。これは、点滴灌漑を交互に行い、ブドウの木の片側だけに一度に水を与えることで実現されます。乾燥している側の根はアブシジン酸を生成し、これが水分ストレスに対するブドウの木の生理的反応（新梢の成長抑制、果実の小型化など）を引き起こします。しかし、反対側では水分が供給されているため、光合成などの重要な機能が損なわれるほどの深刻なストレスにはなりません。^{[ 14 ]} 部分根域乾燥は、ブドウの木の水分利用効率を大幅に向上させることが示されています。PRDは葉面積をわずかに減少させることが示されていますが、全体的な収量に影響がないため、これは一般的に問題になりません。^{[ 15 ]}

灌漑は批判や環境上の懸念の対象となっている。ヨーロッパの多くのワイン産地では、灌漑はワインの品質に悪影響を及ぼす可能性があるという考えから、灌漑が禁止されている。^{[ 12 ]}しかし、21世紀初頭には、ヨーロッパの一部の国が灌漑に関する法律を緩和したり、この問題を再評価したりしている。^{[ 16 ]}灌漑に対する批判の中で最も一般的なのは、土地のテロワールの自然な表現や、ヴィンテージごとのばらつきに伴う独特の特性を損なうという点である。灌漑を行わない地域では、天候や降雨量によって、ワインの品質やスタイルがヴィンテージごとに大きく異なることがある。ワインのグローバル化への灌漑の貢献は、ワインの均質化や「標準化」を促進するものとして批判されている。^{[ 12 ]}

その他の批判は、ブドウ園周辺の生態系と地球規模の水資源への負担増の両方に対する灌漑のより広範な環境影響に集中している。点滴灌漑の進歩により灌漑によって発生する廃水の量は減少したが、カリフォルニア州のサンホアキンバレーやオーストラリアのマレーダーリング盆地のような地域で広大な土地を灌漑するには、枯渇しつつある水源から大量の水が必要となる。^{[ 2 ]}オーストラリアでは、マランビジー灌漑地域などで何世紀にもわたって行われてきた洪水灌漑により、湛水、塩害の増加、地下水位の上昇など、深刻な環境被害が発生した。2000年、オーストラリア政府は、大規模な灌漑による被害を最小限に抑える方法の研究に360万豪ドル以上を投資した。 ^{[ 17 ]} 2007年、ロシアン川の生態系への被害に対する懸念から、カリフォルニア州の政府当局は、水供給を削減し、より効率的な灌漑方法を促進するために同様の措置を講じた。^{[ 18 ]}

灌漑システムは、植物の成長と発達に必要な水を供給するだけでなく、他の目的にも使用できます。最も一般的なものの1つは、肥料と水を同時施用する施肥灌漑と呼ばれる方法です。点滴灌漑システムでよく使用されるこの方法では、各ブドウの木がどれだけの肥料と栄養素を受け取るかを正確に制御できます。スプリンクラー灌漑システムのもう1つの代替用途は、冬または春の霜の脅威がある場合です。気温が0  °C（32°F  ）を下回ると、ブドウの木は霜害を受ける危険性があり、翌年の収穫を台無しにするだけでなく、ブドウの木を枯らしてしまう可能性があります。霜害を防ぐ対策の1つは、スプリンクラー灌漑システムを使用してブドウの木を氷になる保護水層で覆うことです。この氷の層は断熱材として機能し、ブドウの木の内部温度が氷点下まで下がるのを防ぎます。^{[ 2 ]}

• 水のポータル
• ワインポータル

• M・ヴェセス「水をワインに変える」アメリカワイン経済学会、2008年12月10日
• E. マクマリン「灌漑管理がワインの品質に与える影響」『ワインズ・アンド・ヴァインズ』1994年6月号
• M・グリーンスパン「灌漑は重要ではない」ワインビジネスマンスリー誌 2009年5月15日号