レタスのためのエアロポニックとNFTシステム最適化：流量と栄養源が水利用効率、成長、収益性に与える影響

より少ない水でより多くの食料を育てる

都市が拡大し、気候がより暑く乾燥するにつれて、農家ははるかに少ない水でより多くの食料を生産する圧力にさらされています。本研究は、温室内の精密に制御された水システムを用いて土を使わずにレタスを栽培する方法を検討します。2つの一般的な無土壌システムと2種類の栄養源を比較することで、研究者たちは水の節約、収量の向上、そして1株当たりの収益増加さえ示しており、将来の食料安全保障を懸念する人々にとって重要な知見を提供します。

土を使わない農業

土の畑の代わりに、研究チームは2つの水利用型システムを用いました：栄養液薄膜法（NFT）とエアロポニックシステムです。NFTでは、レタスが長いパイプに配置され、薄い栄養豊富な水の膜が根のそばを流れます。エアロポニクスでは、植物は閉じたタンクの上に立ち、根は空中に垂れ下がり、定期的に微細な栄養霧が噴霧されます。どちらのシステムも水を再循環させるため、従来の灌漑と比べて廃水を大幅に削減します。実験はエジプトの加温しないビニールハウスで行われ、アイスバーグレタスを播種から収穫まで約55日間栽培しました。

井戸と魚を植物の肥料に変える

研究ではまた、2種類の植物栄養源を比較しました。ひとつは多くの水耕栽培で使われるよく知られた処方に基づく、井戸水に溶かした化学混合液です。もうひとつはナイルティラピアの閉鎖タンクからの排水で、魚の排泄物が自然に窒素やその他の重要な栄養素を供給します。この「魚水」はろ過されて植物に送られ、魚とレタスが同じ水を共有して利益を得る簡単なアクアポニックのループが作られました。研究者たちは両方の栄養源をNFTとエアロポニクスの各システムで4段階の水流速度で流し、養分吸収、植物成長、全体の水利用を追跡しました。

水流の適正点を見つける

結果は多い水が常に良いわけではないことを示しています。NFTシステムでは、レタスは中程度の流量である1.6リットル毎時で最も多くの養分を吸収し、収量の最高鮮重に達しました。流量を2リットル毎時に上げると、養分が根を通り過ぎるのが早すぎて吸収と成長がむしろ低下しました。それに対して、エアロポニクスは最も低い試験流量0.8リットル毎時で最良の成績を示しました。この条件では、根が霧中にいる時間が十分で、水と溶存ミネラルを吸収する一方で酸素供給も良好でした。測定されたほとんどの養分—窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム—にわたって、低流量のエアロポニクスは最良状態のNFTを上回りました。

より多くのレタスを少ない水で、そしてより高い収益

これらの傾向は作物のパフォーマンスと水利用効率（どれだけのレタス（kg）が1立方メートルの水で生産されるかを示す指標）に直接反映されました。0.8リットル毎時のエアロポニクスは最も重い葉球と最高の水利用効率を示し、この指標をNFTと比較して約3分の2向上させました（両方の栄養源で）。NFTは1.6リットル毎時でやや優れた水使用の利点を示しましたが、最良のエアロポニック条件には及びませんでした。経済面では、エアロポニクスが優位でした：設備や運用コストはやや高めでしたが、収量が高いため、標準的な化学栄養混合液と比べて正味利益が34%高く、魚水を用いた場合でも約5%高くなりました。魚の養殖を組み込むとコストは上がりますが、商品となる魚という価値ある副産物が得られるため、総収入と利益は化学栄養のみを使う場合よりも高くなりました。

将来の食料に対する含意

従来の圃場を超えて考える生産者や計画者にとって、本研究は明快なメッセージをシンプルに示しています：慎重に調整されたエアロポニックシステムは、広く使われるある水耕代替よりも少ない水でより多くのレタスを、より高い利益で育てられます。穏やかな流量でエアロポニクスを運用し、栄養豊富な魚水で給餌することは、植物成長と養分吸収を高めるだけでなく、養殖の廃棄物を有用な肥料に変えます。水不足や耕作地が限られる地域では、このような閉ループの無土壌システムが、野菜と魚を並行して生産しながら水の使用を最大化し、生産を経済的に維持する重要な役割を果たす可能性があります。

引用: El-Demerdash, D.I., Morad, M.M., Wasfy, K.I. et al. Aeroponic and NFT system optimization for lettuce: effects of flow rate and nutrient source on water use efficiency, growth, and profitability. Sci Rep 16, 14292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41347-z

キーワード: 水耕レタス, エアロポニクス, アクアポニクス, 水利用効率, 無土壌農業