2013 Fiscal Year Annual Research Report
プランテーションのダイナミックモデル開発による持続性評価と地域システムへの展開
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25220104
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
藤江 幸一 横浜国立大学, 環境情報研究院, 教授 (30134836)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 信博 横浜国立大学, 環境情報研究院, 教授(Professor) (30183271)
後藤 尚弘 豊橋技術科学大学, 工学研究科, 准教授(Associate Prof) (50303706)
橘 隆一 東京農業大学, 地域環境科学部, 准教授(Associate Prof) (20432297)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオマス利用 / 地力維持・増強 / リサイクルとLCA / 物質循環システム / 環境負荷低減・クローズド |
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| Research Abstract |
平成25年度の計画に従って、１)現地における研究環境およびサイトの整備推進、2)プランテーション及び試験圃場に設定した試験区（プロット）での土壌および微生物動態の解析、物質の変化と収支の分析、3)産物加工における炭素とエネルギーの収支解析に加えて、4)バイオマス残滓の発生実態の把握とリサイクル推進にン必要な炭素・窒素のフローの解析を開始している。
1)について、耕起・不耕起とマルチ処理を含むサトウキビ試験区画の継続的管理および調査・分析が可能になり、キャッサバ栽培への化学肥料と有機肥料の施肥効果を把握する試験を開始できた。2)について、土壌の団粒分画ごとの炭素・窒素同位体比、耕起・不耕起でのサトウキビ分解過程の微生物相変化等、熱帯プランテーションの回復のための知見の集積を開始している。また、不耕起・草生栽培のキーとなる重要な生物であるミミズについて、スマトラ島における分類学的研究の現状についてまとめた。さらに、これまでの研究により得られた様々な環境下におけるミミズ現存量の比較を行った。3)産物加工工程については、キャッサバを原料としたタピオカ澱粉製造過程からの発生する残滓および排水中の有機炭素が著大であることを大小規模の向上で突き止め、4)その家畜飼料化と畜糞尿の堆肥化および農地還元の有効性の調査に着手している。加えて、排水からのメタン発酵によるエネルギー回収と脱離液の液肥化の評価に向けた炭素、窒素等の収支解析に取り掛かっている。加えて、熱帯プランテーションでの大規模なサトウキビ栽培と対比する目的で、宮古島において栽培管理が既知のサトウキビ農地を確保し、化学肥料と有機肥料（堆肥）の施肥管理が土壌とサトウキビ収量に対する影響調査に着手しており、島内での有機物循環による農畜産業の自立性向上の可能性評価にも着手できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度の研究実施計画では、１)現地における研究環境の整備、2) 作物を栽培・収穫するZone1についてはサトウキビに加えて、キャッサバの試験区（プロット）を設定し土壌中での微生物動態の解析、土壌物性、土壌中での物質変化と収支の分析を実施する。3) Zone2については、産物加工における炭素とエネルギーの収支解析に加えて、4)Zone3について、バイオマス残滓発生の実態把握と一部で炭素・窒素のフローの実測の開始を予定していた。
上記の各計画に対して、1) スマトラ島のプランテーションに設定の栽培試験区の栽培・生育状況の調査、土壌試料等の採取と前処理等について、Lampung大学および関連研究者の協力を得て開始し、2)サトウキビに加えて施肥管理が多様なキャッサバ栽培の試験区設定が完了し、土壌試料の採取による作物生育と土壌の性状や微生物等の解析が可能になった。3)大規模製糖工場における重量基準の物質フローに加えて小規模キャッサバ加工工場での重量基準および有機炭素のフロー解析を開始した。パーム製油工場についても情報の収集を開始している。4)キャッサバ加工およびパーム製油の排水処理における炭素収支の実測を開始し、キャッサバ残滓の飼料化と堆肥化の調査対象を選定し運転条件の把握を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.現地(インドネシア)Lampung大学に、元素分析やキノン分析を実施するための実験設備を整備し、現地圃場から採取した試料の分析を実施する。
2.圃場の定期的な土壌採取を継続して行い、土壌物性と有機物量、炭素、窒素、リン、カリの元素組成分析を実施する。ミミズ等の土壌動物の同定と現存量・個体数を測定するとともに、リン脂質、呼吸鎖キノン、DNA塩基配列の分析による細菌・糸状菌の群集構造および変化を解析し、他所データとともにバイオマーカーの特性とその利用性を把握する。合わせて収量増加のための土壌環境改善の方策を検討する。これまでに得られた圃場データを用いて土壌炭素動態を予測・評価するため、改良Roth-Cモデルの適用性と係数の検討と、改良Roth-Cモデルと植生成長モデルを組み合わせたモデルの完成を目指す。
3.産物加工工程における炭素、窒素等の収支とエネルギー収支の調査・解析を継続して行い、圃場、加工プロセスとバイオマス残滓再資源化を連結した資源循環プロセスの設計に進むとともに、プランテーションシステムの最適化を支援するシステムダイナミクスモデル開発への展開を図る。
4.加工工程から排出された廃棄物(バイオマス残渣)と排水中の現状での処理における炭素、窒素等のフローの現場での調査と解析を継続する。再資源化残滓の圃場還元におけるインプット・アウトプット解析と作物収量の評価結果を既往の知見とともに上記モデルの構築に供する。
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