農 業 と 科 学

平成 17
年 6月 1日-司l川川 1".. 司川 '"11 ・"..""，， 1111" 同 """11 ，，'"司司川1. 11 111 ...・， 1・ 111'1' ，. ....1111. 1 ・ H

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養液栽培トマトの湿気中根および水中根の養水分吸収に及ぼす根城温度の影響(独)農業・生物系特定産業技術研究機構
野菜茶業研究所果菜研究部栽培システム研究室

中 野 有 加1.はじめに
養液栽培は，根に好適な環境を人為的に作り出t'1われる。ここでは 根に対する温度の影響につせる栽培法で，作柄の安定，作業の省力化などのいて，水中根と湿気中根を比較した結果について利点、がある。「養液栽培」といっても多くの種類紹介する。
があり，そこで栽培した作物
図 上 トマト幼植物体の栽培に用いた 2種類の養液栽培ポットの模式図の根の量や形，機能などもさ(A) 根域温度を制御するために用いた養液栽培装置(8) 矢印は培養液の流れを示すまざまである。そこで著者らは，養液栽培におけるトマト(A)の根の環境に対する反応につトマトいて明らかにすることを目的とし，根城の環境が大きく異オーバーフロー穴なる「水中根」と「湿気中根」の比較を行った。同く中根」とは培養液中に浸漬して発達した根であり，日霊気中根」とは，水蒸気で飽和状態の空気中に露出して発達した根である(山崎， 1986)。たとえば，養液栽培システムの一つである

NFfでは，水面上に出ている根は「湿気中根Jであり，水面下の根は「水中根Jである。
周年栽培を前提とするトマ水中根

湿気中根(B)
人工気象室. ‑ ‑ 幅 晴 暢 時 骨 骨 輔 働 制 軸 軸 輔 偽 情 軸 噛 輔 骨 四 幽 骨 骨 暢 閣 時

1000

は，生長を問害し，収量が少なくなる。 r
湿気中根」は「水中根」に比べて，温度や pHなどの環境変化に適応できるとク栽ふ

温は約25Cであり， 10C以下あるいは 30C以上の根城温度

養ト製ツ
印刷唯

トマトの生育に対する根の適ア液こ品質を確保する必要がある。

tt:ハ品川凶トの養液栽培では，栽培に適さない温度条件下でも収量や骨 四

農 業 と 科 学(6) 第 三 種 郵 便 物 認 可

平成 17年 6月 1日町川川 1 ，，"司 11111.1..1"'9 11 .. ， 11111岡田 11 ， 1111"'" 司 1111 ・ 11111."・， 1・ 1" 1 .' ，.. ....1 ， '1 1 "11 ・.....\11"1 1 11 ・・・ 4 川 IIIIJ......IIIII'IIII....... 川町l ・ h ・..""川 11 ・ 1111111111" 川 1111111 "， _I'I Jl IIIII...~ 1I・川， 11. 圃『川 11"1 ，，圃噂川 Iltllll "，，， lll ， fl'lh Jl "".IIII.II.II~"'h'II ，， III ，，

2.短期的な根域温度の影響
まず，湿気中根と水中根において，短期間，根城温度を変えて栽培し度には有意な差異を及ぼさないことが明らかとな養水分吸収への影響を調った。しかし， 45Cの高根城温度では，水中根は査 し た 。 ト マ ト を 気 温35.
0C (昼)/22.5C (夜)湿気中根よりも養水分吸収速度の低下が大きかっに設定した人工気象室においてた。このように000

アクリル製栽培

水中根は湿気中根よりも短期間ポットの中で水中根または湿気中根を伸長させたの高温遭遇のダメージを受けやすいことが明らか(図 1)。定植後 10日目に， 1TC，2TC，33C，45Cになった。

00の根城温度処理を 12時間行い，養水分

図2. 根域温度がトマトの湿気中根と水中根の水および硝酸イオン吸収に及ぼす影響。 10:00~14: 30間の測定の平均値。

吸収の経時的な変化を調査した。根の吸水については培養液タンクの重量NS:有意差なし。 *5%レベルで有意差あり。

を電子天秤により測り，減少量を吸水養液を流路の途中で採り，窒素濃度と根系
当 っ 20ム型~

W企下、度は，栽培ポット内に蛍光式酸素計

3310「 NS(オートマチックシステムリサーチ製)

度した。

乾物'
*'区でほとんど変わらなかったが，根の生長は混気中根区が水中根区よりも旺NS••NS NS設gl0080660"..‑、地上部の生長は湿気中根区と水中根I

H父 、 ¥

速度を挿入して液中の酸素濃度と温度を計測し，酸素濃度の変化と液量から算出

122is

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ま空A‑*

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液の重量から算出した。根の呼吸速iA 湿気中根 ・水中級￨
3

根系‑ム30・ム陥量とみなした。根の窒素吸収速度は培

冨
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乾物・• •

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水一速20L。

度

2010盛であった。根系当たりの吸水速度は，合ム*3040

根城温度 (OC)4••空NSり曾

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収

ム
*ム

酸ぬ 2*l吸ブ十空NS選。
5010203040

根城温度 (OC)50

湿気中根区と水中根区に有意な差はなかった(図 2)。単位根乾物重当たりの吸水速度は，いずれの温度処理におい

図 3 1SC，2SC，3SCで栽培したトマトの湿気中根と水中根のデジタル画像。写真中の線は 5cmを示す
0ても水中根区で湿気中根区よりも大きかった。すなわち0よりも吸水能が大きく，小さな根系で十分な吸水が可能で、ある。一方，根系
0湿気中根

0根区の聞に差はなかったが， 45C処理
0では湿気中根区で水中根区よりも大きかった。また，水中根区の呼吸速度は33Cまでは根城温度が高いほど大き0く， 45C処理では 27C処理と同程度に00d、さかった。
以上の結果より

水中根17~330C の範囲における根城温度の遠いは，少なくとも半日程度の比較的短期間の処理では，湿気中根および水中根の養水分吸収速

o15C

水中根は湿気中根当たりの窒素吸収速度は， 17Cから33Cまでの処理では水中根区と湿気中o圃

25C0平成 17
年 6月 1日

農 業 と 科 学(7)

第三種郵便物認可町川川 1"...."" ，， 10"."""'1 ，，"町四"， '10"" 噂司川 1""""...・ dlll.'q ，.. ...tl ， lll' ・ H ・"'IIIII\..lI lltド司 4 川 '"11'‘圃‘川川l 川副..."・・ 11 ・ ........11111 川 u ・ a 川1 ・ 11111.....I 'fI lhlll..~U 川川1 ，.....'・・，川何回噂 11...IIIII "，，， IIII.I'lhll~.lllllhlll ..，四"，， 111"''''

o

im湿気中根トマト苗を，低温 (15C)，適温いて比較した。

oo

図4. 1SC，2SC，3SCで栽培したトマトの湿気中根と水中根の主根， 1次側根， 2次および、 3次側根の根長3.長期的な生育温度の影響
次に，長期間にわたる生育温度の違いが，湿気中根と水中根の活性および形態に及ぼす影響につ040(25C)，高温 (35C) に設定した人工気象室内で，水中根あるいは湿気中根を形成させた。
いずれの温度条件下においても，トマト植物体，00m)
長さ (とくに根の生長は湿気中根区で水中根区より旺盛0染色した後，パソコンに0.
4NIH
デジタル画像を取り込み，画像解析ソフト (image1.6) を用いて計測した(図 3) (巽， 1995)。
低温および高温においてNS三匝NS0.
3
長さ 0.
2

湿気中根区の方が水中根区よりも根長が大きかった(図 4)。根系発達の指標としてフラクタル次元を計測した。フラクrn0.
1

タル次元は，一般に，分岐が多く複雑に混み合っ010て発達している根系で大きな値となる。低温および適温においては2010であった。根の形態は画像解析により計測した。

AA
溶液で固定し根を F

30NS

湿気中根区が水中根区よりも***長さ (m)

フラクタル次元は大きかった(表 1)。しかし，高温では水中根区の方が根長は小さいにも関わらず，フラクタル次元が大きかった。これは，高温NSにより根の伸長が抑制され短く太い側根が密に発生したためと考えられた。
根の活性の指標として測定した。出液現象は出液速度と呼吸速度を蒸散があまり盛んではな

40
長さ (m)と考えられている。地際から約 3cmの高さで茎を切断し，脱脂綿で採取した出液の重量から求めた(森田ら， 2000)
0 出液速度は，低温および高温で湿気中根区が水中根区より大きかった(図￨2次および 3次側根長￨**

い夜や曇天日に根が地上部へと水を押し上げる力NS302010。

5)。一方呼吸速度は 切断した根を 02アップテ
ス タ ー (TAITEC製)で測15C定した。呼吸速度は， 25C

35C
025C000

では水中根区で湿気中根区

oF﹁UいえないC

きい根が活性の高い根とはD﹁傾向であり，呼吸速度が大Cに有意な差は見られなかっは生育や出液速度と異なる数 )‑3
根株一ご側/一日
次本一 2一0た。このように，呼吸速度o

分枝密度およびフラクタル次元より大きな値を示したが，
15Cおよび 35Cでは両者0o表1. 1SC，2SC，3SCで栽培したトマトの湿気中根と水中根の 1次側根の数，分枝密度(本 /cm)

フラクタル次元

15C 25C 35C

15C 25C 35C

000000湿気中根

108112894.
04.
75.
71.74 1.66 1.59

水中根

80

1071114.
55.
221.3

1.68 1.63 1.64

*NS

*NSNS

*セ女

NS:有 意 差 な し * : 5%レベルで有意差あり

づ
k

NS

づk

(8)

農 業 と 科 学

第三種郵便物認可(毎月 1日発行)平成 17年 6月 1日第 564号

句 1"11 ， 11 ，，_‘ IIIIUI........ ・ 11 ， 1 ，， '1周回lI .n. ，1I 1 噂司 1111111111."・ .111.."' ，.....， 1川，・・ 11 ‘岨 \..11 11 1" ・.，， 11川1・・ ....."""1 ・ II..~II 円1 ・ h ， ".IIIII'III ，"iØ川 1""ll lI. _lttlllltll...~UIII 川 1 ，....， .".111111 匝噂川 IIIIIII......'lhllflhll..ip 川 ..1111 1 ""'111111111 1 '9

図5. 1SC，2SC，3SCで栽培したトマトの湿気中
ooo

根と水中根の出液速度および根の呼吸速度。
NS:有意差なし。 *5%レベルで有意差あり。

度

300

200ト100い。例えば，湿気中根を水中に入れるとまもなく枯死し，水中根を湿気中に露出させると，湿度が保たれる限り伸長するが

*
**

•***

一方，根に対する同化産物の分配量とストレス•呼吸速度(﹄¥挙¥目︒‑︒目立•

穏やかな水ストレスがかか

25

温度ストレスに対しでも有利にはたらき，根の機能が維持されたと考えられる。

NS

このように，根のストレスに対する適応の過程に。
生育温度られた。湿気中根はの大きな根系は8A15密接なかかわりがあると考え003)。こし，内部の組織も厚くなる(中野ら， 2**5に対する適応性はり，根系はより多くの水を得るために大きく発達•

NS

再び水中に戻すと枯死することが観察されている。

A

Aに対して適応していることが分かった。しかし，境変化に対して形態や機能を容易に順応させえな

附

提言、
浦
E・水中根A‑

A400 トこのように養液栽培においても，根は環境変化一般にある環境下で形成された根は，その後の環lA湿気中根
5004. おわりに3545はまだ不明な部分が多く 植物ホルモンの関与も含めた解析が必要で、ある。

(Oc)

引用文献
森田茂紀・岡本美輪・阿部

以上の結果から，適温である 25Cでは，根系全0体の呼吸速度および出液速度

根の長さや投影面

淳・山岸順子 .
2000.

圃場で栽培したトウモロコシの出液速度と根量と9，80‑85.の関係. 日作紀. 6積，フラクタル次元など，測定した全ての項目に中野有加・中野明正・渡遺慎一・岡野邦夫・

おいて，湿気中根と水中根の差はみられなかった。

巽

一方，生育に適さない温度である 15Cと35Cでは，2，156‑161.
部および内部形態の比較.園学雑. 7

湿気中根は，出液速度の大きさで示されるような巽二郎.1
995. フラクタル解析による根系分布

高い生理活性を維持し，根長，高次の側根の発生

4，50‑57.
パターンの定量的評価.日作紀. 6など，根系の発達において水中根よりも優れてい山崎肯哉. 1986. 養液栽培技術の発展経過と今後た

1，107‑114.の方向.農及び園. 600二郎. 2003. トマトの湿気中根と水中根の外