[総説]冷温・海洋深層水の農業利用について: 沖縄地域学リポジトリ

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Title

[総説]冷温・海洋深層水の農業利用について

Author(s)

小那覇, 安優; 安富, 徳光; 比嘉, 淳; 兼島, 盛吉

Citation

南方資源利用技術研究会誌 = Journal of the society tropical

_{resources technologists, 14(1): 13-22}

Issue Date

1998-10-01

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12001/14149

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南方資源利用技術研究会誌 Vol.14No,1 13-22 1998

冷温･海洋深層水の農業利用について

小那覇安優､安富徳光､比嘉淳､兼島盛書

沖縄県農業試験場

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. はじめに海洋深層水とは､太陽光がほとんど届かない 200m以深の海水のことで､深層の海水は r低水温性

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清浄性』によって特徴づけられる｡この特徴のひとつである低水温性を作物生産に利用する試みを最初に展開させたのは､ハワイ大学である｡その後､NELHA (ハワイ州立自然エネルギー研究所 )のJ.CRAVEN 博士は､80種類以上の温帯野菜の根城を冷却し栽培実験を行っている｡それらの結果､根城を冷却することにより､野菜､花き､果樹の生育促進､開花促進､品質向上に効果があったとの報告がなされている2)3)-6)rl)18). 一方､我が国においては､地中に埋設したパイプに冷水を流すことで土壌を冷却し作物を栽培する技術は､アルストロメ1)ア6)やイチゴ9)､ハウスみかん10)で実用化されており､また､スポットエアコンを利用した局所冷房により､フリージャー1)や洋ラン類5)を栽培する試みもなされているOまた､高温期に地下水や電力を利用して培養液を冷却する養液栽培法は､すでに普及の段階にある｡本稿で提起する海洋深層水の低水温性利用は､沖縄県那覇市首里崎山町4･222 海洋深層水の特徴である富栄養性､清浄性を魚貝類や藻類の養殖に利用する前段で農業に利用することから､当然､超低コストのクリーン熱エネルギーの活用になる｡図 1に､海洋深層水の農水産分野における多段利用のシステム概念図を示した｡海洋深層水の低温性､富栄養性､清浄性は農業や水産業で利用する段階で除々に失われ､放水する段階では､表層水の水質とほぼ近い状態になる｡このような海洋深層水の資源特性を利用分野ごとに十分に使い切り､自然環境への負荷を最少減に軽減･抑制するシステムを構築することは､国際連合大学が提唱するゼロエミッションにも合致するり｡ここでは､沖縄県における海洋深層水研究の経緯と農業利用の可能性について述べる｡

2.

沖縄県における海洋深 fi水研究の経緯我が国における海洋深層水利用の研究は､海洋科学技術センターと高知県海洋深層水研究所の先導的取り組みに端を発し､富山湾での洋上設置型海洋深層水利用装置の実験を経て､富山県の大規模湧昇陸上生産型研究施設の建設に至っている13)｡このような本土各県における海洋深層水研究は､魚介類と藻類の養殖､食品加工､医療分野の利用に止まり､表1に示すように農

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図 1. 海洋深層水の農水産業を中心とした多段型利用システムの概念図

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清浄性 ) (月刊海洋(1994.3.1)海洋深層水の利用研究･中島敏光､豊田孝義より改変) 表1 国内外における海洋深層水利用施設の概要地域研究機関主な研究分野取水深度覧孟宗ら水温取水量設置年ハワイハワイ州立自扶エネエネルギー･水産 600m 1.8km 6℃ 94.000t/日 1987年ルギー研究所健康食品ノルウェーベルゲン大学水産 65m 0.lh - 1,Soot/日 1988年高知県高知県海洋探層水研水産 320m.344m 2.4km 9.5℃ 920t/日 1989,94年究所宵山県富山県水産試験場水産 300m 2.6km 5℃ 3,000t/日 1994年沖縄県海洋深層水総合利水産､農業､ 600m 2.3kn1 9℃ 15,000t/E1 2000年(予定) 用施設食品､海洋環境業利用の視点は全くない8))

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沖縄県における海洋深層水利用研究の取り組みは､財団法人沖縄農林漁業技術開発協会 (辛成9年3月解散 ) と株式会社トロピカルテクノセンターによる海洋深層水共同プロジェクト研究が､平成5年4月に発足したのに始まる｡この海洋深層水共同プロジェクト研究を契機に､県内の

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社が参画した沖縄県海洋深層水利用推進協議会が設立され､海洋深層水利用技術の調査研究が民間主導で進められた｡沖縄県海洋深層水利用推進協議会は､調査研究の成果を踏まえ､海洋深層水利用の可能性を県に提言した｡この提言を受け､県は平成

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年度に海洋深層水研究拠点立地条件等調査事業を実施し､取水適地等の条件提示と数カ所の適地を選定しとIS).

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Vol.14No.11998 図

2.

冷温利用農業研究のフローその後､平成

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年度には､沖縄型海洋深層水総合利用システム開発調査を実施するとともに､研究施設の建設場所を久米島北部に決定した｡平成8年度の研究施設基本設計､平成9年度の実施設計の完了をもって､平成12年の揚水開始に向けて着実な事業進捗を見ている｡この海洋深層水総合利用施設 ((仮称 )美ら海パーク)は､深層水の取水量1万

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千トン/日で､世界ではハワイ州立自然エネルギー研究所に次いで第2位､我が国では最大規模を誇る (表 1)｡さらに､取水･研究施設とビジターセンターを併置する FリサーチパークJ､企業が深層水を活用したビジネスを展開する rエコビジネスパークj､タラソテラピー (海洋療法 ) 施設を中心とする rエコ1)ゾ- トパークJ､周辺への冷熱供給と環境調和型コミュニティの形成を目指す rエコレジデンスJの4部門で構成する世界にも類を見ないユニークな発想で海洋深層水を総合的に利用する施設となっている川). このように､21世紀に夢が膨らむ海洋深層水利用研究の契機に大きな役割を果してきた沖縄県海洋深層水推進協議会は､沖縄県海洋深層水開発協同組合へと発展している｡また､海洋深層水利用研究の気運をここまで盛り上げたのは､鈴木俊行氏 (現､沖縄県海洋深層水開発協同組合･事務局長 )の献身的働きと電撃的ひらめきがあったことをここに記しておく｡

3.

冷温･海洋深層水の農業利用の可能性亜熱帯に位置する沖縄県においては､夏場の高温･強日射が作物の生育阻害要因になって､温帯作物の栽培は極めて困難である｡特に､需要が多い野菜類は､夏場の自給率が10%台の低い状況にあり､県農業試験場においても夏場の高温対策は重要課題として位置づけられ､耐暑性品種の導入や被覆資材利用等の研究が取り組まれてきている｡しかし､べたがけ栽培による温帯性葉菜類の生産技術11)や養液栽培による夏場自給率向上の実績はあるものの､抜本的夏場対策技術の開発による新作型確立には至っていないのが現状である｡これらのことから､県農業試験場における園芸作物の研究対象は､冬春期の温暖な気候を生かし､本土産地の端境期をターゲットにした生産振興を支える技術開発に特化してきた｡一方､冷温を利用した作物の生育制御に関しては､感温性作物の開花調節や作物の生育環境をコンピュータ管理する植物工場等で技術開発

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がなされている｡しかし､買電を利用しての技術開発では､コスト的に多くの問題が残されており､実用技術として普及していない｡海洋深層水の冷熱利用は､エネルギー的には買電の

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%以下で得られるといわれ､しかも図1に示したように魚貝類や藻類の養殖等水産分野での利用に影響しない余剰的活用である｡この超低コストのクリーンエネルギーを農業分野に利用できれば､作物の高温障害対策として画期的な革新技術となるであろう｡ここで海洋深層水の農業分野での利用について述べる｡図

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は海洋深層水の冷温利用農業の研究フローを示してある｡冷温利用農業の研究には､三つの視点からのアプローチが考えられる｡一つには､冷温を直接利用する､高温障害回避技術であるOこの課題については､メーカ-サイドでは､チラーを用いた養液栽培システムとして技術開発がなされており､また､海洋深層水の冷熱を利用する熱交換システムもすでに確立していることから､価格的に有利な作物での検証をもって実用化の可能性が広がる｡したがって､この分野での研究をより深化させるには､ハウス内土耕栽培と露地栽培への拡大がある｡ここでの課題は､地中に埋設したパイプに冷水を流し作物の根城 (地下部)を冷やすことによって､高温障害を回避する技術開発である｡しかし､根城冷却による高温障害回避には､ク 1)ア-すべき幾つかの問題があるOまず､根城冷却に感応する作物のスクリーニングが必要となる｡次に､根城冷却のために埋設するパイプについては､コスト面も考慮したうえでより熱伝導の高い資材選定はもとより､パイプの太さ､埋設深度や間隔等の基礎的データが求められるO 県農業試験場では､8月にホウレンソウを栽培し､根城冷却感応性を確認しており､また､久米島の土壌を想定した国頭マージでの熱伝導の基礎的知見を得ている7)｡しかし､実用規模になると､ここで得たデータがそのまま活用できない場面も予想されることから､より精密なデータの蓄積が必要となる｡南方資源利用技術研究会誌二番目の課題は､冷温利用による開花調節技術である｡ここでは､地下部冷却による開花制御と地上部の局所冷却による開花制御及び施設内での低温処理による開花制御､あるいはこれらを組合わせることによる開花制御が考えられる｡地下部冷却による開花制御については､トルコギキョウの花芽分化に及ぼす冷却効果は確認されたが､実用化には解決すべき多くの問題が残っている｡地上部の局所冷房法については､フリージャーや洋ラン類で技術的可能性を示したいくつかの研究があるが､実用化には至っていない4)5). しかし､これらの発想は､本県のハウスパパイヤで高温期に発生する雄蕊退化対策技術開発や洋ラン類の開花促進技術開発への応用が期待される｡また､コンテナ栽培した果樹を施設内に持ち込んで低温処理する技術や苗の予冷及び球根の春化処理技術等､多くの作物で確立していることから､施設内での冷温処理による開花制御は､品目を選定して最適温度と処理期間等を検証すれば短期間で実用化技術が確立できるものと考える｡三番目の保冷技術開発は､一般の冷蔵庫での保冷技術と同じであり､ここでは取り分けて述べない｡

4.

実用化が期待される冷温利用農業技術の実験モデル 1)モモの高価格期生産技術休眠性の落葉果樹であるモモは､自発休眠打破に低温条件 (7℃､42日間)が必要であり､亜熱帯の沖縄の気候では栽培が不可能とされてきた｡しかし､沖縄と同緯度にあるイスラエルでは､強制落葉による強制休眠と低温処理による自発休眠打破によって､高価格期に出荷する栽培技術の開発に成功しているという｡図3に示した本土市場におけるモモの取扱い出荷数量と卸売単価をみると､本土産地の出荷時期には

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10 11 12(月) 全EF雷異物洗連続計年報(平成8年)より作成図3. ももの月別取扱い量と単価 1月 2 月 3月 4月 5月 6月 7 月 8月 9月 10月 11月 12月 l : 強制落葉

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4.

沖縄におけるモモの端境･高価格期を想定した実験モデルは9,000円/kg台の超高値になっているO このことは､薬剤による強制落葉と海洋深層水を利用した冷温処理による自発休眠打破技術を確立し､4月以前の収穫を実現すれば､モモを新規沖縄ブランド品目として確立することが期待される｡沖縄における端境期･高価格期を想定した実験モデルを図4に示した｡

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)スモモの大果高品質栽培技術スモモの主生産地は山梨県､和歌山県､山形県､長野県､福岡県､鹿児島県で､北から南まで広く分布している｡本土での栽培品種は､東洋系の北方タイプで､花芽分化のための低温要求量は多く､また､果実も大きいことから高値で取り引きされている｡しかし､亜熱帯地域の沖縄では､花芽分化のための十分な低温が確保できないことから東洋系の北方タイプは､栽培が不可能である｡このため､低温要求量が少ない南方タイプの品種 "カラリ"を国頭村で栽培しているが､果実が 40gと小さく､本土の品種に比べると見劣りする｡

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南方資源利用技術研究会誌

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(月) 全4)雷景蝿流通統計年報(平成6年∼8年の平均龍)より図

5.

スモモの月別取扱い量と単価

温度管理

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開花期が長く､掃いが悪いため果実晶質がバラつく気象的要田･花芽分化期の低温が足りない技術的要因･整枝･せん定技術が未確立･檎黒が不十分花芽分化期･ハウス

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培で低温に遭遇させる･土壌を冷却し､10℃以下の低温に遭遇させる開花期･20℃以上の気温に遭遇させる

土壌管理

･土壌乾燥による花芽分化の促進･施肥や堆肥などの搬入

栽培管理

･高品質果実生産のためのせん定技術確立･早期摘果の徹底図6, スモモの冷温利用実験モデル

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一方､本県よりもさらに南に位置する台湾でこのことから､本県において大果系のスモモは､温帯性落葉果樹の日本なしの花芽分化したを栽培する方法として､低温に遭遇した穂木を穂木を導入し､高接ぎして開花結実させる栽培毎年導入して高接ぎ栽培する方法と､県内で人技術の開発に成功している12)｡工的に低温に遭遇させ､花芽分化を誘導 (自発

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月) 全国雷果物流通統計年報(平成8年)より作成図

7.

ミカン及びハウスミカンの月別取扱い量と単価温度管理開花期が長く､揃いが悪いため果実晶質がバラつく気象的要因･花芽分化期の低温が足りない技術的要因･転枝･せん定技術が未確立･摘果が不十分花芽分化期･ハウス栽培で低温に遭遇させる･土壌を冷却し､15℃ 以下の低温に遭遇させる開花期･25℃程度の気温に遭遇させる

栽培管理

･高品質果実生産のためのせん定技術確立･早期摘果の徹底図

8.

カンキツ類の冷温利用実験モデル

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的休眠打破 ) し開花結実させる方法とが考えら図5に､本土市場におけるスモモの月別取扱れる｡後者の場合､海洋深層水の低水温性を利い数量と卸売単価を､また､図 6には､本県に用したスモモの自発休眠打破技術が確立し､ 5 おけるスモモの超早期出荷のための実験モデル月以前の出荷が可能になれば､新規の沖縄プラを示した｡ンド品目としての期待は大きい｡

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)カンキツ類の高品質超早期出荷技術

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(月) 図9. 県内におけるホウレンソウの取扱い量と単価図

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根城冷却によるホウレンソウの栽培状況 (7月22日播種､ 8月22日収穫 ) 亜熱帯原生のカンキツ類のうち､温州､タンカンでは花芽が分化するには15℃以下の低温に一定期間遭遇する必要があり､本土の露地栽培では冬季の寒さにより花芽分化が誘導され春に発曹する｡沖縄県においては､冬季においても気温が高く推移するため､開花期が長くなり､品質にバラツキが多くなっている｡一方､本土の温州みかん産地では､通常の露地栽培とは別にハウスみかん栽培にみられるように､初冬期に加温を開始し発菅および発芽を制御する技術が確立されている｡その結果､図 7に示すように､ハウスみかんは通常 4-10月に出荷されており､ 4月は､2,000円/kg､5月は1,400円/kg､ 6月は1,000円/kg､ 7月は700 円/kgと高値で取り引きされている｡しかしながら､秋季に気温が高く推移すると花芽分化が不十分になり､早期加温が困難になるなど種々の問題が生じる｡そこで､ 8-10月にチラーを用いて､地下部を冷却し､安定して花芽分化を誘発させ､初冬期の加温の効果を高める技術開発がなされてきている10)｡本県においては､ハウスで栽培すれば冬季に加温の必要はなく､さ

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Vol.14No.11998 らに海洋深層水の低水温性を利用し､根城 (也下部)冷却技術が確立されれば､本土のハウスみかん栽培に比べ低コストで超早期出荷の可能性が生まれてくる｡本県におけるカンキツ類の冷温利用実験モデルを図8に示した. 4)夏季ホウレンソウの栽培技術ホウレンソウの生育適温は､10-20℃で冷涼な気候を好む野菜である｡低温には比較的強いが､高温には弱く､25℃になると生育が抑制され､30℃以上になると障害が発生する｡このため沖縄では､10月以降6月までの比較的に気温が低い時期に栽培されている｡図9に沖縄県中央卸売市場におけるホウレンソウの取り扱い量と価格の推移を示した｡県内での生産がほとんどない6-10月は品薄になり､価格は500円/kg以上の高値水準を維持している｡この時期は､高冷地のみでの生産となることから本土各地とも絶対量が少なく､端境期になっている｡県農業試験場では､図10に示すように､この時期に根城冷却したホウレンソウ栽培の可能性を確認しているが7)､価格とコストの面からの検討が残されている｡

4.

おわりに冷温･海洋深層水の農業利用については､平成7年 8月に県が実施したハワイにおける海洋深層水利用に関する調査報告書に､ハワイ大学高等海洋研究所の試験結果として次のような記述がある15)0 ①海洋深層水の冷水で地温を制御すると良質のレタスが収穫できた｡ (参イチゴの根城を海洋深層水で冷やし､その後冷水を止め根城を暖めたら2週間後に花芽が誘導された｡ ③収穫まで4年かかるアスパラガスの根城を海洋深層水で間断冷却すると､収穫期が短縮できた｡ ④ハワイは､4,000フィート以上の高地でないと花が咲かないといわれている梨の根城を冷却したら平地で花が咲いた｡これらの情報の真偽は別として､作物の根城や地上部を温度制御することにより､高温障害対策や開花調節に利用することは､種々の作物で試みられ､そのなかには実用技術として普及しているのもある｡本稿では､既知の生理生態的特性を基にした冷熱利用の高温障害対策と開花制御を､海洋深層水の冷熱に置き換える技術的可能性を述べた｡しかし､この技術的可能性を実用技術にするには

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r全く再現性のない自然環境条件のなかで､不偏的法則性を発見し､それを再現できる技術として組み立てる』農業技術開発研究の特異性を認識する必要がある｡また､海洋深層水利用という新しい可能性に富んだ科学技術の領域にふみ込む場合､それにふさわしい方法論を持って取り組む必要がある｡このことから､久米島での海洋深層水研究施設で実施される冷熱 .海洋深層水の農業利用研究には､作物の生理生態的特性解明という基礎的研究分野と､それを展開する応用研究分野を併置した研究体制が求められる｡また､研究開発には､人材としての知的集積と潤沢な研究費の確保が技術開発の成否を決定する大きな要素になることなどから､研究施設のハード的整備に先行した試験研究体制の整備が､まずもって肝要であることを強調しておく｡

参考文献

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ゼロエ

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