農集と生物田の組み合わせ その④ -珪藻水路による栄養強化-
農集と水田の組み合わせによるプランクトンプランドは実現の可能性が高く、とても有望です。
農集の周囲に水田地帯がある風景は、よく見られます。
このような場合、藻化池と送液設備を付けるだけで、プランクトンプラントが直ぐに出来上がることになります。
“酒田計画”のプランクトンプランドでは、生物田で生産された淡水生の動物プランクトンを、新井田川の汽水域へ流下させ、海の魚を増やす、という流れが基本となっています。
しかし、淡水生のタマミジンコやツボワムシには、海の魚介類の生育に必要なEPA、DHAの高度不飽和脂肪酸が十分含まれていません。
このため、海産魚を淡水生の動物プランクトンで育てる場合では、これらを添加した微細藻類を淡水性の動物プランクトンに与え、栄養強化した後に魚の稚魚に与える操作を行っています。
淡水性のプランクトンを生産する藻化池と生物田の組み合わせでだけは、EPAやDHAが不足することが考えられます。
自然界ではEPA、DHAは珪藻に多く含まれます。そして、珪藻は水路の底や水草に多く発生します。
よって、生物田に水草水路を接続すれば、海産魚の餌としての淡水性プランクトンに不足するEPAやDHAを補うことができるのではないか？との考えが出てきます。
下に、プランクトンプランドの構成を示します。
放流先は海へ直接ではなく、いったん汽水域に入れます。（酒田計画の場合は新井田川になります）
ここでは、淡水性のプランクトンを食べる汽水性の生き物（シオミズツボワムシ、アミ類、エビ類など）を増やし、海域への餌生物を育てます。
今回、海の生き物を育てるため、生物田に栄養強化用の“珪藻水路”を新たにつなげてみました。
ここには、処理水に含まれる栄養素により珪藻が多く育ちます。
そして、この珪藻を餌として、多くのベントス類（イトミミズ、貝類、昆虫類など）が増えることになります。
淡水生ベントスには、EPAやDHA等の高度不飽和脂肪酸（HUFA）が高濃度で含まれており、その生育に珪藻を必要とすることが次の論文に示されています。
水田生態系における底質の必須脂肪酸組成と出現底生動物科数の関係 ： 長田祐輝・藤林恵・丸尾知佳子・高橋真司・田中伸幸・西村修、水環境学会誌 vol.43,No.1,pp.17-23 (2020)
ここでは、水田の底泥に含まれるHUFAが多いと、出現するベントスの種類が多くなることが示されています。
水田でのHUFAは珪藻によって作られますから、珪藻が多いとベントスが多く増えることになります。
これは水路についても同じであり、実際に、“魚のいない水草排水路”では、大量にベントスが発生することを確認しています。
よって、珪藻水路では、珪藻と同時に、HUFAを多く含むベントスも生産して流下させることになります。
また、生物田から放流されたワムシやミジンコも、水路の珪藻を食べて栄養強化されることが期待されます。
これらの餌生物は、汽水性の生き物にHUFAを供給することなります。
淡水性の珪藻は、水路の石や水草の表面に張り付いて増えています。
特に、排水路の水草には、珪藻が多く育つようです。
このように、水田の排水路には水草が密生している場所が見られます。
一方、汚水処理施設の放流水により、珪藻が培養できることを実験で確かめました。
下の装置は、下水浄化センター放流水を、砂利を敷いた模擬水路で循環させて、上から照明を当てたものです。
最初白かった砂利は、黒く変色しており、珪藻が付着して増えていることがわかります。珪藻の培養は特に難しくはなく、流水と照明さえあれば簡単にできます。
実際、汚水処理施設の放流水が流れる排水路では、珪藻が育つ条件が整っており、多く発生しています。
上は、鶴岡市の下水道浄化センターの放流渠です。ここに流れ込む農業排水路側の底面は茶色ですが、浄化センター側は黒くなっています。
ここの底に張り付いていた付着物を顕微鏡で見てみると…
内部は珪藻でびっしりです。生物膜は、主に珪藻で占められていました。これはもう珪藻生産装置といって良いくらいです。
では、放流水路に水草が繁茂している場合はどうなるのでしょうか？。
下は、山形市浄化センターの放流水が流れる逆川です。
フサモが密生しており、その表面は茶色くなっている部分がありますが、ここはＳＳ分が付着しているところです。そして珪藻が多く含まれていました。
逆川には、おおきな鯉も多数いたため、ベントスは喰われて少なくなっていましたが、その分珪藻が多くなっていたのかもしれません。
このように、汚水処理水と、魚のいない水草水路の組み合わせは、珪藻とベントスの生産装置として機能することがわかります。
もはや、プランクトンプラントならぬ“ベントスプラント”ですが…。
（2020/7/15）