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水中プラズマを用いた植物育成環境の新規的制御技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K13735
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関岩手大学

研究代表者

高橋 克幸  岩手大学, 理工学部, 准教授 (00763153)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードプラズマ / 水耕栽培 / 植物育成環境 / 放電 / 農工連携 / アレロパシー / ラジカル / ジクロロ安息香酸 / 放電処理 / 培養液 / 植物育成環境制御 / ヒドロキシラジカル / 極性効果 / 電気的パラメータ / 栽培 / 植物生育物質 / 水中気泡内放電 / 液面放電 / 植物生長阻害物質 / 植物環境制御 / 農工融合連携
研究成果の概要

水耕栽培において自家中毒を引き起こす生長阻害物質を処理する目的で、水中気泡内プラズマを用いた培養液の処理システムを開発した。農産物にはキュウリを用い、強い生長阻害を示す2,4-ジクロロ安息香酸混入させた。約24時間のプラズマ処理で20 Lの培養液中のDCBAはほぼ全て分解された。プラズマ処理した培養液を用いて18日間のキュウリの栽培を行った結果、2,4-ジクロロ安息香酸を与えた試験区では顕著な生長阻害効果が見られた一方、プラズマ処理区においてはコントロール区とほぼ同等に植物が生長した。これらの結果からプラズマ処理は生長阻害物質による影響を除去できる手法として期待できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、植物生長阻害物質の分解効果とそのメカニズム、プラズマ進展とラジカル発生および処理効率の関連性、水耕栽培を用いたプラズマ処理養液の植物の生態への影響をそれぞれ明らかにし、プラズマによる水耕栽培における植物生育環境の制御技術の確立に必要な学術的知見を十分に得ることができた。これらは、将来的に先進的な農産物生産環境の制御技術の開発・確立につながり、農工の融合連携研究の発展と学理進化とともに、農業における課題解決につなげることができる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 10件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Influence of a plasma-treated nutrient solution containing 2,4-dichlorobenzoic acid on the growth of cucumber in a hydroponic system2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Katsuyuki、Kawamura Shuhei、Takada Ryosuke、Takaki Koichi、Satta Naoya、Fujio Takuya
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 14 ページ: 143301-143301

    • DOI

      10.1063/5.0044328

    • NAID

      40022612953

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズマ化学反応~植物生育制御と青果物鮮度保持~2021

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸,林信哉
    • 雑誌名

      電気学会誌

      巻: 141 ページ: 155-158

    • NAID

      130007992946

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the development of pulsed discharge inside a bubble under water using ICCD cameras2020

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Takayama, S. Kobayashi, M. Takeda, Y. Nagata, K. Karashima, K. Takaki, and T. Namihira
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 182 ページ: 109690-109690

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2020.109690

    • NAID

      40021591123

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電界・放電プラズマの農業や食品産業への応用2020

    • 著者名/発表者名
      南谷靖史,高橋克幸,王斗艶,大嶋孝之
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: 44 ページ: 238-247

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 農水食分野での高電圧・プラズマ利用2020

    • 著者名/発表者名
      高木浩一,高橋克幸
    • 雑誌名

      スマートプロセス

      巻: 9 ページ: 108-115

    • NAID

      130008036771

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition process of volatile organic compounds dissolved into water by pulsed discharge inside bubble2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Katsuyuki、Takayama Hirotoshi、Yagi Ippei、Takaki Koichi、Satta Naoya
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SH ページ: SHHA06-SHHA06

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab72cd

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Reactor Geometry and Electric Parameters on Wastewater Treatment Using Discharge inside a Bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, S. Kawamura, I. Yagi, M. Akiyama, K. Takaki and N. Satta
    • 雑誌名

      International Journal of Plasma Environmental Science and Technology

      巻: 13 ページ: 74-82

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] パルスパワーによる水面上プラズマの形成と環境浄化および農水分野への利用2021

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      仙台プラズマフォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Use of high voltage and plasma for agriculture, forestry and fisheries2021

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, K. Takaki
    • 学会等名
      The virtual international conference on science and agricultural technology 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Decomposition of allelochemicals in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2021

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta and T. Fujio
    • 学会等名
      13th International symposium on advanced plasma science and its applications for nitrides and nanomaterials/14th international conference on plasma-nano technology&science (ISPlasma2021/IC-PlANTS2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radical production and treatment of nutrient solution using pulsed discharges contact with water surface2021

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi and K. Takaki
    • 学会等名
      3rd International workshop on plasma agriculture (IWOPA3)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パルス放電プラズマによる液中へのラジカル供給機構とファインバブルを用いた供給効率向上技術2020

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      第6回ファインバブル学会連合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水中気泡内放電を用いたリン酸ジブチルの分解2020

    • 著者名/発表者名
      高山大聖,榊原哲,高橋克幸,高木浩一,堀米達矢,兼平憲男
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第75回学術講演
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水中気泡内放電を用いた水耕栽培用溶液中の植物生育阻害物質の分解2020

    • 著者名/発表者名
      川村修平,高橋克幸,高木浩一,颯田尚哉,藤尾拓也
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パルスパワーによる水中プラズマの形成と環境浄化および農水分野への利用2020

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸,高木浩一
    • 学会等名
      2020年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パルスパワーを用いた液面放電の発生と液中ラジカル供給量の評価2020

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸,高木浩一
    • 学会等名
      プラズマ材料科学第153委員会第146回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高電圧とプラズマの農林水産業への利用2020

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      次世代食育のグローバル化フォーラム(FFSMILE2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Decomposition of allelochemicals in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta, and T. Fujio
    • 学会等名
      The 4th international symposium on Application of high-voltage, Plasma & Micro/Nano Bubble (Fine Bubble) to Agriculture and Aquaculture (ISHPMNB2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition of 2,4-dichlorobenzonic acid in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta, and T. Fujio
    • 学会等名
      The 2019 IEEE Pulsed Power and Plasma Science Conference (PPPS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition of allelochemicals in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta, and T. Fujio
    • 学会等名
      XXXIV International conference on phenomena in ionized gases (XXXIV ICPIG) & 10th International conference on reactive plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Agricultural Applications of High Voltage Pulses and Atmospheric Discharges2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, K. Takaki
    • 学会等名
      Sixteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水中気泡内放電を用いた植物栽培養液中の2,4-ジクロロ安息香酸の分解2019

    • 著者名/発表者名
      川村修平,及川陸也,高橋克幸,高木浩一,颯田尚哉,藤尾拓也
    • 学会等名
      電気学会放電・プラズマ・パルスパワー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 水中気泡内放電による揮発性有機塩素化合物の分解2019

    • 著者名/発表者名
      高山大聖,武田尚大,高橋克幸,高木浩一,颯田尚哉
    • 学会等名
      電気学会放電・プラズマ・パルスパワー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 印加電圧の極性が液面放電の進展とヒドロキシラジカルの生成に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸,高山大聖,武田尚大,辛嶋一樹,高木浩一,浪平隆男
    • 学会等名
      第43回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 液面上パルス放電の進展観測とヒドロキシラジカルの生成効率の評価2019

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      2019年度静電気学会東北支部研究会・プラズマ・ナノバブル研究会(第413回生存圏シンポジウム) 合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスパワーを用いた液面放電による化学的活性種の生成とその利用2019

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      2nd Science Meeting for Plasma and Nanobubble Research (413th RISH symposium)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] パルス高電圧・大気圧放電の農業利用2019

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      2019年度第一回静電気学会研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルス高電圧・大気圧放電を用いた農水利用2019

    • 著者名/発表者名
      高橋克幸
    • 学会等名
      仙台プラズマフォーラム・電気通信研究所共同プロジェクト研究会・核融合科学研究所ネットワーク型共同研究研究
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 水中気泡内放電による揮発性有機塩素化合物の分解2019

    • 著者名/発表者名
      髙山大聖,武田尚大,高橋克幸,高木浩一,颯田尚哉
    • 学会等名
      放電・プラズマ・パルスパワー研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 水中気泡内放電を用い植物栽培養液中の2,4-ジクロロ安息香酸の分解2019

    • 著者名/発表者名
      川村修平,及川陸也,高橋克幸,高木浩一,颯田尚哉,藤尾拓也
    • 学会等名
      放電・プラズマ・パルスパワー研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Decomposition of allelochemicals in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta and T. Fujio
    • 学会等名
      The 4rd International Symposium on Application of High-voltage, Plasmas & Micro/Nano Bubbles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition of 2,4-dichlorobenzonic acid in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta and T. Fujio
    • 学会等名
      The 2019 IEEE Pulsed Power and Plasma Science Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition of allelochemicals in hydroponic nutrient solution using discharge inside bubble2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, R. Oikawa, S. Kawamura, K. Takaki, N. Satta and T. Fujio
    • 学会等名
      The Joint Conference of XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and the 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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