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2018 年度 実施状況報告書

養液栽培における根域統合環境制御に向けた根の生理機能の環境応答解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K15351
研究機関山口大学

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)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード養分吸収モデル / 根域環境 / 養液栽培 / 養水分吸収 / シミュレーション
研究実績の概要

本研究の目的は,養液栽培における根域の物質移動現象を解析し,持続的かつ生産性の高い肥培管理法を提案することである。この目的を達成するために,本年度(2年度目)においては,根のイオン吸収のモニタリングとモデル化を進め,さらに余剰廃液削減方法について検討した。
課題Ⅰでは,人工光型植物工場において数品目の作物(リーフレタス,サラダナ,イチゴ,トマト,ナス,ピーマン)を育成し,様々な環境の下で養水分吸収速度を評価した。測定時に異なる条件に制御した環境としては,昨年度までに実施した養液温度および養液濃度に加えて,根域酸素濃度についても検討した。
課題Ⅱでは,培地耕条件下における根域環境の解析と調節法の検討を目的として,培地耕条件下における根の養水分吸収速度と培地含水量および酸素量との関係を解析した。培地内の環境は,前年度までに構築した計測システムを用いて測定した。培地耕条件下における養分吸収速度に対する根域環境の影響は,既存の水耕栽培条件下で構築した蒸散統合型養分吸収モデルを応用することで表現できることを明らかにした。
課題Ⅲでは,余剰廃液の節減に向けた肥培管理法の開発を目的として,根の生理モデルに基づいた根域養分動態のシミュレーションを試みた。本年度では窒素に着目した。根における窒素吸収速度に加えて,植物の成長速度および代謝速度と環境との関係をモデル化することで,根域の養分動態をより精度良く,長期間に渡ってシミュレーション可能であることを明らかにした。

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

課題Ⅰおよび課題Ⅱでは,培地耕条件下における養水分吸収と各種環境要素との関係を測定し,モデルにより解析した。これらの測定の結果,それぞれの環境が養水分吸収に与える影響を定量化することができた。また,培地内水分含量および培地内水分の溶存酸素含量が養水分吸収に与える影響を評価できた。これらの結果は,培地耕条件においても,簡易に評価可能な定量的指標を用いて根の養分吸収能を把握することが可能であることを示唆しており,根域環境の統合的制御の実現に向けた知見を得ることができた。
課題Ⅲでは,当初の目的の一つである肥培管理の最適化に応用可能な,根域養分動態のシミュレーションモデルを構築することができた。
これらのことから,現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

今後は,これまでに実施した,培地耕条件下における環境と植物の養分吸収との関係のモデル化をふまえ,より最適な培地環境の制御条件の探索を実施する。特に,これまでの研究の過程で,養分吸収速度に加えて,植物の成長速度および代謝速度に関するモデルを統合することで,根域の養分動態を長期シミュレーション可能なモデルを構築できた。このモデル駆使して,肥料として与えた窒素を植物に効率的に全量吸収させ,栽培時に余剰な養液廃液を発生させない肥培条件を求め,その有効性を検証する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Zinc biofortification of hydroponic baby leaf lettuce grown under artificial lighting with elevated wind speed and root zone temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Sago Y., Watanabe N. and Minami Y.
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 74 ページ: 173~177

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-17-00048

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative Nutrient Management Reduces Nitrate Accumulation in Hydroponic Butterhead Lettuces Grown under Artificial Lighting2018

    • 著者名/発表者名
      Sago Y. and Shigemura A.
    • 雑誌名

      HortScience

      巻: 53 ページ: 963~967

    • DOI

      10.21273/HORTSCI12418-17

    • 査読あり
  • [学会発表] Zinc biofortification of hydroponic baby leaf lettuce grown under environmentally controlled conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Sago Y., Watanabe N. and Minami Y.
    • 学会等名
      The 5th International Zinc Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 根のイオン吸収速度測定の半自動化による簡易化と精度向上2018

    • 著者名/発表者名
      佐合悠貴,井本達宏
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2018年大会
  • [学会発表] 根のイオン吸収速度に対する環境作用の計測と植物工場栽培管理への応用2018

    • 著者名/発表者名
      佐合悠貴,井本達宏
    • 学会等名
      農業環境工学関連5学会2018年合同大会
  • [学会発表] レタスの葉内硝酸塩含量を低減する量的管理条件の最適化へ向けた窒素吸収・代謝モデルの構築2018

    • 著者名/発表者名
      竹本拓海,佐合悠貴
    • 学会等名
      日本農業気象学会中四国・近畿支部2018年合同大会
  • [学会発表] 成長速度と葉内Ca含量への環境作用に基づくサラダナのチップバーン発生予測モデルの検討2018

    • 著者名/発表者名
      鶴川匠,佐合悠貴
    • 学会等名
      日本農業気象学会中四国・近畿支部2018年合同大会
  • [学会発表] 半自動測定装置を用いた養水分吸収に対する環境作用の評価―栽培環境最適化への応用―2018

    • 著者名/発表者名
      北内拓樹,井本達宏,佐合悠貴
    • 学会等名
      日本農業気象学会中四国・近畿支部2018年合同大会
  • [学会発表] レタスの量的管理水耕栽培における葉内硝酸塩含量予測モデルの検討2018

    • 著者名/発表者名
      佐合悠貴,竹本拓海
    • 学会等名
      日本農業気象学会2019年全国大会

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公開日: 2019-12-27  

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