九州シンクロトロン光研究センター
県有ビームライン利用報告書
課 題 番 号 ： 1012126L（様式第４号)

シンクロトロン光を利用したタマネギ等の元素組成比較による有機農産物の特性解明
Comparison about elementary composition of organic and common onions
by synchrotron light石橋哲也

Tetsuya Ishibashi

浦田貴子

楢崎耕輔

中山敏文

Takako Urata Kousuke Narazaki
Kei Tominaga

富永 慧

Toshihumi Nakayama

佐賀県上場営農センター

Saga Prefectural Upland Farming Research and Extension Center
１．概要
タ マ ネ ギ 球 の 特 定 元 素 （ Ca， Mn， Zn 等 )の 蛍 光 Ｘ 線 強 度 は ， 栽 培 方 法 ， 肥 料 の 種 類 ，栽培品種，栽培ほ場の違いによって有意な差が認められた。さらに，新鮮試料を分析す
る 場 合 は 鱗 葉 よ り 保 護 葉 を 測 定 す る ほ う が よ り 短 時 間 で 測 定 で き る こ と や ，土 壌 サ ン プ
ルを分析する場合の方法を明らかにした。
（ English )A significant difference was admitted with the fluorescent X ray intensity of particularelement(Ca， Mn， Zn etc.)in the onion bulb among the cultivation methods， the manures,thecultivars,the fields. Moreover,it was revealed the method of analysis for the soil sample andthat in case of analysis of fresh sample， the tunic is suitable to measure for short period thanscaly leaf.

２．背景と研究目的：
有機栽培の手法等に関する研究はこれまで数多く実施されている。しかし，有機農産物の特性を簡易にかつ客観的に評価する手法については未確立であり，栽培技術確立および流通場面で評価技術の確立が望まれている。また，産地判別手法についても流通場面で必要とされている。このため，元素組成の比較による有機農産物の特性解明並びに土壌に起因すると考えられる植物体の元素組成の違いに基づく産地判別を行うための指標元素を明らかにすることが急がれている。
３．実験内容（試料，実験方法の説明)
本研究では，錠剤化したタマネギを試料とし，栽培時の肥料，栽培方法，品種，圃場の違いによる球内元素組成への影響について蛍光 X 線分析法を用いて検討した。さらに，新鮮試料を用いた測定方法，並びに栽培圃場の土壌の測定方法についても検討した。
(1)タマネギの錠剤および新鮮試料の測定
1)試料調整タマネギ球を真空凍結乾燥後に粉砕し，0.2g を錠剤成型器を用いて１分間，200kg/cm2 の圧密をかけ，直径 10mm 厚さ 2mm の錠剤を作成し,分析に供した（図 1)。
新鮮試料については，外皮保護葉の有無による違いをタマネギ球の赤道部にＸ線を照射して測定し，また，保護葉のみでも測定した（図 2，3)。
注 1)保護葉はタマネギ球の外側の茶褐色の部分のことであり，白色透明の部分は鱗葉と呼称されている。
1

照射口

Ｘ線錠剤
検出器
図1 錠剤の測定状況

鱗葉

保護葉

図2 新鮮試料の測定状況

図3 保護葉分析時の試料

2)測定条件
錠剤を中央部に穴を開けたアクリル板にはめ込み，Ｘ線入射口を 2×5mm，試料と検出器間の距離を 15mm とし，照射エネルギーを 20keV とし 15 分間照射して測定した。
新鮮試料の保護葉の有無の測定は，タマネギ球の赤道部へ照射し，保護葉のみの測定は穴を開けた 2 枚のアクリル板で挟んで照射した。測定条件は，Ｘ線入射口を 3×4mm，試料と検出器間の距離を 23mm，照射エネルギーを 14keV とし，5 分から 25 分間照射して測定した。
(2)栽培圃場の土壌の測定
1)試料調整風乾後の土壌を乳鉢で摩砕後，目合い 0.5mm と 0.106mm でふるい，その 0.2g または 0.4g を錠剤成型器により 200kg/cm2 の圧密を１分間かけて直径 10mm，厚さ 2mm の錠剤を作成した。
2)測定条件
錠剤を中央部に穴を開けたアクリル板にはめ込み，Ｘ線入射口を 2×5mm，試料と検出器間の距離15mm，照射エネルギーを 20keV とし，5 分から 15 分間照射して測定した。
４．実験結果と考察(1)肥料の違いによる球内の各元素の蛍光Ｘ線強度に及ぼす影響
タマネギ栽培時の肥料の種類と球内の各元素の蛍光Ｘ線強度は，20keV で検出された 11 元素のうち 10 元素で蛍光Ｘ線強度に有意な差があった。動物性有機質肥料のマンモス有機は S，Ni が他の肥料の蛍光Ｘ線強度よりも大きい傾向であり，Cu，Sr が小さい傾向であった。
植物性有機質肥料の油粕，ナチュラルぼかしは，S，Cl，K，Ca，Mn，Fe，Ni，Zn の蛍光Ｘ線強度が他の肥料よりも小さい傾向であった。
化学肥料のマルチエースは，S，K，Ca，Mn，Fe，Cu，Zn，Rb の蛍光Ｘ線強度が他の有機質肥料よりも大きい傾向であった。無肥料タマネギは，施肥したタマネギに比べ Cl，Br，Sr が大きかった。

2

表1

肥料の違いによるタマネギ球内元素組成への影響（強度の積算値）
肥料

マンモス有機
鶏糞
油粕
ナチュラルぼかし
無施肥
マルチエース肥料
マンモス有機
鶏糞
油粕
ナチュラルぼかし
無施肥
マルチエース肥料
マンモス有機
鶏糞
油粕
ナチュラルぼかし
無施肥
マルチエース

S
491±77 a
466±49 ab
387±109 ab
298±114 b
412±114 ab
ab
504

元素ClK
319±31 ab
20801±1785 a
342±49 ab
27137±3286 b
395±87 b
18796±1163 a
247±22 a
20065±1642 a
606±122 c
32395±2099 c44041292
bc
dCa
5377±367 a
6672±383 b
5119±721 a
5773±875 ab
7940±744 c
8369
c

元素
Mn
783±251 a
622±54 ab643±56 ab496±94 b
686±205 ab
1979c

Fe
1983±182 a
1882±442 a
1891±237 a
1653±312 a
2782±139 b
3591
c

Ni
420±327320±104266±42190±154329±136276

Cu
930±224 a
1339±68 ce
1135±35 ac
1158±233 ac
1504±119 e
2031
f

Zn
5460±1040 ab
5866±719 ab
5322±582 ab
4802±65 b
6570±671 a
12107c

元素Br
1816±385 a
2814±437 b
1836±210 a
2402±121 bc
4466±226 d
1641acRb
4076±170 ab
4458±275 b
3971±255 a
4007±237 a
4973±192 cc5082

Sr
3726±320 a
4870±529 de
4393±746 ae
4046±83 a
5235±123 bd4761
abe注1）マンモス有機は動物性有機質肥料であり,施肥量はN:1.75kg/a P2O5：1.5kg/a K2O：1.5kg/a。鶏糞の施肥量は,N:1.75kg/a P2O5：8.36kg/a K2O：7.26kg/a。油粕の施肥量は,N:1.75kg/a P2O5：1.28kg/a K2O：0.42kg/a。ナチュラルぼかしの施肥量は,N:1.75kg/a P2O5：0.5kg/a K2O：3.0kg/a。マルチエースは化学肥料であり施肥量は,N:1.75kg/a P2O5：1.75kg/a K2O：1.75kg/a。品種は‘ターザン’の黒マルチ栽培で2009
年11月18日定植,2010年4月13日収穫。
注2）供試品種はレクスター。
注3）マルチエースのみn=1,他はn=3。
注4）値は平均値±標準偏差。
注5）LSD法により異なるアルファベット間に5％水準で有意差があることを示す。

(2)品種の違いによる各元素の蛍光Ｘ線強度について
有機栽培農家 D 圃場の品種‘もみじ 3 号’，‘ターザン’のサンプル(錠剤)において，14 元素のうち，Mn，Fe，Zn，Br，Sr で品種間に蛍光 X 線強度の有意差が認められ，Br と Sr 以外は‘もみじ 3 号’が大きかった(図 4)。
また，有機栽培農家 A 圃場の品種‘ターザン’，‘アンサー’間では Ca，Cu，Zn，Br で有意差が認められ，Br 以外はアンサーが大きかった(図 5)。
慣行栽培農家 B の品種‘レクスター’，‘七宝早生’，‘ターザン’，‘もみじ 3 号’では P，S，Cl，K，Ca，Mn，Fe，Br，Rb，Sr において蛍光 X 線強度の有意差が認められた（図 6)。

3

4

(3)土壌（栽培圃場)の違いと各元素の蛍光Ｘ線強度の違い
異なる 5 圃場で栽培されたタマネギ(錠剤)から検出された蛍光 X 線強度は，Cl を除く 13 元素で差が認められた(図 7)。しかし，これらの差が圃場のみに由来するものかどうかはさらに今後検討する必要がある。

(4)栽培方法(有機栽培と慣行)と品種による各元素の蛍光Ｘ線強度の違い
5‘貴錦(極早生)’は慣行栽培に比べて有機栽培タマネギ球の Cu の蛍光Ｘ線強度が有意に大きく，‘ターザン(中晩生)’も同様に有機栽培の S，K，Ca，Mn，Fe，Cu，Zn，Br，Rb の 9 元素の蛍光 X 線強度が大きかった。しかし，‘レクスター(早生)’は慣行よりも有機栽培の K，Ca，Zn が蛍光Ｘ線強度が有意に小さかった(図 8，9，10)。

6

(5)タマネギ新鮮試料の測定部位と蛍光 X 線強度の違い
新鮮試料の鱗葉(球)，保護葉付の鱗葉(球)，保護葉(外皮)に 14keV のＸ線を照射した場合，蛍光Ｘ線強度は鱗葉がある試料が大きかった。鱗葉(球)へのＸ線照射は水分が多く蛍光Ｘ線が吸収されるために 25 分程度必要であるが，保護葉のみに照射する場合は 5 分でも錠剤 15 分照射時のピークと同程度の蛍光Ｘ線強度のピークが確認できることから，鱗葉よりも短時間での照射が可能であると思われる。

7

(6)土壌の測定方法について
土壌を摩砕後に目合い 0.106mm と 0.5mm でふるったサンプルの各元素の蛍光Ｘ線強度のばらつきは，0.5mm でふるったサンプルのばらつきが小さかった(表 2)。
また錠剤成型時の圧力 200kg(1 分間)の場合の土壌の重量は，0.2g よりも 0.4g の錠剤のほうが蛍光X 線強度のばらつきが小さかった(表 3)。
土壌サンプルへの X 線照射を 5 分から 15 分で行った場合の各元素の蛍光 X 線強度は，10 分以上でほとんどの元素のピークが現れ蛍光 X 線量の分析に適した強度が得られた(図 12 )。
表 2 錠剤成型前のふるいの目合いと各元素の蛍光Ｘ線強度のばらつき(変動係数(％))
篩の大き

サンプル

さ数0.106mm
0.5mm

AlKCaMn

FeNiCuZn

BrRbSrn=31229278

77791737680

888078n=3461317443558114

表 3 錠剤成型時の土壌サンプル重量の違いと各元素の蛍光Ｘ線強度のばらつき（変動係数（％))
サンプル

サンプル重量数AlKCaMn

Fe

NiCu

Zn

BrRb

Sr

0.2g

n=31229278777917376808880780.4gn=36562151110―101031813５．今後の課題：
1)蛍光 X 線分析と ICP による分析との比較。
2)有機栽培と慣行栽培土壌のタマネギ球内及び栽培土壌の元素組成の検討。
６．論文発表状況・特許状況
特になし
７．参考文献特になし
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８．キーワード(試料及び実験方法を特定する用語を２～３)・蛍光 X 線
物質をＸ線で照射したときに原子の内殻軌道の電子を励起放出し，この空準位に高い準位の電子が移るときに放射される特性Ｘ線のこと。
・タマネギ
ユリ科の多年草。地下部の肥大した鱗茎を食用とする。
・有機栽培
化学農薬と化学肥料を使用せずに 3 年以上経過して栽培されているものであり，農林水産省の登録認定機関の認定を受ければ有機 JAS マークを添付して販売できる。

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