2020 年度実績報告書

ハロファイトによる塩吸収と耐塩メタン発酵システムを用いた中央アジア塩害土壌の修復

研究課題

研究課題/領域番号	19H02278
研究機関	北九州市立大学
研究代表者	安井英斉北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (70515329)
研究分担者	遠藤良輔大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (10409146)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	気候変動 / 乾燥農業 / 塩害 / 土壌修復
研究実績の概要	本研究は、気候変動や不適切な灌漑によって世界で毎年600万 ha（九州と四国の面積に相当）もの塩害化が進んでいるアジア・アフリカ内陸部の乾燥地土壌を生物学的に修復できるシステムの提供にある。具体的には、土壌塩類を好んで蓄積する植物（好塩性植物, ハロファイト）を嫌気バイオリアクタによってバイオマスを分解することで塩を高濃度で分離回収するとともに、同時にバイオマス有機分のほぼ全量をメタンとして抽出・ガス資源化ができるバイオリアクタを開発する。また、対象の土壌で塩類吸収を最大化させるための好塩性植物の種・培養条件を実験的に把握し、ハロファイトによる塩害土壌修復手法を体系化する。これは、ハロファイトバイオマスの嫌気的分解を司る耐塩性微生物の集積と、現地で収集されたハロファイトの増殖・嫌気分解処理の研究要素から成り立ち、塩害で荒廃した土壌の修復によって乾燥地帯の生態系と農業生産の回復を目指す。 2020年度は、塩害が典型的なウズベキスタンのカラカルパクスタン自治共和国の農地を実験フィールドに選定し、一定の性能が見込まれるハロファイトの試験栽培を実施した。また、気象を制御したラボ内で野生ハロファイトの発芽試験を実施した。栽培したハロファイトには、かなりの生育と土壌処理が期待できる種 (Atriplex nitens )が見いだされた。ラボ試験に於いても、Climacoptera lanataを無塩状態で発芽させることができた。これにより、比較的単純な栽培条件でハロファイトの苗を育てることができると考えられた。
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ウズベキスタンのカラカルパクスタン自治共和国において好塩植物の試験圃場を作成し、 Chenopodium album,Kochia prostrata, Atriplex nitens, Climacoptera lanata, Salsola scleranthaを試みるとともに、耐塩性の農産植物であるMedicago sativaも対照として栽培した。圃場でのバイオマス生長量 (g-乾重/m2)は順に、862, 924,1136, 70,　118, 329であり、Atriplex nitensの成長が最も高かった。バイオマスを収穫した秋期 (10月下旬)における塩分除去率 (g-バイオマス灰分/m2)は順に、258, 199, 313,16,38,43であり、Atriplex nitensによる塩除去が最も優れていた。また、Chenopodium albumの塩除去はこの植物に次いだ性能を有しており、Kochia prostrataもAtriplex nitensの2/3程度の性能を示した。
今後の研究の推進方策	Atriplex nitensとKochia prostrataの成長に及ぼす施肥・散水の影響を調査するために、当該の圃場でこれらの栽培条件を最適化する。また、Climacoptera属の中で根圏が浅く、表面の土壌処理に適用が考えられるClimacoptera brachiataの栽培試験も実施する。これに加えて、当該土壌での農産植物になり得るSudan grass, Sweet sorghum, Quinoa, Amaranthusの栽培も試みる。ラボ実験においては、塩害土壌で生育が期待される農産植物のmung beanバイオマスを用いてメタン資源の回収効果を検討する。