農業と科学　平成19年9月

本号の内容

§葉野菜のアスコルビン酸濃度とカリウムの関係
広島大学大学院生物園科学研究科
教授　正岡　淑邦
§ネギのチェーンポッ卜内全量施肥による減肥栽培
千葉県農業総合研究センター
主席研究員　山本　二美

　

　

葉野菜のアスコルビン酸濃度とカリウムの関係

広島大学大学院生物園科学研究科
教授　正岡　淑邦

１．はじめに

　国民の健康志向が高まる中，生鮮野菜に含まれる機能性成分が注目されている。
　野菜の機能性成分には様々な物質が挙げられるが，よく知られているものにはニンジンやカボチャのビタミンE，カロチノイド，トマトのリコピン，野菜一般に含まれるポリフェノール，ホウレンソウやコマツナのアスコルビン酸（ビタミンC）などがある。これらは活性酸素のようなラジカル物質を消去する作用を持ち，動脈硬化，がん，糖尿病などの予防に役立つ。その他ダイコン，キャベツ，ブロッコリー等の辛味成分，ニンニク，タマネギ，ネギなどのイオウ含有成分，野菜一般に含まれるミネラルや食物繊維などもいわゆる生活習慣病に効果を発揮する。

　筆者らは葉野菜の品質向上を目指した施肥に関する研究を行っている。施肥によって機能性成分を多く含む製品が出来れば野菜の付加価値はずっと向上するからである。これまでに見つかった興味深い，ホウレンソウやコマツナのアスコルビン酸（以下AsA）濃度とカリウムの関連性について紹介したい。

２．AsAは施肥環境で変動するか？

　窒素やカリウム（以下K）を施肥する場合，その施用量はトウモロコシ子実重の増大やカンショ塊根重の肥大など「バイオマス生産」に対して顕著な効果をもたらすが，AsAや糖分など「質的」成分の濃度増減に著しい影響を与えるという報告は少ない。品質成分は施肥よりも遺伝的な形質に依存すると考えられる。但し，コマツナやホウレンソウなどに被覆尿素のような緩効性窒素肥料を施用したり，養液栽培で養分の制限施用を行う，つまり施肥を一度に行うのではなく，経日的制限を伴う方法で施用するとAsA濃度が４割程度も高まる^１,２)。

　被覆尿素の施用は根からの過剰な窒素吸収を抑制し，グルタミンを経由してのアミノ基転移反応への移行量を制限するので硝酸イオンが集積しにくくなる。するとアミノ酸の原資となるα－ケトグルタル酸など有機酸を合成する系の遺伝子発現が抑制され，光合成産物のグルコースは結果として糖集積やAsAなどの生成に移行すると考えられている。

　筆者らは窒素源に被覆尿素など土壌での溶出速度の異なる窒素肥料を施用してコマツナの栽培試験を行ったところ，建部らが報告した^１）ように慣行的な化学肥料施用よりもAsA濃度が高まり，しかも生育量でも優る結果を得ることが出来た。

　さらにこの研究から，窒素の制限施用だけでなくAsA濃度はK含有率と関連性が強いことが分かった。窒素の制限施用によるAsA濃度の増加は前述したように理解されるが，Kとの関係についてはこれまでに十分な検討が行われていない。図１はコマツナのAsA濃度とK含有率が負の関係にあることを示す。AsA濃度は窒素，リン，カルシウム，マグネシウムの各含有率とは殆ど関連性を示さない（表１)。

　AsA濃度とK濃度との関係を詳しく調べるため，2007年２月に筆者の住む東広島市内のスーパーマーケットで延べ17箇所から入手したコマツナについて調査した結果を図２に示す。

　収穫した後，野菜売り場の陳列棚に並ぶまでにAsAの分解が予測されるが，それでも市販コマツナのAsA濃度は五訂食品成分表^３）に記される39mg/100mg新鮮重（以後FW）を挟んでその２倍から４倍近い広がりを示す。そしてAsA濃度が低い材料はK含有率が高く，乾物（以後DW）当り7～9%に達する。一方，AsA濃度が新鮮重100g当り100mg近い高濃度になるコマツナのKは3～4%DWと低く，同じコマツナであってもK含有率におよそ２倍の開きがある。AsA濃度とK含有率との負の関連性は筆者らによる追試によっても確認された。またホウレンソウではK含有率が低いとAsA濃度が増加する傾向があると福永は報告している^４)。したがって成育の途中からK含有率を低下させるような栽培管理を行えばAsA濃度の高い野菜を生産できると考えられる。

３．K栄養とAsA濃度

　野菜のAsAとKとの関係について五訂食品成分表の数値を再計算してみると興味深い結果が得られた（図３)。アブラナ科で生葉を可食部とする材料全て（20種）を図示するが，AsA濃度の高い品種でK含有率が低くなる傾向（左図）がある。図中，円弧で示すようにコマツナは葉野菜の中で乾物当りのK含有率が高く，AsA濃度は相対的に低い材料である。しかしコマツナのAsA濃度を乾物を基準に換算すると660mg/100gDWとなり，これはAsA濃度が高いことで知られるレモン果実の乾物換算値680mg/100gDWとほぼ等しく，葉野菜のAsA濃度が非常に高いことを示している。

　次に同じ図３の右図であるがAsA濃度の高い（K含有率の低い）野菜では乾物率が高くなる。つまり，K濃度が低くなる栽培環境（K施用を控える，成育が進行してK吸収が生育量に追いつかない，或いは老化によってK吸収機能が低下した場合などで生じると考えられる）では細胞内水分が減少し，その一方でAsA濃度が高まる（乾物当りに換算して)。この傾向は図２の市販コマツナ17材料内でも認められる。
　筆者は過去にカンショの施肥試験をしていたが，野菜の場合と同様に「上いも」の乾物率はK含有率と負の関係を示す（図４)。K含有率が高いと作物一般に水分が高く保たれる傾向がある。

４．何故K含有率が低いとAsA濃度が高くなるのか？

　Kは植物体内で炭水化物代謝に関わる酵素の活性化，気孔開閉制御，そして根の伸長などにも機能する。細胞膜を透過しやすく，Kを施用するといわゆる「ぜいたく吸収」するほど吸収する。細胞浸透圧の調節に利用されると考えられており，K含有率の高い植物体で水分が高くなる理由はK吸収が高まると有機酸などのイオンが細胞内に集積し，浸透圧が高まって細胞に水が取り込まれるためと推測される。細胞内の水分増加はK施用によって細胞伸長を生じ，根や葉の組織成長に繋がる。
　逆にKが細胞内に少ない場合は浸透圧が低下して，細胞内へ水がはいらず，細胞が伸長しにくくなり，成長遅延が生じる。したがってK含有率が低いときにAsA濃度が高まるのはAsAが細胞内の水分ポテンシャル制御に関与するからではなかろうか。このような推測をした理由はAsAがKの機能と共通の細胞内の浸透圧調節機能を持つこと，そして細胞分裂を伴う細胞成長制御に大きく関与しているからである。

５．AsAの抗酸化機能

　AsAの水分ポテンシャルへの関与を記述する前にAsAの活性酸素除去機能についてまず説明する。近年AsAが植物体内で様々な機能を発揮していることが明らかになってきたが，生合成系が明らかにされたのは意外と新しく1998年のことであり^５)，グルコースからフルクトース，マンノース，ガラクトースなどを経て合成される（図５)。

　日常的に日光にさらされる植物葉は光合成が行われると必然的に活性酸素のスーパーオキシドが生成され，図６に示すような経路を経て水に分解される。AsAはこの反応に不可欠で日光の強い晴天の日や遮光を取り除いて光合成を盛んにした栽培環境下では，曇天の日よりも葉中濃度が高まる。

　また光合成以外の生育環境から受ける酸化的ストレスで老化が誘引され，植物は防除機能としてAsAとグルタチオンの酸化還元サイクルを盛んに機能させ， AsAが増加すると考えられる^６)。

　このストレスを利用してAsA濃度を高める栽培技術の開発が行われている。遮光を避けた栽培や栽培中の気温調節などである。西南暖地ではホウレンソウの冬期低温ストレス処理によってAsA濃度をおよそ４割増加させることが出来る^７)。

６．AsAの細胞分裂と成長促進機能

　AsAは活性酸素除去の過程で生成するだけでなく，新芽や根の先端部分で盛んに生成し，細胞の分裂や伸張を促進する^７)。この仕組みは，まずAsAがアポプラストへ輸送され，細胞膜上に存在するプロトンポンプを活性化させる。結果として電気化学的プロトン勾配を作り，細胞内に無機イオンや有機物質などの能動的取込みが生じて浸透圧が上昇し，水が流入して細胞が肥大化，つまり成長が生じる。

　果物の果実やカボチャの実にAsA蓄積が盛んであることは，細胞分裂の盛んな組織を成長させるためと考えられている。前述したように，葉野菜にレモン果実並み（乾物当り）の高濃度のAsAが含まれるのは，葉が光合成器官であるために活性酸素を消去させる仕組みを備えていることのほか，葉が成長していくために細胞の浸透圧調節機能としてAsAが盛んに生成すると推測される。ホウレンソウで内葉が外葉よりもAsA濃度が高いのは若い葉の細胞分裂が盛んなためであろう。

７．葉野菜のAsA濃度を施肥技術で高める

　K含有率が低下する生育環境では細胞内の水分ポテンシャルが低下すると推測される。その結果タンパク質合成の抑制と糖の合成促進が生じる。細胞内K濃度とAsAは浸透圧を制御する点で共通するのでK低栄養環境下におかれた植物は，成長するためにグルコースを出発物質としてAsA生成が促進されるのであろう。

　図２に示す市販コマツナのAsA濃度には植物個体重の大きさに関係なく数倍の開きがある。これはAsA生成を上手にコントロールすれば食品成分表の数倍の濃度を持つ葉野菜を再現よく生産できる可能性を示している。しかしKを生育初期から不足させることは植物体の成長に大きなマイナスとなる。植物の成長をかなえた施肥環境の後にKの施用制御を行うなどの方法が栽培法として考えられる。

８．おわりに

　葉野菜のAsA濃度をK栄養環境の制御によって改善する可能性について述べた。窒素やKの制限施用は光合成産物の移行や酸化的ストレス対策，さらに細胞分裂と伸長作用に関与するAsA生成に影響する。植物の成長過程のいずれの時期に栄養元素を制限給与することが植物の生長とAsA生成に効果的となるかは，今後の施肥に関する研究成果に期待したい。

参考文献

１）建部雅子・佐藤信二・石井かおる・米山忠克：
　　緩効性窒素肥料の施用がホウレンソウのシユウ酸，アスコルビン酸，糖，硝酸含有率に与える影響，土肥誌，67，147-153（1996）

２）化学肥料Q&A，PART（Ⅲ）
　 豊かな日本の農業のために，pp136-137，日本化成肥料協会（1997）

３）香川芳子監修，五訂食品成分表2004，女子栄養大学出版部，2004

４）福永亜矢子，須賀有子ら：
　　ホウレンソウ水耕栽培時の培養液濃度および培養液組成変更時による抗酸化活性の変化，土肥誌，77，423-427（2006）

５）Wheeler G.L., J ones M.A. & Smirnoff N.（1998）
　　The biosynthetic pathway of vitamin C in higher plants. Nature，393，365-369.

６）杉山達夫監修，植物の生化学・分子生物学，pp973-974（2005）

７）岩本英伸，水上浩之，石田豊明：
　　ホウレンソウの糖度，アスコルビン酸含量および抗酸化活性に及ぼす低温処理の影響，九農研，67，168（2005）

８）Tabata K. and Esaka M.，
　　biological function and Biosynthesis of L-ascorbic acid in higher plants. Recent Res. Devel. Plant Cell physiol., 1，19-29（2003）

　

　

ネギのチェーンポッ卜内全量施肥による減肥栽培

千葉県農業総合研究センター
主席研究員　山本　二美

１．はじめに

　千葉県におけるネギの標準的な施肥窒素量は，夏どり栽培では24kg/10aである。しかし，現地農家圃場における施肥窒素量は，基準を上回る場合が多く， 50kg/10a以上の施用も確認されている。一方，ネギは１作当りの窒素吸収量が9～13kg/10aであることから，施肥窒素利用率の向上を図ることにより減肥が可能と考えられる。

　野菜の露地栽培では局所施肥が有力な減肥技術であることは，広く知られている。局所施肥は，作物の根が分布する位置にあらかじめ肥料を施用し，効率よく肥料成分を吸収させる方法である。これまで報告された露地栽培における野菜の局所施肥法では，施肥位置が狭い範囲に限定されるほど肥料の利用効率は高くなる傾向がある。一方，施肥位置が限定されるほど濃度障害の危険性も高まる。近年，局所施肥において肥効調節型肥料を導入する事例が多くなったが，これは，施肥範囲を狭くすることで発生が懸念される濃度障害を回避することが目的である。

２．チェーンポット内全量施肥とは？

　ネギはこれまで地床育苗が主流であったが，作業労力を多く必要とするため，軽労化を図ったチェーンポット育苗が開発された。チェーンポット育苗は，育苗箱内に敷いたネギのペーパーポット（264穴，日本甜菜製糖社）内に培養土を詰めて播種する方法である。ポットがチェーン状に連結しており，専用の定植機で簡単に定植できる画期的な育苗法である。本育苗法では誰でも均一な若苗を短期間で得ることができ，定植を手作業で行う必要がないため，作業効率が大幅に向上する。
　千葉県のネギ産地では，10年以上前にチェーンポット育苗が導入され，現在では80%の農家に利用されている。しかし，ネギの標準的な施肥窒素量は，従来の地床育苗を前提として設定されており，定植法も大きく変わるチェーンポット育苗を用いたネギ栽培では，それに適した施肥法があると考えられる。

　チェーンポット内全量施肥とは，ネギが収穫までに必要とする窒素肥料をチェーンポット内の培養土に直接施用する方法である。本施肥法は，初期溶出を抑制した肥効調節型肥料の開発により可能となった局所施肥法であり，施肥窒素利用率の大幅な向上が期待できる。
　本施肥法は，施肥窒素全量をチェーンポット内に施用するため，圃場の基肥および追肥が省略できる。チェーンポット内施肥における育苗から定植までの様子を写真１～４に示した。

３．チェーンポット内施肥に用いた肥効調節型肥料

　今回用いた肥効調節型肥料は被覆燐硝安140日タイプ（2401-140S：N-P₂O₅-K₂O＝24-1-0，チッソ旭肥料社）で初期の窒素溶出を抑えたシグモイド型である。育苗期間中に窒素の溶出がほとんどなく，定植後溶出が始まるため，育苗中に肥料による濃度障害を受けることはない。本肥料の窒素溶出率は，温度が25℃一定の場合，0～40 日で3%以下，40～140日で80% とされている。

４．夏どりネギで施肥窒素量が50%低減できる！

（１）試験方法

　チェーンポット内に施用する施肥窒素量は9kg，12kg，15kg/10aとした（表１)。標準区の基肥窒素は，CDU化成で定植時に圃場全面に8 kg/10a施用した。追肥窒素は，燐硝安加里で4kg/10a×４回の16kg/10a施用した。

　播種は，チェーンポットに１穴当り２～３粒播きとし2005年2月16日に行った。培養土は，慣行培土（げんきくん200，コープケミカル社）を用いた。定植は，畦間90cm，溝幅30cm，深さ10cmとし、チェーンポット専用定植機（ひっぱりくん，日本甜菜製糖社）を用いて3月31日に行った。土寄せは，標準区の追肥時期と合わせて４回行った。収穫は，2005年9月16日に行った。

（２）肥効調節型肥料の溶出率

　供試した被覆燐硝安140日タイプの育苗期間中の無機態窒素溶出率は，1.6%と低かった（図１)。チェーンポット内施肥の苗には濃度障害が発生せず，標準区の苗と同等の生育であった。また，収穫時における溶出率は，89.7%であった。

（３）チェーンポット内全量施肥と収量

　収穫時のネギの収量は，全重および調製重ともポット内12kg区とポット内15kg区では標準区より上回り，ポット内9kg区では劣った。施肥窒素利用率は標準区の22%に対し，ポット内12kg区で44%，ポット内15kg区で49%に向上した（図２)。これは，窒素を根域部のみに施用した局所施肥の効果と，肥効調節型肥料の利用により生育に合わせて徐々に窒素が溶出したことで，ネギが効率よく施肥窒素を吸収したためと考えられた。

（４）跡地土壌の硝酸態窒素量

　栽培跡地の土壌中硝酸態窒素量は，標準区に対して，ポット内9kg区とポット内12kg区では，0～15cm層で同等，15～60cm層で減少した。一方，ポット内15kg区では，0～30cmの各層で同等以上，30～60cmの各層で減少した（図３)。土壌中硝酸態窒素がいずれのポット内施肥区でも減少したことは，前述した局所施肥の効果とネギが下層の土壌残存窒素まで有効に利用したためと考えられた。

　以上のように，収量，施肥窒素利用率および収穫後の土壌残存窒素量を考慮すると，夏どりネギにおけるチェーンポット内全量施肥の窒素量は，12kg/10aが適すると判断した。これは，標準施肥窒素量24kg/10aの減肥率50%に相当する。

５．本施肥法で留意すべき点

　本施肥法を活用する上で留意する点は，以下のとおりである。
１）肥料と培養土を均一に混ぜることが重要である。チェーンポット育苗箱には箱当たり5.0リットル程度の培養土が入る。被覆燐硝安140日タイプで窒素12kg/10aを施用する場合，肥料は箱当たり約600g，容積として約0.5リットルである。

２）肥効調節型肥料は，培養士と混合した時点から窒素の溶出が始まる。従って，混合後は，なるべく早く播種を行う。

３）定植時に育苗培養土が乾いていると肥料を混和したポット内の培養土が崩れやすいので，定植前には十分かん水をしておく。また，かん水をすることで苗の活着が良くなる。

４）被覆燐硝安140日タイプの肥料成分は，N-P₂O₅-K₂O＝24-1-0で，リン酸および加里がほとんど含まれていない。従って，土壌診断に基づいて適正量を別途施用する必要がある。ちなみに，千葉県の本作型の基準量は，リン酸が37kg/10a，加里が21kg/10aである。

５）被覆燐硝安140日タイプの窒素溶出は，温度に依存するため，育苗施設内の気温が35℃以上になる時期（７～８月頃）では，育苗期間中に濃度障害が発生する危険性がある。そこで，本肥料利用は気温（特に，地温）に留意する必要がある。

６．まとめ

　チェーンポット内全量窒素施肥法では，被覆燐硝安140日タイプを施用することで，育苗中の苗に濃度障害をおこすことなく，夏どり栽培において標準施肥の50%減肥に成功した。これは施肥窒素利用率が，標準施肥区の22%に対し，チェーンポット内全量施肥区で44%に向上し，過剰な施肥を抑えることができたことによると考えられた。また，栽培跡地の土壌残存窒素量が減少したことから，環境負荷も軽減できると考えられた。ネギのチェーンポット内全量窒素施肥法は，環境保全的な新しい減肥技術と位置づけられよう。

参考文献

１）岩佐博邦・大塚英一・真行寺孝・小林広行：
　　セル培養土内基肥施用によるキャベツの減窒素栽培．千葉農総研研報，４，23～32（2005）

２）金田吉弘・栗崎弘利・村井隆：
　　肥効調節型肥料を用いた育苗箱全量施肥による水稲不耕起移植栽培：土肥誌，65，385～391（1994）

３）田中有子：ネギ栽培について：
　　季刊肥料，83，76～81（1999）

４）土屋恭一：ネギ連結ポット（チェーンポット）苗の育苗，
　　農業技術大系野菜編，8-1，209～219（1999）

５）佐藤之信・安達栄介・中西政則・齋藤謙二・安藤隆之：
　　ネット入り肥料を用いた育苗ポット内局所施肥法によるスイカ全量基肥栽培，土肥誌，77，87～91（2006）

６）山本二美・松丸恒夫：
　　夏どりネギにおけるチェーンポット内施肥の施肥窒素量と追肥窒素量の検討，土肥誌，78，179～186（2007）

７）山本二美・松丸恒夫：
　　ネギのチェーンポット内全量窒素肥料が生育および収量に及ぼす影響，土肥誌，78，371～378（2007）