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VOC・重金属複合汚染に対するスーパーヤナギの反応機構解明とバイオマス利用法確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K06349
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分41050:環境農学関連
研究機関秋田県立大学

研究代表者

石川 祐一  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (60315603)

研究分担者 木口 倫  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (70457761)
栗本 康司  秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (60279510)
高橋 正  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (80132009)
早川 敦  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (10450280)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードスーパーヤナギ / 耕作放棄地 / バイオマス利用 / 環境修復 / カドミウム / 1,4-ジオキサン / クスサン / 昆虫食 / 昆虫食飼料 / 高収量ヤナギ / バイオマス資源 / ファイトレメディエーション / ファイトボラタリゼーション
研究開始時の研究の概要

「高収量ヤナギは次世代の農資源として利用可能か?」どうか、26~48t乾物収量/ha/年を記録したスーパーヤナギとよばれる高収量ヤナギを用いて、従来法よりもはるかに省力的な環境修復技術・生態系サービス管理技術・バイオマス資源化技術を確立することを本申請の目的とする。そのため、荒廃湿地・耕作放棄地分布の時空間変動を解析し、荒廃湿地・耕作放棄地でのスーパーヤナギによるバイオマス資源化を進める。また、複合汚染土壌でのスーパーヤナギによる重金属・VOC吸収除去法の確立とスーパーヤナギによるVOC除去メカニズムの解明を進める。さらに共通課題として収穫物の品質評価と高度利用法の検討を行う。

研究成果の概要

スーパーヤナギとよばれる高収量ヤナギを用いて、省力的な環境修復技術・生態系サービス管理技術・バイオマス資源化技術を確立することを目的とした。成果は以下の通りである。1. ヤナギの植栽可能地である荒廃湿地・耕作放棄地分布の時空間変動を衛星画像とGISで解析した。2. 荒廃湿地・耕作放棄地でのスーパーヤナギによるバイオマス資源化を評価した。3. 複合汚染土壌でのスーパーヤナギによる重金属・VOC除去法を考案した。4. VOC除去における動態を、安定同位体を用いて詳細に明らかにした。5. スーパーヤナギの多面的利用法として養液栽培の培地としての利用、昆虫食飼料としての利用を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヤナギは、北半球に広く分布し、冷温帯の気候に適した資源作物である。ヤナギは主に木質バイオマスの収穫に利用されるが、産業創出のため様々な利用法が模索されている。本研究では、人口増加問題を鑑みて時流に沿った利活用法を検討するために、ファイトレメディーション(植物を用いた環境修復技術)や産業昆虫の飼料への活用に注目した。ヤナギは根が深くまで発達し、バイオマス量が大きい植物であることから、広範囲の汚染物質の除去が期待できる。また、バイオチャーや産業昆虫の飼料として新たな利活用は、未利用地(耕作放棄地、土壌・地下水汚染地)の有効活用や産業創出の観点からも有用であり、持続可能な産業展開が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of seasonal change and strain difference on 1,4-dioxane phytoremediation by fast-growing willows.2024

    • 著者名/発表者名
      Takahiro MIYAI, Osamu KIGUCHI, Tadashi TAKAHASHI, Naoyuki MIYATA, Atsushi HAYAKAWA, Yuichi ISHIKAWA
    • 雑誌名

      Journal of Arid Land Studies

      巻: Special Issue

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Study on Local Carbon Circulation by Unused Bioresources - Case Study of Rice Husk and Willow as Biochar in Hydroponics -2024

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi ODAGAKI, Yuki ITO, Hideo SUGIMOTO, Nami NAKAMURA, Atsushi HAYAKAWA, Tadashi TAKAHASHI, Yuichi ISHIKAWA
    • 雑誌名

      Journal of Arid Land Studies

      巻: Special Issue

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Beyond the Tsunami Disaster: Ten Years’ Activities to Use Uncultured Fields after the Great East Japan Earthquake in Miyagi, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Yuichi ISHIKAWA, Hideo SUGIMOTO, Yasunobu MATOBA, Toshio OSHIDA, Atsushi FUKUDA, Hisao USHIKI, Tetsu NISHIOKA, Yuji AOKI, Takahiro MIYAI, Shunsuke KIKUCHI, Ryo FUJITA, Satoshi WAKAMIYA, Shota SASAKI, Shota NAGASAWA, Moe SATOH, Sachiko YABUKI, Hitoshi KANNO, Hidetsugu MORIMOTO, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Arid Land Studies

      巻: Special issue

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physicochemical properties of biochar derived from wood of Gliricidia sepium based on the pyrolysis temperature and its applications2022

    • 著者名/発表者名
      S. Wakamiya, Y. Kurimoto, H. Sugimoto, Y. Aoki, S. Kato, M. Ogasawara, N. Kanazawa, N. Hosokawa, A. Hayakawa, T. Takahashi and Y. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Soil and Water Conservation

      巻: 77 ページ: 322-330

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Study on the Mechanism of 1,4-Dioxane Phytoremediation by Willows: A Comparison of Three Willow Species2022

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Miyai, Osamu Kiguchi, Tadashi Takahashi, Naoyuki Miyata, Atsushi Hayakawa, Yuichi Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Arid Land Studies

      巻: Special issue

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 沙漠化の現状について2020

    • 著者名/発表者名
      石川 祐一
    • 雑誌名

      沙漠研究

      巻: 30 号: 3 ページ: 19-26

    • DOI

      10.14976/jals.30.3_19

    • NAID

      130007960937

    • ISSN
      0917-6985, 2189-1761
    • 年月日
      2020-12-25
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 早生ヤナギによる1,4-ジオキサンの浄化手法の開発:生育時期と系統の浄化効率への影響2023

    • 著者名/発表者名
      宮井隆大, 木口倫, 高橋正, 宮田直幸, 早川敦, 石川祐一
    • 学会等名
      日本沙漠学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] バイオ炭の施用が早生ヤナギの重金属吸収に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      太田匠梧, 早川敦, 高橋正, 石川祐一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会愛媛大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 重金属汚染土壌へのバイオ炭施用が重金属形態・早生ヤナギ・微生物群集へ与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      向後光洋,太田匠梧,墨泰孝,國頭恭,石川祐一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会関東支部大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 東日本大震災に伴う津波被害への対応:宮城県亘理町の耕作放棄地を利用した10年間の活動報告2022

    • 著者名/発表者名
      石川祐一, 杉本英夫, 的場泰信, 押田敏雄, 福田淳, 牛木久雄, 西岡哲,青木雄二, 宮井隆大, 菊地駿介, 藤田遼, 若宮理, 佐々木祥太, 長澤昇汰, 佐藤萌, 矢吹幸子, 菅野均志, 森本英嗣, 日高伸, 早川敦, 高橋正
    • 学会等名
      日本沙漠学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 葉の月齢の違いによる萌芽更新初年目の早生ヤナギの重金属蓄積に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      川口 智也・菊地 駿介・早川 敦・高橋 正・石川祐一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会東京大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 早生ヤナギの落葉に伴う重金属元素の輸送と蓄積に関する研究(第2 報)- 生育ステージ間での比較-2021

    • 著者名/発表者名
      石川 祐一, 菊地 俊介, 佐々木 祥太, 早川 敦, 高橋 正
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] セネガル国・ニャイ地区における野菜栽培の現状と土壌理化学性2020

    • 著者名/発表者名
      石川祐一・深井善雄・若宮理・細川奈々枝・早川敦・高橋正
    • 学会等名
      日本沙漠学会学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 早生ヤナギの落葉に伴う重金属元素の輸送と蓄積に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      石川祐一・佐々木祥太・細川奈々枝・早川敦・高橋正
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会岡山大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 沙漠学事典2020

    • 著者名/発表者名
      日本沙漠学会
    • 総ページ数
      534
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621305171
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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