Development of composting diagnosis method using microbial activity evaluated by numerical analysis of compost temperature

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12377
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 宮竹 史仁 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (70450319)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 堆肥化 / 発酵診断 / 温度 / 熱発生速度 / 酸素消費速度 / 比増殖速度

Outline of Annual Research Achievements

良質な堆肥生産には、堆肥製造者が基本的な科学原理や適切な方法をよく理解していることが重要となる。しかしながら現状では、学術的知見が現場まで浸透しておらず、堆肥化が上手くいかない生産現場が多い。本研究では、研究者達が培ってきた基礎研究知見を生産現場で容易に浸透させるために、発酵工学的な指標による堆肥化の発酵診断プログラムを開発することが目的である。平成31（2019）年度は堆肥化過程の温度データによる数値解析によって得られる熱発生速度や比増殖速度などの微生物活性の指標が、発酵診断プログラムの判定基準として有効な指標であるかを検証し、令和2（2020）年度は、前年度で得られた微生物活性プロファイルの評価および分類を行い、且つ、これまで得られた学術的知見を加味して、実際の堆肥生産現場で応用可能な発酵診断の基準を作成することが目的であった。具体的には解析された熱発生速度や比増殖速度のプロファイルを堆肥化の良否で評価・分類し、各堆肥化条件における発酵良否との相関性を明らかにして発酵診断の基準を作成する予定であった。
しかしながら、令和2年度開始早々にコロナ禍となり、研究活動の停止ならびに分析をお願いする予定であった学生スタッフの大学立入り禁止に加えて、試験の季節的なタイミングもコロナ禍で逃した上、ガス分析装置の故障やコロナ禍による修理の遅れも加わり、研究は全く進まず、平成31年度のデータの再確認を行う程度であった。
以上のように、令和2年度の研究実施計画はコロナ禍や分析機器の故障などで大幅に研究が遅れており、そのため最終年度に1年の延期（令和4年度（2022年度）まで）を申請する。しかしながら、平成31年度のデータの再確認により新たな発見もあり（特許申請の可能性があることから詳細については差し控える）、令和3年度以降の研究に期待が持てる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

初年度の平成31（2019）年度においては、実験室にて小型堆肥化装置を用いて、異なる条件（材料、水分、通気量等）の堆肥化実験ならびに本研究室で保有している小型堆肥化装置による実験データの解析を行い、それらの堆肥温度から数値解析で得られる熱発生速度や比増殖速度を分析することで、発酵診断プログラムの基礎となる判定基準の学術的理論の構築を図った。また、それらの解析結果は、堆肥化の微生物活性の代表的指標である酸素消費・二酸化炭素排出速度等と比較することで、熱発生速度や比増殖速度の指標が発酵診断の判定として有効であるか検証された。その結果、微生物活性を顕す熱発生速度や比増殖速度の数値、トレンドグラフのパターンに明らかな差異があることが見いだされ、発酵診断プログラムの判定基準として有効性があることが示された。
そして、2年目の令和2（2020）年度の課題では、2019年度の微生物活性プロファイルの評価および分類ならびに新たな堆肥化試験によるデータ追加を行い、且つ、これまで得られた学術的知見を加味して、実際の堆肥生産現場で応用可能な発酵診断の基準を作成することが目的であった。しかしながら、【研究実績の内容】でも記載したように令和2年度開始早々のコロナ禍により、研究活動の停止やガス分析装置の故障等により、研究は全く進まず、平成31年度のデータの再確認を行う程度であった。
ただし、令和2年度のデータの再確認により新たな発見も見られ（特許申請の可能性があることから詳細については差し控える）、研究は大幅に遅れているものの令和3年度では研究の大幅な進展が伺える。
以上のように、令和2年度はコロナ禍で研究は大幅に遅れており、最終年度に1年の延期を申請するが、研究の進展が伺えるデータも発見されており、令和3年度以降の研究の進展が望める状況となっている。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度の研究推進計画として、令和2年度にコロナ禍で行えなかった研究課題を実施する。具体的には、解析された熱発生速度や比増殖速度のプロファイルを堆肥化の良否で評価・分類し、各堆肥化条件における発酵良否との相関性を明らかにしてより詳細な発酵診断の基準を作成することを目的とする。さらに、実規模試験のデータを加えながら、発酵診断プログラムの大枠を構築したいと考えている。実際、令和3年度早々に、これまでに解析された熱発生速度や比増殖速度のプロファイルから、堆肥化の発酵診断に極めて重要な要因を明らかにすることが出来そうであり、状況によって特許の申請を視野に入れて研究を進めていく予定である。
なお、令和2年度は、新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、研究活動自体が全て停止した上、実験データの解析や堆肥化実験に必要な学生アルバイトなどのスタッフの協力を頼むことができず、加えて分析機器の故障などもあり、全体の研究計画は大幅に遅れていることから、当初、令和3年度（2021年度）で終了する予定であった本研究課題の１年延期（令和4年度（2022年度））を申請する。

Causes of Carryover

コロナ禍や分析機器の故障などで研究活動がほぼ全面的に休止状態となったため、令和2年度（2020年度）の予算は、ほぼ全額に近い額が次年度に持ち越されたため次年度使用額が生じた。
なお、この次年度使用額は、当初計画の令和2年度（2020年度）の課題に使用する経費を、そのまま令和3年度に計上して使用する予定である。