著者の所属・活動拠点の国は、インドです。

掲載誌：Frontiers in Nanotechnology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

論文によると、従来の肥料は大量にまくことで収量を高めてきた一方、土壌の劣化や環境汚染を招くことがあります。その代わりとして関心を集めているのが、養分をナノメートル（1ナノメートルは10億分の1メートル）規模の微粒子にしたナノ肥料です。

研究チームは、成分の異なる複数のナノ肥料が、稲の生育、光合成などの生理状態、葉に含まれる元素、収量、米粒の成分にどのような違いをもたらすかを調べました。対象は塩害に強いインドの稲品種「Panvel 1」です。

何を、どのように調べたか

比べた資材は5種類です。リンを主とする「Nano-P」、亜鉛の「Nano-Zn」、窒素・リン・カリウムを含む「Nano-NPK」、鉄や亜鉛、マンガン、ホウ素などの微量要素を混ぜた「Nano Micro Mix」、そして植物由来の生育促進資材である市販品「Agrosatva」です。Agrosatvaは市販品の比較基準として加えられました。4種のナノ肥料の粒子の大きさは、水中で測った平均値で約29〜90ナノメートルでした。これらを、肥料を与えない区（対照区）と比べました。

試験はインド南部ベロールの大学付属農場の水田で行われました。気候は熱帯の半乾燥で、土壌はpH約8.8のアルカリ性です。3メートル四方の区画49個を7×7に並べ、区画をまとまりごとに分けて処理を割り当てる方法（乱塊法）で配置しました。栽培は「稲集約栽培法（SRI）」と呼ばれる方式で行われました。

測定は、茎の数が増える分げつ期と、穂が形成される穂期の2つの時期に行いました。草丈や重さ、光合成の速さと気孔の開き具合、葉の成分の赤外分光分析、植物の防御に関わる2種類のペルオキシダーゼ（GPOXとSPOX）という酵素の活性、光合成を担うタンパク質複合体の量を調べました。さらに、収量や穂の性質、米粒のでんぷん・タンパク質・脂肪などの成分、葉に含まれる多数の元素の量も測りました。

主な報告結果

総収量は、Nano-Pを与えた区で最も多く31.2キログラムとなり、対照区の27.15キログラムを上回りました。AgrosatvaとNano-NPKはいずれも28.0キログラムで、対照区より少し多くなりました。Nano-Pは1穂あたりの種子数も最多で152粒でした。一方、1穂あたりの枝分かれの数はNano Micro Mixで最も多くなりました。

生育への影響は資材と時期によって異なりました。分げつ期には、Nano-NPKで草丈が最も高く（94.3センチメートル）、Nano-Znで乾燥重量が最も大きくなりました（67.5グラム）。ただしNano-NPKは、背が伸びたにもかかわらず乾燥重量は最も小さい結果でした。穂期には、Agrosatvaで草丈が最も高く、125センチメートルに達しました。

光合成の速さは、分げつ期には測定した5日目・10日目ともにNano-Pで最も高く、穂期の5日目もNano-Pが最も高い値を保ちました。穂期にはすべての区で光合成の値が分げつ期より下がりました。

酵素の活性は、酵素と時期によって傾向が分かれました。分げつ期には、GPOXとSPOXのどちらもNano-Znで最も高くなりました。穂期には、GPOXはNano Micro MixとAgrosatvaで高かった一方、SPOXはNano-Znだけが高く、ほかの処理区はいずれも低く差がありませんでした。

米粒の成分では、Agrosatvaを与えた区で、でんぷん、炭水化物、粗タンパク質、窒素の含有量が対照区より高くなりました。葉の元素分析では、Agrosatvaでカリウムとマグネシウムが最も多く、亜鉛も対照区より17.7%増えました。葉のヒ素はすべての処理区で減り、Agrosatvaでは対照区より34.8%少なくなりました。カドミウムはどの区でもごく低い値でした。ナトリウムは処理区全体で71〜83%減りました。

生育、光合成、酵素、米の成分、元素の結果を総合した評価では、Agrosatvaが最も効果的で、続いてNano Micro Mix、Nano-NPK、Nano-Zn、Nano-Pの順だったと研究チームは報告しています。

この報告が示すこと

研究チームは、資材ごとに効きやすい時期が異なるという結果から、生育期間を通じて同じ肥料を使い続けるのではなく、時期に応じて使い分ける方法を提案しています。分げつ期には根の発達や気孔の働きを支えるとされるNano-PやNano-Znが、穂期には光合成の衰えを遅らせて米粒の充実を支えるとされるAgrosatva、Nano-NPK、Nano Micro Mixが向いているという考え方です。ただし、これは結果から導かれた示唆であり、時期ごとに資材を切り替えたり組み合わせたりする方法そのものを試験したわけではありません。

論文はいくつかの限界も挙げています。比べた相手は肥料を与えない区だけで、一般的な化学肥料とは比べていません。そのため、通常の栽培方法より優れているかどうかは直接わかりません。また、品種・場所・作期がそれぞれ1つに限られているため、他の土壌や気候、品種に結果をそのまま当てはめることはできません。

さらに、ヒ素の減少や亜鉛などの増加は葉で測った結果であり、食べる部分の米粒に同じことが起きるかは確かめられていません。赤外分光分析や酵素活性の違いは関連を示すにとどまり、仕組みを証明するものではないとされています。土壌の微生物や経済性も調べられていません。なお論文によると、この研究は資材会社Proto9 Materialsから主な資金提供を受けており、著者の一部は同社に所属しています。

原著論文の著者・所属：Amvrisha Choudhary（School of Agricultural Innovations and Advanced Learning, Vellore Institute of Technology; School of Biosciences and Technology, Vellore Institute of Technology）、Aleena Mary Cherian（Proto9 Materials Private Limited, Mumbai, India）、Anant Raheja（Proto9 Materials Private Limited, Mumbai, India）、Sowbiya Muneer（School of Agricultural Innovations and Advanced Learning, Vellore Institute of Technology）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Amvrisha Choudhary, Aleena Mary Cherian, Anant Raheja, et al. Nano-fertilizer formulations differentially affect growth, nutrient uptake, yield, and grain quality of rice. Frontiers in Nanotechnology（出版社：Frontiers Media） 2026-11-10. DOI: 10.3389/fnano.2026.1905571. 原著ライセンス：CC BY.