| 研究課題/領域番号 |
21K05849
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
佐合 悠貴 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (20648852)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 養液栽培 / 養分吸収速度 / 吸水速度 / 養分吸収モデル / 肥培管理 / 代謝モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
養液栽培の過程で発生する余剰養液の廃棄は，無駄な肥料コストや水系の富栄養化などの環境負荷の原因となる。環境負荷が少なく生産性の高い養液栽培を実現するためには，時々刻々と変化する環境に対応した最適な意思決定を支援するモデルを構築する必要がある。本研究では，培地―植物間の養分動態を支配する吸水速度を現場で評価する手法を確立するとともに，根の養分吸収・代謝を推計するモデルを確立し，持続的かつ生産性の高い精密肥培管理法を提案する。
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| 研究実績の概要 |
２年度目においては，養分吸収-代謝-蓄積モデルに基づいた葉菜類の量的管理栽培技術（課題1）の開発および養分吸収モデルに基づいた果菜類の環境保全型養液栽培技術の開発（課題2）を実施した。
課題1では，人工光型植物工場における量的管理条件に対する地上部の代表的な環境条件である光環境の影響や，栽培中に環境が変わる温室への栽培適応可能性を窒素吸収・代謝・蓄積モデルを用いて検証した。その結果，低い光強度では窒素吸収速度および代謝速度ともに低く，過剰施肥となる過程が明らかとなり，量的管理における初期窒素施肥量は地上部の光条件に合わせる必要があることが示唆された。また，フィルムハウスで異なる初期窒素施肥量でフリルレタスを量的管理栽培したところ，収穫したい植物サイズに合わせて初期窒素施肥量と収穫日を決めることで量的管理栽培が可能であることが示唆された。
課題2においては，異なる肥培管理法でナスを養液栽培し，養液の肥料濃度と収量を経時観測することで，新規肥培管理法の有効性を検証した。肥培管理法として，前年度までに構築したモデルにより求めた養分吸収量に基づいて肥培管理するモデル区，養液の肥料濃度測定から求めたみかけの吸収濃度に基づいて管理する補正区，追肥養液を山崎ナス処方とする対照区の3処理区を設けた。その結果，養液イオン濃度は，モデル区および補正区では各イオンの顕著な蓄積は見られなかったが，対照区では特定イオンの蓄積が見られた。ナスの収量は，3処理区とも50日間まで同程度であったが，それ以降はモデル区および補正区が対照区を上回った。これは，対照区のイオン組成が不安定化し，栽培後半に生育が停滞したことによるものと考えられる。以上より，養分吸収モデルに基づいた新規肥培管理法は，養液の肥料濃度を随時計測し調節する方法と同程度に肥料組成の長期安定化することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
２年度目においては，養分吸収代謝モデルに基づいた葉菜類の量的管理栽培技術の開発および養分吸収モデルに基づいた果菜類の環境保全型養液栽培技術の開発を実施した。
量的管理は，成長に必要な肥料を栽培初期に全量施肥する栽培方法であり，栽培終了時に環境負荷の原因となる養液肥料イオン濃度をゼロにすることが可能である。しかし，養液肥料イオン濃度は，環境によって変化する植物の養分吸収・代謝速度に依存する。そこで本研究では，地上部の代表的な環境条件である光環境の影響や，栽培中に環境が変わるフィルムハウスへの栽培適応可能性を窒素吸収・代謝・蓄積モデルを用いて検証した。その結果，量的管理栽培はフィルムハウスにおいても適応可能であり，初期窒素施肥量および収穫日は，地上部環境条件や収穫したい植物サイズに合わせる必要があることが示唆された。
循環式養液栽培では，時々刻々と変化する気象の影響で根の養分吸収速度も変動し，栽培の長期化に伴い養液の肥料組成が崩れて生産性が低下してしまう。そこで，養液肥料組成の長期安定化を目的として，モデルを用いて養分吸収量を推測し，それに基づいて追肥量を決定する新規肥培管理法が有効であると考えられる。本研究では，異なる肥培管理法でナスを養液栽培し，養液の肥料濃度と収量を経時観測することで，新規肥培管理法の有効性を検証した。その結果，養分吸収モデルに基づいた新規肥培管理法は，養液の肥料濃度を随時計測し調節する方法と同程度に肥料組成の長期安定化することが示唆された。
上記のように，当初の計画通り，養分吸収代謝モデルの構築と精密肥培管理への適用可能性を検証することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究過程で，構築した養分吸収代謝モデルを用いることで，葉菜類の量的管理栽培技術および果菜類の環境保全型養液栽培技術ともに確立の見通しが立った。最終年度においては， 引き続きモデルを応用した栽培実験を実施し，構築したモデルが長期に渡る培地内養分濃度予測が可能であるか，さらには持続的かつ生産性の高い精密肥培管理に適用できるかを実証していくとともに，これらの研究結果の取りまとめを行う。
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