土を使わず有機質肥料だけで 栽培できる新養液栽培 …研究背景...
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土を使わず有機質肥料だけで 栽培できる新養液栽培技術 独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構 野菜茶業研究所 主任研究員 篠原 信
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土を使わず有機質肥料だけで栽培できる新養液栽培技術
独立行政法人
農業・食品産業技術総合研究機構
野菜茶業研究所
主任研究員 篠原 信
研究背景
・有機物を肥料にできるのは「土」・「土」以外では有機物は腐敗する・腐敗した有機物では植物にダメージ・「土」を人工的に作る技術はない
↓↓・土を使わない栽培法（養液栽培、植物工場）は有機物を肥料として使えない・養液栽培や植物工場は化学肥料を使うしかない・化学肥料は地下資源（鉱物資源、化石エネルギー）が原料、枯渇が懸念されている
有機物を肥料にできるのは「土」だけ
有機物（有機質肥料）
・作物の多くは硝酸を好む好硝酸性植物・土は有機物を硝酸までスムーズに分解
（有機質肥料）
アンモニア化成
アンモニア
硝酸
硝酸化成
吸収
微生物
硝化菌
養液栽培では有機質肥料を使えない
有機物（有機質肥料）
・水中ではアンモニアまでしか分解しない・アンモニアだけでは根が傷み、作物が育たない・有機物を硝酸にする微生物の培養方法がない・養液栽培や植物工場では有機質肥料を使えない
生育しない（有機質肥料）
アンモニア化成アンモニア
根にダメージ
雑菌硝化菌が死滅する
生育しない
新技術の基となる研究成果・技術水の中でも土と同じように硝酸まで分解する
微生物群の培養に成功（並行複式無機化法）
微生物接種：土壌を5 g/L程度添加する有機物添加：有機質肥料を1 g/L/dayで添加
曝気：エアーポンプなどで2週間
有機質肥料≦1 g/L/day
土壌（微生物接種源）5 g/L
エアーポンプ2週間曝気
「水」を「土」化する！
有機物（有機質肥料）
・水中でも土の中と同じように微生物が活動・有機物が硝酸までスムーズに分解・養液栽培でも有機質肥料の利用が可能に！
（有機質肥料）
アンモニア化成
アンモニア
硝酸
硝酸化成
微生物
硝化菌
吸収
コマツナ栽培
ＣＳＬ（コーンスティープリカー） 化学肥料地上部（湿重） 39.9 g/plant 40.1 g/plant 根 部（乾重） 0.85 g/plant 0.41 g/plantビタミンC 244.2 mg/100g 230.8 mg/100g葉中硝酸イオン 987 mg/L 5108 mg/L
ブルーベビー症候群の原因
トマトの栽培実験（鰹煮汁）
果数（個）
良品果（個）
総収量（g）
良品果収量（ｇ）
不良果収量（ｇ）
良品果平均果重（ｇ）
１株あたり良品果収量（ｇ）
鰹煮汁区 68 68 12299 12299 0 181 513
CSL区 66 61 12441 11843 597 194 494
トマト栽培の実験結果（収量・品質）
化学肥料区 53 40 9210 7474 1735 187 311
Brix（平均）
ビタミンC（mg/100g）
グルタミン酸（mg/100g）
鰹煮汁区 5.4 22.8 103.3
CSL区 5.5 24.8 85.2
化学肥料区 5.8 26.2 126.9
従来技術とその問題点
・化学肥料しか使えない従来の養液栽培は根部病害に弱い
・病害を恐れて密室化へ（→閉鎖系植物工場）
・人工光を利用しなければならない、空調を備・人工光を利用しなければならない、空調を備えなければならない（→高コスト化）
NO3-
K+
PO43-
K+
従来の養液栽培：「無機的」で「無菌的」
病原菌の集積培養(enrichment culture)
PO43-
NO3-
非病原菌は根をかじれないので弱る
病原菌は根から栄養を奪い取れるのでどんどん増える
吸収
有機質肥料活用型養液栽培の場合
病原菌はネットワークに参加できない
微生物生態系のネットワークが病原菌を排除
病原菌（フザリウム）の接種実験
有機質肥料活用型養液栽培 従来型養液栽培（化学肥料）
根毛とバイオフィルムの発達
有機質肥料活用型養液栽培 従来型養液栽培（化学肥料）根が倍程度に発達
枝分かれ少ない
根毛が発達
バイオフィルムが被覆
根毛が未発達、滑面
微生物がほとんどいない
「屋外型植物工場」の可能性
病原菌だらけの圃場でも根部病害が発生しない※化学肥料の養液栽培は病気に弱く、屋内（閉鎖系）でしか栽培できない
地面の上にビニールシートを敷き、一筆書きの「回るプール」状に設置
・塩害・病害などで栽培できなくなった土地での栽培・温室などの設備費用の軽減・水不足の土地での栽培（地下に水が流れずに済むため）
化学肥料無処理のロックウールに
有機質肥料「土」化ロックウールに
有機質肥料
土でない培地も「土」化する
ロックウール
「土」化ロックウール
化学肥料
新技術の特徴・従来技術との比較
• 水や人工培地の「土」化に初めて成功
• 根部病害に強い
• 肥料コストが1/2～1/3程度に削減• 肥料コストが1/2～1/3程度に削減
想定される用途
• 有機質肥料を利用する養液栽培や植物工場への応用
• 塩害等で栽培困難な場所での栽培• 塩害等で栽培困難な場所での栽培
• 根の病害で栽培が難しい場所での生産
• 有機質資源から無機肥料を製造する技術
有機物を無機化する！
• 鉱物や樹脂に微生物を固定化し、「土」化した微生物担体を使用
• 微生物担体を触媒として、有機質肥料が無機肥料に変換される
• 保存の利かない有機物を無機肥料に
微生物が定着した
担体
有機物を添加
一晩静置
翌日、水でリンス
無機肥料の水溶液
有機物を添加 翌日、水で洗浄
微生物担体
一晩静置
無機肥料の水溶液
• 保存の利かない有機物を無機肥料に
想定される業界
• 利用者・対象
植物工場
養液栽培の生産者
有機質資源の処理業者
海外（養液栽培が盛ん・環境意識が高い国等）海外（養液栽培が盛ん・環境意識が高い国等）
例：オランダ、スペイン、韓国、中国、イスラエル、タイ、シンガポール、オーストラリア
実用化に向けた課題
• 栽培装置の最適化
• 栽培試験の積み重ねによる生産性のさらなる向上
• バイオミネラライザー（有機物から無機肥料を製造する装置）の実用化研究
企業への期待
• 有機質肥料活用型養液栽培の植物工場への導入
• 海外への輸出産業として育成する協力者とし• 海外への輸出産業として育成する協力者として
• バイオミネラライザー（有機物から無機肥料を製造する技術）の実用化
本技術に関する知的財産権• 発明の名称：並行複式無機化反応を行う微生物群が固定化された固体担体、触媒カラム、および、植物栽培用固形培地の製造方法
• 出願番号：特開2010-088358
• 出願人 ：農研機構
• 発明者 ：篠原信• 発明者 ：篠原信
• 発明の名称：バイオミネラル含有物の製造方法および有機養液栽培法
• 出願番号：特開2007-119260
• 出願人 ：農研機構
• 発明者 ：篠原信・上原洋一・河野真人・岩切浩文
