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水耕栽培、養液栽培と農薬//有機農法的水耕栽培、養液栽培 [有機農業/食物にする生命との付き合い方]

№09-08 2009年2月小針店で印刷・配布した「畑の便り」の再録

 スーパーでは、ミズナなど様々な養液栽培の野菜が売られています。温室ハウスなどで植物の生長に必要な養分は化学肥料を溶かした液肥・培養液で、それを循環させて与える栽培方法です。
  発泡スチロールの板、スポンジなどの根を張るための培地を用いた固形培地耕と培地を用いない水耕栽培、噴霧耕とがあります。培地に土を用い、液体肥料をチューブなどで補給するものは、養液土耕といい養液栽培には含めません。
  なぜなら、作物と土、根と土壌微生物が織り成す生態系が、培地栽培や水耕栽培にはなく、養液土耕にはあるからです。化学肥料の養液栽培では水中の根に根毛が見られません。

根に取り付く病害虫に脆い

 養液栽培は土作り、施肥の技能・手間が省けるとか、冷暖房をすれば一年中栽培できて計画的販売が可能とか、外食のファミリーレストラン内に装置を設置して店内で、お客さんの目の前でレタスなどを栽培できるとか、閉鎖性が高いので病気が出にくく無農薬栽培が可能などの利点もありますが、多くの欠点もあります。その一つが、病原菌が入ると蔓延、慢性化しやすい。

 栽培前にハウス内や栽培装置の消毒をおこなう。床をコンクリ張りにしたり、施設に入るには着替えるなど土ぼこりなどで病原菌を持ち込まないようしています。そのように密閉度をたかめ消毒して、無菌状態を保とうとしています。が、栽培施設がいったん病原菌に汚染されると入られると、天敵生物もいないので、非常にもろい。

  葉や茎を外から食べ荒らす病菌、害虫は、普通と同じ農薬散布で対処できますが、最大の弱点は根に取り付く土壌性のもの。病原菌、その胞子などが循環する培養液に混じって、作物だけでなく栽培装置、施設全体を循環し広がり発病・汚染します。根腐病の発生は80%以上だそうです。

  そうなると殺菌消毒しますが、至る所に広がった病原菌を全滅させることは難しい。例えばスポンジ状の培地を完全に消毒することは不可能です。それで、しばしば、病害発生を繰り返します。

  つまり養液栽培の要点は、培養液の殺菌です。その方法にはどのようなものがあるのでしょうか?

銀で殺菌

つまり養液栽培の要点は、培養液の殺菌です。その方法にはどのようなものがあるのでしょうか?草刈真一さん(大阪府環境農林水産総合研究所)の資料などを基にまとめてみました。

加熱殺菌は安全性、殺菌効率、確実性は高いのですが、燃料代がかさむ。資材の殺菌には使われていますが、培養液消毒では少ない。

紫外線は、安全性、病原菌の種類を問わず効果がありますが、培養液が濁りが多いと効率が低下します。紫外線ランプの電気代もかさみます。オゾンは上水道でも用いられている、安全性、殺菌効率、確実性は高い方法で、塩素より殺菌力、安全性が高いのですが、装置が高く、高額の設備投資が必要です。

砂を使った緩速ろ過が一部で用いられています。砂による濾過作用と砂中に棲息する微生物の作用で病原菌が抑制され発病にいたりません。しかし大量の培養液に処理にはむきません。砂の代わりフィルターを用いる、フィルターは銀でコーティングして銀の殺菌力も利用します。これは、安価で導入も簡単ですが、フィルター交換の手間が新たに生じ、多発する施設や病気によっては効果がない。

最も普及しているのは、オクトクロスという農薬。培養液に使える(登録してある)たった一つの農薬です。ポリエステル製に布に銀を結合してあり、1トンの培養液に30cm×100cmのこの褐色の布を浸します。

銀は金属元素中最大の殺菌力をもち30~50ppb(十億分の一)濃度で効果を発揮します。液に浸すと銀が放出され、約16時間後にこの濃度になります。使いやすいし、多発する根腐病に有効で、合法的に使える農薬なので多用されています。ただ頻発する施設や発生すると全滅に近い被害になる青枯病や軟腐(なんぷ)病などには効果がありません。

  無農薬が可能といわれてますが、青枯病や軟腐(なんぷ)病などが発生したら①その時栽培していたものは廃棄し、施設全体を隅々まで消毒して、新たにやり直す②普通栽培で使われているが、水耕栽培では合法的には使えない農薬を使い、栽培終了後に念入りに消毒などなど、どちらにせよ完全に殺菌はできません。つまり、新規就農者が飛びつきやすい敷居の低さがあるが、潜在的にリスキーで、借金をせおって撤退する例が多いのです。

廃棄される培養液による環境汚染

 結局、養液栽培では培養液をミズナやレタスなど作物が吸収利用した肥料分を補って循環使用して、コスト削減して収益を保っています。しかし、病害発生を予防するためには、培養液を捨てなければなりません。窒素成分などの肥料成分や銀イオン、農薬が含まれている廃液が大量に出ます。これによる川などの富栄養化などの環境汚染が生じます。
  
また不良果などの植物残渣の始末も大変です。トマトの栽培では、腋芽や不良果などの植物残渣が毎日、1ヘクタールあたり1トンほどでます。露地栽培や小規模などではこれらは畑に鋤き込むなどしています。大型温室での栽培になるとそれでは追いつかず、産業廃棄物としてコストをかけて処理しています。

こうした点を克服する栽培法が開発されつつあります。  
 
土作りならぬ“水つくり”・・有機肥料による養液栽培

 こうした点を克服する栽培法が開発されつつあります。有機肥料による養液栽培技術で、野菜茶業研究所からポット試験で開発・実証結果が2006年1月に公表されています。各地で実用化が進められています。

トウモロコシからデンプンを製造する工程で出る廃液、鰹煮汁(カツオブシを製造する際の廃液)、油かす、魚粉、奇形果など栽培の残渣などの未分解の有機物を粉砕などの物理的処理して、有用な土壌微生物と共にして培養液をつくります。この過程を、水づくり(耕水工程)といいます。
 
 =養液栽培槽に水を満たし、少量の土壌(1リットルあたり5g程度)を微生物の植菌の目的で添加し、エアーポンプなどで酸素を供給しながら、1リットルあたり乾重1g程度の少量の有機物を毎日添加します。この作業を約2週間続けて養液を発酵させると投入した有機物を速やかに分解(無機化)する微生物生態系が完成します。これに作物を定植し、以後は作物の生育にあわせて必要な量の有機肥料を培養液内に直接添加していけばよいのです。=野菜茶業研究所の発表文より
有機肥料による養液栽培技術の開発-化学肥料を使わず有機肥料だけの養液栽培が可能に-
(農研機構野菜茶業研究所ホームページ) 
 
こうすると、作物の水中の根に根毛が発生します。これは、根毛は化学肥料をとかした従来の培養液では見られません。その周囲で根を覆うように有用な土壌微生物の膜バイオフィルムができます。この微生物の膜バイオフィルムの微生物が未分解の有機物を、分解して肥料分に変えて、作物に供給しています。

微生物の膜バイオフィルム

 つまり、この技術は有機栽培の田畑で形成される作物(根)と微生物の共生を、培養液中で再現するものです。いわば、施設園芸での有機農法といえます。

 「根部の病害を引き起こす菌は根の周りに出来るバクテリアの膜にシャットアウトされる。」(開発者の篠原信さん)ので根腐病は無論、農薬では防げなかった青枯病など病害の発生が抑止できます。

また味の面でも、化学肥料の畑や水耕栽培のトマトが「糖度だけが高く、酸味とうま味が足りない。結果的に奥行きない薄っぺらい味」なのにたいし「糖度と酸度のバランスがとれていて、そのうえ旨味成分が非常に複雑なのだ、食べた後に余韻が残る」と評価されています。
 
 なぜ美味しくなるのか、虹屋は微生物膜バイオフィルムのお陰ではないかとおもいます。冬場、霜が降りるような時季になると露地野菜は凍死しないために様々な成分、多糖類などを作ります。それが、例えば甘い冬場のホーレン草といった美味しさを私たちに感じさせます。バイオフィルムは毛根発生を誘導していますから、他にも様々な成分を作らせ、それが美味しさにつながっているのではと思います。
 
フードマイルを縮める
 
栽培技術的には、これまでも養液栽培に有機肥料を利用する研究は各国でありましたが、実用的な成功例は、ほとんどありません。この野菜茶業研究所で研究・開発された方法は、日本酒の発酵技術(並行複式)を応用し、投与する有機物の全量を有機肥料にして栽培する画期的な技術です。
 食品加工や農業で出る様々な有機廃棄品、これまで堆肥にされていなかった廃棄物を利用できる点も優れています。

 虹屋は、遠方より化石燃料を使って生鮮野菜を運ぶよりも、近場で風力発熱など自然エネルギーを使い周年栽培し賄う方が、時代に合っていると考えます。この有機物・肥料による養液栽培は、その周年栽培を支える栽培法になりうると期待しています。

まだ多くの課題があります。例えば有機物の添加・投入が多すぎると、培養液がいわゆる腐敗した状態になってしまったり、根のバイオフィルムが発達しすぎて、病害抑制効果が失われたりします。
 作物によって、生育段階によって要求する養分・肥料分は違います。細やかな水作り技術・マニュアルの開発が求められます。
 各地でこの技術の実用化に取り組んでいる農家、研究者にエールを送ってください。


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