暗渠管を利用したナノバブルの供給による米の収量・品質向上とメタンガス発生制御

• Project/Area Number: 21K19172
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 玉置 雅彦 摂南大学, 農学部, 教授 (20227268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 甲斐 貴光 明治大学, 農場, 特任准教授 (00806226) ; 登尾 浩助 明治大学, 農学部, 専任教授 (60311544)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 微細気泡 / 暗渠 / メタンガス / 稲 / ナノバブル / マイクロナノバブル

Outline of Research at the Start

水田からのメタンガス発生が地球温暖化の一要因となっている。それに伴い日本を含む東南アジア諸国での米の収量減少、白未熟粒の増加による米の品質低下も大きな問題となっている。そこで本研究は、通常、農繁期には閉鎖される暗渠を有効活用し、暗渠管を通じてマイクロナノバブル化した空気を水田土壌中へ供給し、米の収量と品質向上、並びにメタンガス発生量の抑制を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

ナノバブル（NB）が有する水中での極めて高い安定性、滞留性、浸透性を利用し、通常は使用しない暗渠を有効活用してNB化した空気を水田土壌中へ直接供給し、暗渠管周辺土壌の好気的条件を維持することで根を活性化し、米の収量と品質向上、さらには土壌中の好気性微生物の増加に伴うメタンガス発生量の抑制が可能であるかを、水田を用いて実証することが2年目の計画であった。1年目に栽培装置を用いて稲を栽培して実験を行ったが、反復するために2年目も栽培装置を用いた実験も行った。栽培装置も水田もNBを暗渠管中で供給する区と供給しない対照区を設けた。なお、水田実験は明治大学内の実験水田で実験を行うことに変更した。日常的に管理、実験を可能にするためであった。
栽培装置での実験の結果、暗渠管の上方では酸化還元電位が明らかに上昇し、土壌中が好気的条件に保たれることが明らかになった。しかし、栽培装置では縦方法の状態が証明できたが、横方法のNBの分布がわからないので、水田での実験も行った。
水田でも、栽培装置での実験と同様に、暗渠管上方の縦方法の土壌は好気的状態となった。横方向は、暗渠管から30㎝程度の土壌も好気的状態に保たれることが認められた。したがって、暗渠管から空気NBを供給することで、縦方法のみでなく横方向の土壌も還元状態から酸化状態に変化することが認められた。根の生育を調査した結果、暗渠管に近いほど根は明らかに太く根量も多いことが認められた。しかし、地上部への影響は小さく穂数、米の収量などは対照区と比べて差異がなかった。
メタンガスの発生も調査したが、ガスの採取および採取後の管理が不十分であったのか、結果が大きくばらついたので、次年度に更に検討する必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

栽培装置での反復実験と、水田での実証実験を行なった。メタンガスの測定が不十分であったが、稲の根の詳細な調査、収量等の調査も行い、土壌中の酸化還元電位の分布も明らかにできたので、おおむね実験は順調に進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通り、3年目も水田を用いた実証実験を行う。なお、詳細なデータは栽培装置を用いた方が得られるので、引き続き栽培装置を用いた実験も行う。