有機質肥料活用型養液栽培による窒素循環観察型教材の開発

• Project/Area Number: 22H04069
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 1180:Education on school subjects, primary/secondary education-related
• Research Institution: Fukui National College of Technology
• Principal Investigator: FUNABORA HSATO 福井工業高等専門学校, 教育研究支援センター, 技術職員
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 2022: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
• Keywords: 窒素循環 / 硝酸化成 / バイオフィルム / 有機質肥料

Outline of Research at the Start

土壌等を微生物源として、水中で有機物を分解・植物の栄養素である硝酸態窒素を生成させることを可能にした養液栽培技術がある。この硝酸態窒素を十分に生成することができる状態の養液作りには数週間から一月の期間がかかっている。今回は一度養液作りを行った後に、養液を微生物源として再利用することで、有機物が蒸散態窒素へと分解される期間の短縮ができるかを検討する。

Outline of Final Research Achievements

窒素は生物のDNAやタンパク質を構成する重要な元素で、窒素循環に関する理解を深めることが、環境問題を取り扱うにあたって重要であり、窒素循環について学ぶ体験教材を作ることが大切である。本テーマでは、有機質肥料を使用した水耕栽培の過程から、有機質肥料から植物が吸収可能な硝酸態窒素を生成する部分に焦点を当てて、効率的な硝酸生成を行うことを目的とした。著者が過去に実験した中で硝酸生成までの時間や生成効率に課題があったため、サンヨーバークという微生物源を利用した実験を行い、結果として硝酸生成の期間を短縮することができた。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

乾燥させたバイオフィルムは安定的な保存が可能であり，軽量なので取り扱いが容易である．これにより様々な条件検討の効率も向上させることができる．今後は施肥期間を現在の6日から短縮した場合の無機化について実験を行う，各種有機質肥料における無機化について実験を行う，等の微生物による分解について理解を深めることが考えられる．また，培養液を用いて例えばサラダ菜のような作物を栽培することで，培養液中に生成した硝酸が作物に吸収され，成長に利用されるとともに培溶液中から減少していく過程を調べることで，より窒素の循環について理解を深める，などの展開が考えられる．