プラスチック・マルチ

農業におけるプラスチックマルチの活用は、世界中の特殊作物生産者によって一般的に行われています。これは節水効果に加え、雑草、害虫、病気の防除にも役立ち、ひいては作物の収量と品質の向上につながります。PEは耐久性に優れ、土壌中で分解されないため、圃場に放置することはできず、最終的には廃棄の問題が生じます。圃場に埋め立てられたPEは土壌に汚染され、リサイクルできなくなります。廃棄するには、生産者が埋立地（そもそも埋立地がある場合）まで運搬する必要があり、コストが増加します。埋立地が利用できない場合、生産者は農場にPEを備蓄し、雨水によってマルチが小川や水域に流される可能性があります。ヘンリー・シンティム博士と彼のチームは、生分解性プラスチックマルチ（BDM）が現実的な代替手段となり得るかどうかを調査しました。

生分解性代替品

PEをBDMに置き換えることで、廃棄の必要性を軽減できる可能性があります。しかし、シンティム博士は、生分解性マルチを圃場で使用する前に、農業土壌生態系への潜在的な影響を評価する必要があると述べています。例えば、生分解性マルチは本当に分解するのでしょうか？シンティム博士は次のように説明します。「BDMとは、純粋または部分的にバイオベースの材料で作られたプラスチックマルチのことです。生分解性であると宣伝されているプラスチックマルチもありますが、実際に生分解することが証明されたものはありません。そのため、研究チームは市販されている様々なBDMの分解を経時的に調査しています。また、研究チームが成分を指定した実験的なBDMも含めました。」

シンティム博士は、写真撮影により材料特性を評価し、粒子サイズと表面積を測定し、Image J ソフトウェアを使用してデジタル化して分析することで、BDM の劣化を監視しました。

リーチング

シンティム博士と彼のチームは、マルチが劣化するにつれて土壌から何が浸出するのかを解明したいと考えました。彼は、55cmの深さにMETER G3パッシブキャピラリーライシメーターを設置し、浸出液サンプルを採取してBDM粒子の分析を行いました。ライシメーターの測定値がEC値の高さを示したことに、シンティム博士は驚きました。しかし、PEマルチ、紙マルチ、そしてマルチなしの区でもEC値は高かったため、これは土壌表面に蓄積された塩類の浸出によるものと考えられます。「浸出液サンプルに粒子が含まれているかどうかはまだ調べていません」とシンティム博士は述べています。

代替コンポスト

研究チームが、一部のBDMが圃場で生分解しにくいことが判明した場合、代替案として農場内での堆肥化が考えられます。これは、ポリエチレンプラスチックを扱うよりも実現可能性が高いでしょう。シンティム博士と研究チームは、堆肥化研究を実施し、マルチの分解過程の画像をデジタル化しました。シンティム博士は、「マルチをメッシュバッグに入れて埋め、定期的にバッグを取り出してマルチの状態を調べています。メッシュバッグには黒い汚れが付着していましたが、これはタイヤなどのゴム製品の補強材として使用される「カーボンブラック」と呼ばれるナノ粒子ではないかと考えています」と付け加えました。

メーカーはマルチの実際の成分を公表していないため、シンティム博士はワシントン州立大学の走査型電子顕微鏡を用いてメッシュバッグを検査し、汚れの原因が微粒子の存在によるものであることを確認しました。シンティム博士は、実験的なBDMにカーボンブラックが使用されていることを確認しましたが、石油由来ではないカーボンブラックも存在するため、カーボンブラックが石油製品由来であるかどうかは不明です。シンティム博士は、ライシメーターから採取した浸出液サンプルを検査することで、これらの微粒子が土壌から浸出するかどうかを判定する予定です。また、これらのナノ粒子が農業生態系に悪影響を及ぼさないことを確認するために、さらなる試験を行う予定です。

未来には何がある？

シンティム博士とその同僚たちは重要な発見を成し遂げましたが、まだやるべきことは残っています。彼とチームは、BDMが本当にその期待に応えるものなのか、そして浸出粒子が地下水に脅威を与えるのかどうかを調べるために、データ収集を続けました。

METER土壌水分センサーと. G3 lysimeter.

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