養液土耕栽培法の利点と今後の展開方向化学部研究員玉井光秀はじめに施設園芸の栽培面積は平成７年度には全国で約５万haあり、そのうち養液栽培は約 763haである。一般的に野菜栽培は多肥傾向であり、窒素施用量では作物体吸収量の 1.5∼２倍程度の施肥が行われている。そのため、塩類集積が生じ、それに伴う湛水除塩による地下水中の硝酸態窒素との因果関係が指摘されるようになってきている。通常の土耕栽培では、作付け前に基肥を施用し、生育に伴って追肥を行っていくが、経験や勘による部分が多いため、不要不急な施肥を行うことがあり、生育不良や減収を招くことがある。これらの諸問題に対し、施肥効率を向上させ環境負荷を低減し、なおかつ低コストで省力化を図れる栽培技術として「養液土耕栽培法」が、九州でも大分県をはじめ、熊本県、鹿児島県、宮崎県等において様々な作物で研究されており、地域基幹農業技術体系化促進研究（Ｈ11∼15年）においても、養液土耕栽培法の体系化に向けた研究がなされている。大分県では平成８年度から養液土耕栽培法について、場内及び現地試験を行っており、その成果の一部を紹介するとともに、養液土耕栽培法の利点と今後の技術の展開方向について整理してみた。（注：「養液土耕栽培法」という呼称が普及してるが、「かん水施肥栽培」ないしは「かん水施肥法」という表現も平行して使用されているため、文章中の「図表」には養液土耕栽培以外の呼称で記されていることがある。）研究成果の内容１養液土耕栽培の概要（１）養液土耕栽培の特徴養液土耕栽培はイスラエルで発達しているドリップ・ファーティゲーション｛（fertilizer：肥料）＋（irrigation：潅漑）による造語｝技術であり、主な特徴は以下のとおりである。 ① 基肥不要・初期生育を抑えることが出来、過繁茂にならない。 ② かん水と液肥を同時施用・生育を安定させながら、収量を上げることが出来る。 ③ ドリップチューブを利用・養液の散布が均一になる。・土壌物理性を悪化させない。 ④ 培地は土壌そのもの・土壌の持つ緩衝能力が期待できるため、不意のトラブルにも対応しやすい。・養液栽培ほど水質を気にしなくても栽培が可能。・余計なコストがかからない。（２）必要な装置（写真１、写真２） ①フィルター：原水中の砂等を濾過し、チューブの目詰まりを防ぐ。 ②減圧弁：チューブの耐圧能力以内に抑えるとともに、ポンプの波動を吸収する。 ③養液混入装置：濃厚原液をここで混入する。写真１養液土耕栽培装置写真２ (3) チューブの設置状況水分の供給点滴かん水によって施用された水分は、重力及び毛細管現象によって土壌中を拡散し、図１のように円錐状の湿潤帯を形成する。このとき、礫質土壌等では水分は重力によって下方に移動しやすくなる。図１ドリップからの養液・水の分布（Gadi.Gを修正、愛知農総試・加藤）また、かん水方式による土壌水分の変化については、従来の散水方式では過湿と過乾燥を交互に繰り返しているのに対し、点滴かん水では適正な土壌水分状態を保つことが出来る。図２かん水方式と土壌水分の変化（愛知総農試・加藤）２養液土耕栽培の試験成績（１）場内試験における養液土耕栽培キュウリの収量について図３抑制栽培の施肥量及び収量の推移図４半促成栽培の施肥量及び収量の推移抑制作型では、養液土耕栽培は慣行施肥栽培に比べて収量を減ずることなく窒素施肥量を40％削減できた（図３）。半促成作型では、窒素施肥量は40％減にした結果、収量が５％程度減収したため、窒素施肥量は30％減が適当と思われた（図４）。促成栽培では、窒素施肥量を20％減にした結果５％程度減収した（図５）。図５促成栽培の施肥量及び収量の推移（２）リアルタイム分析を取り入れた肥培管理技術 ①リアルタイム診断とは植物体の栄養状態は、道管液の溶質濃度が培地からの養分吸収と密接な関係にあることから、葉柄汁中の養分濃度を測定することによってほぼ正確に把握できる（米山ら、1995）。このことを果菜類に応用し、葉柄汁中の硝酸イオン濃度と土壌溶液のＥＣ・硝酸イオン濃度を調査し、生育中の植物の施肥管理を行うことで、一層的確な給液管理が出来るようになり、収量品質の向上と併せて、低コスト・環境負荷低減栽培が可能になる。 ②キュウリ（促成栽培、上岡統）現地試験の結果平成10年11月から栽培をした促成栽培キュウリの葉柄汁中の硝酸イオン濃度を経時的に調査した結果、養液土耕区と慣行区はほぼ同様の傾向を示した。このことから促成栽培キュウリでは収穫開始時期は6,000ppm、その後は3,500∼5,000ppm、収穫末期には2,000ppm程度を指標としてよいと思われる（図６）。さらに、葉柄汁中の硝酸イオン濃度は、土壌溶液中の硝酸イオン濃度とパラレルな変化を示していた（図７）。図６葉柄汁中の硝酸イオン濃度の推移図７土壌溶液中の硝酸イオン濃度の推移この試験では窒素施肥量を30％減の予定で開始し、リアルタイム診断を取り入れた施肥管理を行った結果、32％減となったが、定植直後のシステムのトラブルの影響により、収穫量は７％程度減少した（図８）。図８現地試験の施肥量及び収量の推移 ③大玉トマト（夏秋栽培、来迎寺統）現地試験結果図９葉柄汁中の硝酸イオン濃度の推移図10 土壌溶液中の硝酸イオン濃度の推移平成11年度に行った大玉トマトの現地試験では、窒素施肥量を30％削減する計画だったが、リアルタイム診断を取り入れた施肥管理を行った結果、57％の減肥となり、収量は28％増加した。図11 現地試験の施肥量及び収量の推移（２）養液土耕栽培における地下部の状態慣行区かん水施肥区写真３抑制栽培での根量比較写真４現地試験での根量比較養液土耕栽培では根域の発達がよく、下層部まで根域が広がっていた。また、細根の量も多く、生育収量に関して、プラスに作用していると思われる（写真３、写真４）。（３）三相分布の変化平成10年度促成キュウリ場内試験跡地土壌の三相分布調査の結果では、養液土耕区は慣行栽培区に比べ、深さ25cmにおける固相率に差が見られ、養液土耕区では栽培期間中も下層部まで土壌が柔らかく保たれており、連続不耕起栽培も可能であると思われる。表１跡地土壌の三相分布深さ15cm 区名養液土耕慣行栽培深さ25cm 距離※ 固相(%) 液相(%) 気相(%) 固相(%) 液相(%) 気相(%) 5cm 39.6 32.1 28.4 40.4 27.2 32.4 15cm 40.1 25.3 34.7 40.3 24.4 35.3 30cm 40.9 22.9 36.2 39.5 21.7 38.8 5cm 43.5 28.7 27.9 47.8 27.3 24.9 15cm 40.7 25.4 33.9 47.7 25.9 26.4 30cm 41.0 23.6 35.4 46.3 24.9 28.9 ※ ドリップチューブの穴からの距離（４）養液土耕栽培の経済性（試算）養液土耕栽培ではかん水及び追肥の作業を省力化することが出来るため、平成７年度農業経営管理指標を参照し、その経済効果を労賃で金額に置き換えると表２のようになり、最低でも年間で30千円/10aの低コスト化が出来る。装置が８年間使用可能な場合は、240千円/10a以下の装置であれば経済性があると思われる。また、肥料については窒素施肥量を３割削減できるが、専用肥料を使用するため減肥による経済効果はほとんどない（表３）が、単肥配合を使えば、肥料代の1/2∼1/3の低コスト化も可能である。表２養液土耕栽培の経済効果（単位：時間）慣行栽培養液土耕栽培かん水時間追肥時間かん水施肥時間経済効果促成キュウリ 18 13 4 30千円夏秋大玉トマト 55 26 3 86千円促成ナス 24 12 5 34千円雨よけピーマン 36 3 43千円 6 ※時間あたり労賃を1,100円とする。表３養液土耕栽培における肥料代促成キュウリ夏秋大玉トマト（単位：円）慣行肥料専用肥料 130,500 122,500 72,000 70,000 研究成果の利活用この栽培方式は、果菜類に適しており、砂質土壌でも保水性等の改善を施せば導入が可能である。また、肥効率の向上に伴い施肥量を減量できるため、環境負荷が少ない技術であり、かん水及び施肥にかかる労力を軽減できる。残された問題点と今後の課題１リアルタイム診断技術の確立リアルタイム診断では、生産者自らが分析及び診断を行う必要があるため、低コストかつ操作性が簡易で精度の高い分析機器・分析手法の検討が必要である。簡易分析機としての「ＲＱフレックス」と高性能分析機の「イオンクロマトグラフ」では分析値に高い相関があり、現地圃場において葉柄汁や土壌溶液の分析を行うには、この「ＲＱフレックス」が適していると思われる。なお、土壌溶液中の硝酸イオン濃度とＥＣ値の相関を調べたところ、かなり高い相関が認められた（図１２）が、圃場によって近似曲線の式が違うことや硝酸イオン濃度が1,000ppmを越える付近からはやや誤差が大きくなるなどの問題もあった。図12 ２ＥＣ値と硝酸イオン濃度の相関かん水施肥のマニュアル化肥培管理のアウトラインとおおよその施肥倍率及びかん水量を記したマニュアルがあれば養液土耕栽培技術の導入によって平均的な収量を目指した栽培が可能である。さらに、高収量や高品質を目指すには、圃場にあわせたリアルタイム診断をによる的確な肥培管理や、栽培ステージや天候不良時の対応等を含めた一層緻密な管理技術の体系化が必要である。３装置及び肥料コストの低減栽培装置の導入コストが高いことも普及の阻害要因となっている。経済性から10ａあたり20万円程度のコストで導入後も機械的トラブルが無く、かつ、操作が容易である栽培装置の開発が求められている。さらに、将来的にはより一層のコスト低減や、高収量・高品質をあげるための単肥配合による肥培管理が求められており、それらを支援する指導体制も必要である。４さらなる省力化省力化を図るための連続不耕起栽培（畦連続利用）については、実現できる可能性が高く、連続不耕起栽培技術を導入するために土壌が備えるべき保水性や膨軟程度、うねの形状による影響を解明するため、来年度以降課題化して取り組むこととしている。引用文献六本木和夫．1995．養液土耕による施設栽培キュウリの養水分管理．農業及び園芸．70,909-912 米山忠克ら．1995．植物生体液溶出濃度，汁液栄養診断の基礎．農業及び園芸第70巻・第９号，951-957 山崎晴民．1998．汁液診断による追肥．農業技術体系．追録第23号・1998年．第１巻．基377-381 青木宏史．1997．養液土耕栽培．農業技術体系．追録第22号・1997年．第２巻．基加藤 625-634 俊博．1999．灌水施肥システム・養液土耕栽培．農業技術体系．追録第１号・1999年．第２巻．331-334の6 小野信一．1996．施設栽培におけるノンストレス型施肥とは．農業及び園芸．71,307-311 大塚化学株式会社農薬肥料部．1995．土壌肥料研究会資料養液土耕栽培技術研究会．1998．養液土耕栽培技術研究会設立資料池田英男．1996．施設栽培における環境問題．特別研究会「環境保全に配慮した施設生産方式の現状と展望」．77-83 尾和尚人．1995．肥料成分の動態解析と制御技術の将来展望．作物の品質形成に及ぼす養分・水分管理技術に関する研究会並びに平成５・６年度九州試験研究推進会議土壌肥料検討会資料．5-(1)-5-(5) 農業