スイッチグラスはバイオエネルギー原料生産の主要な選択肢ですが、単一栽培は浸透率に悪影響を及ぼす可能性があります。これは、地下水涵養があまり行われない地域では深刻な問題となる可能性があります。しかし、ワイン氏が調査を開始すると、センサー設置の最適な場所を決定するには多くの要素を考慮する必要があることがわかりました。

帯水層の涵養

ワイン氏は、オクラホマ州ウッドワードにおいて、自然植生、小麦、およびスイッチグラスの単一栽培下での深層排水量を測定するためにMETER社製G3ライシメーターを使用しました。これは、基準となる水循環と、スイッチグラスの単一栽培に伴う水収支の両方についての理解を深めることを目的としていました。同氏は、地下水涵養（かんよう）を調査するために、ビーバー・ノース・カナディアン川の沖積帯水層にライシメーターとMETER社製土壌水分センサーを設置しましたが、当初からセンサーの設置作業において困難に直面しました。

気候への配慮

ワイン氏が学んだことの一つは、自身の研究地ではバイオ燃料があまりうまくいかないということでした。スイッチグラスを育てるのに十分な水がなかったのです。

彼は次のように述べています。「この地域の多くの場所では、長年にわたって降雨による地下水涵養（かんよう）が全くないかもしれません。しかし、半湿潤環境のような場所では、ごく短期間に大量の浸透が起こることもあります。」今振り返ってみると、ワイン氏は「涵養イベントの頻度をより効率的に特定するために、予備的なデータを活用する度合いをもっと高めておくべきだった」と語っています。

調査地への近さ

もう一つの課題は、研究者たちの拠点が調査地から遠く離れたオクラホマ州スティルウォーターにあったことでした。実験エリアは柵で囲われてはいましたが、長期間現場を離れている間に、牛による被害を修復しなければならないことが度々ありました。「牛に何度も踏みつけられたり、電池ボックスに水が入り込んだりしても耐え抜いた、これらの機器の性能には本当に感心させられます」とワイン氏は語ります。「付着した埃を払い、乾燥させて新しい電池を入れ替えるだけで、何の問題もなく正常に動作したのですから。」

ワイン氏は、研究者はオフィスと研究地の距離を考慮する必要があると付け加えます。彼の場合、片道3時間ではなく車で15分であれば、牛の問題は軽減されたはずだからです。さらに、「近くの研究地を選んでいれば、実験方法にさらなる柔軟性が生まれていたでしょう。例えば、ある年が乾燥しすぎて自然な涵養が起こらなかったとしても、近くの研究地であれば人工降雨シミュレーションをより容易に実施できたでしょう」と付け加えました。

機器の適切な配置が違いを生む

機器の正しい配置を決定したワイン氏は、ついに興味深いデータを得ることができました。

彼は次のように述べています。「特定の場所では、局所的に集中した形での大規模な地下水涵養（かんよう）が生じることがあります。私たちはライシメーターを用いて、ある嵐の後に発生したそうした涵養イベントの一つを定量的に測定しました。現在、約1年分のデータが蓄積されています。隣接する高地（面的な涵養が生じる場所）と低地（集中した涵養が生じる場所）の双方にライシメーターを設置したことで、これら近接する地点間における涵養フラックスの大きな違いを観測することに成功しました。」

ワイン氏は、数値モデリングを用いてライシメーター実験の結果を再現できるかどうかを検証しようとしています。その理由として、彼は「データは妥当なものに見えるが、牛が観測サイトを荒らしてしまったため、測定値を裏付けておきたい」と述べています。これらのライシメーターは、ビーバー・ノース・カナディアン川の沖積帯水層における地下水涵養（面的な涵養および局所的な涵養）について、初の直接的な物理的測定データをもたらすものであり、ワイン氏はその成果に期待を寄せています。また、自身の数値モデリングの結果が、地下水涵養に関するこの貴重な直接的物理測定の時系列データと整合するものになると楽観視しています。

フォレスト・エコロジー＆マネジメント』誌のマイケル・ワインの研究を読む

を発見するG3 lysimeter