藍藻農法は、土壌に元々生息している独立栄養微生物である藍藻(シアノバクテリア)を繁茂させ、有機栄養分が豊富な土壌を醸成するとともにミネラル分を植物が吸収しやすいようにキレート化合物に変え、その結果、健康・丈夫で栄養豊富・高ミネラルな農作物を生産する農法です。
ASJが開発する土壌改良資材「エルガー資材」は有機物と石灰分に独自の微量要素を混和させた高アルカリの資材で、これを土壌に施すことにより、独立栄養微生物である藍藻の増殖・活性化を促します。藍藻は光合成により酸素を発生するとともに自らの生命活動のエネルギー物質を生み出す独立栄養微生物であり、カビなどの微生物が有機物を餌(エネルギー源)として増殖する従属栄養微生物とは異なります。
藍藻が生成した酸素とエネルギー物質は自らの増殖に使われるとともに地中での有用微生物の繁茂を促しまします。併せて藍藻は地中のミネラルをキレート化して作物がミネラルを吸収しやすくします。そして藍藻が繁茂した田畑で収穫した農産物はミネラル豊富で美味しく丈夫で日持ちの良い作物となります。
エルガー資材は微生物資材ではありません。土壌のpH(水素イオン濃度指数)やミネラル環境を整えることによって、田畑の土壌に元々いる土着の独立栄養微生物の増殖・活性化を助けるために環境を整える土壌改良資材です。
ASJはこのような藍藻農法の確立と普及を進めます。
(参照元:資料1)
一般に動物や植物が死んだり食べられたりすると、動物のヘモグロビンや植物のクロロフィルは、分解してビルビリンとなり、土に還ります。ビルビリンは4つのピロール環が横に並んだ構造になっており、動物の排泄物(糞尿)に多く含まれています。野菜を食べれば、そこに含まれているクロロフィルが腸内細菌によって分解され、ビリルビンとなって排泄されるからです。また、葉が枯れてクロロフィルが分解されるとやはりビリルビンになります。
堆肥などにみられる有機物の分解とはこの過程のことで、これを担っているのが他から栄養分を必要とする従属栄養微生物です。ビリルビンはさらに分解されると1個のピロール(C4H5N)となり、さらに分解が進めば酢酸などの有機物になります。
これに対して、独立栄養微生物である藍藻が関与するとビリルビンは、1個のピロールさらには酢酸などに分解されるのではなく、全く違った過程をたどることになります。光合成をおこなう藍藻はその過程で酸素を奪う還元作用を示し、これによってビリルビンは元のクロロフィルやヘモグロビンに戻るのです。
光合成においてはクロロフィルが光エネルギーを吸収し、還元物質を経て生体のエネルギー物質であるATPや糖がつくられます。藍藻は光エネルギーを利用して二酸化炭素を還元し、すなわち酸素を奪い、水素を与え、炭素と水素が結びついた有機化合物をつくります。そして、この還元物質を作るのに必要な水素は水を分解して得ています。水を分解して水素を取り込み、酸素は大気に放出されます。
この還元作用により動植物の分解物質であるビリルビンは藍藻の存在で再びクロロフィルになり植物の形成に役立つことになるのです。藍藻の多い土壌で育成した作物は、一般に葉の緑色が鮮やかで成長も速いのです。藍藻も光合成の過程で土壌中の栄養物などを増やし、それらを利用することにより自らの光合成を高めて増殖していきます。
土壌中ではヘモグロビンやクロロフィルからビリルビンへの分解反応と逆生成反応が並行して行われています。しかし、分解反応より生成反応のほうが優勢なのが藍藻の豊富な土壌なのです。このような土壌では藍藻の光合成反応により土壌環境が整備されていくのです。
(参照元:資料1)
次の3種類の藍藻について、エルガー資材の有無による増殖の違いについて調べました。
アナベナ | NIES19 Anabaena cylindrica Lemmermann |
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シネココッカス | NIES946 Synechococcus sp. |
シネコシスチス | NIES3758 Synechocystis sp. |
(参照元:資料3)
それぞれの藍藻について、次の3種類のMDM培地(カンテン培地)を準備し培養しました。
培地A | エルガー資材を入れた培地 |
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培地B | 窒素分として硝酸ナトリウムを入れた培地 |
培地C | 窒素分が無い培地 |
これらA、B、Cの培地に藍藻を等量加えて、時間と共に藍藻の量がどのように変化するかを測定しました。藍藻の量の測定は 730nm の光(赤色光)を培地に当てたときの吸光度により行い、初期の藍藻量を1として、1日後/4日後/7日後/9日後の藍藻量を測定しました。
測定結果を次のグラフで示します。藍藻の種類によって増殖の程度に違いはありますが、いずれの場合もエルガー資材を施した培地Aで増殖が大きくなっており、エルガー資材の効果が示されています。
(参照元:資料4)
(引用元:資料1、資料5)