Development of possibilities for innovative improvement of farmland conditions with nano-bubble water

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K21352
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 渡邉 紹裕 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 特任教授 (50175105)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻井 伸一 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 教授 (90215682) ; 原口 智和 佐賀大学, 農学部, 准教授 (90346833)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: ウルトラファインバブル水 / 小角X線散乱法 / 農地土壌環境 / 作物生育 / イチゴ栽培 / 灌漑排水

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，ナノサイズ超微細気泡（以下，ウルトラファインバブル［ufb］）の包含量の多いufb水によって，農地の土壌環境の改善を通して農業生産性を改善する可能性を開発することを目的にした．とくに，最近開発された，ufbを多量に含む水を比較的に安価で安定的に発生させ，農地への灌水に容易に活用することが可能と思われる器具（トルネーダー）の活用に着目した．
研究の進捗と成果は，関係者を交えて開催した「ナノバブル研究会」においても検討を行い，３つのサブ課題ごとに以下のような研究実績を得た．
①国内外の既存の微細気泡（ファインブル）水を活用した技術と応用事例を分析評価し，ufb水によって土壌環境を改善する可能性と，適用が有効となる条件の検討を行った．それを踏まえ，熊本県内で，サツマイモ種芋生育やイチゴ栽培における活用可能性を生育農家と共に検討した．そして，実際にイチゴ栽培温室でのトルネーダー試用を行い，灌水中のufbの増加を確認した上で，成果観察を行った．
②バブルのサイズや経時変化を含め，トルネーダーによるufbの生成と存在形態を最新測定技術で定量的に確認する手法の開発を試みた．通常の小角X線散乱測定での限界を確認できたため，カメラ長の長い超小角X線散乱測定を大型放射光施設SPring-8で実施した．しかし，なおufb発生の変化を確認することはできなかったため，より精緻な手法の活用を含め，確認方法の改善の課題を整理した．
③ufb水の土壌中の存在や動態を確認する基礎実験として，ufb存在と水中溶存酸素量，土壌透水・保水性及び土壌Ehの関係を測定し，ufbによる土壌環境改善の可能性を確認した．土壌カラムを用いてのufb水による土壌物理化学性の変化と植物生育の関係の精緻な測定を行い，佐賀県内の花卉栽培温室を例に，今後の可能性検証のための詳細な実証試験の実施と装置開発の基本要件を準備した．