岩手大学博士（農学）原著論文
Yudistira, D.H., Y.U. Sandi, B.A. Wirabumi, A. Damayanti, P. Wikandari, S. Sato. (2025) Effects of different application doses of black soldier fly frass Hermetia illucens (Diptera: Stratiomydae) on soybean plant performances and arthropod abundance
Asian Journal of agriculture 9 (1), 40-51doctoral thesi

YUDISTIRA, Dwi Harya

English

Iwate University Repository

 氏 名 ﾕﾃﾞｨｽﾃｨﾗ ﾃﾞｳｨ ﾊﾘｱ YUDISTIRA DWI HARYA 本籍（国籍） インドネシア共和国 学 位 の 種 類 博士（農学） 学 位 記 番 号 連研第 871 号 学位授与年月日 令和７年３月２４日 学位授与の要件 学位規則第５条第１項該当課程博士 研究科及び専攻 連合農学研究科 生物生産科学専攻 学位論文題目 Effect of food waste derived black soldier fly Hermetia illucens (Diptera: Stratiomydae)  frass on arthropod abundance and local varieties plant performance （食品廃棄物由来のアメリカミズアブ（Hermetia illucens, Diptera: Stratiomydae）堆肥が節足動物の個体数及び在来植物品種の生育に及ぼす影響） 学位審査委員 主査 山形大学准教授 佐藤 智  副査 山形大学教授  長谷 修 副査 岩手大学講師  安  嬰 副査 弘前大学准教授 金児 雄  論 文 の 内 容 の 要 旨  本研究は、世界的に深刻化している食品廃棄物問題に対し、アメリカミズアブ（Black Soldier Fly：BSF）の幼虫を活用した循環型農業モデルの可能性を探るものである。ユネスコ食文化創造都市として知られる山形県鶴岡市（山形大学農学部周辺地域）は、独特の食文化と豊かな農業資源を併せ持ち、地元特産のだだちゃ豆（エダマメ）栽培が盛んに行われている。食品廃棄物は世界規模で経済的・環境的負担が増大しており、伝統的な堆肥化には長期間を要するという課題がある。一方、BSF の幼虫は食品廃棄物を短期間かつ効率的に分解し、高タンパク質のバイオマスを生み出す。副産物として得られる幼虫の排泄物（フラス）には、植物に必須な窒素・リン・カリウムなどの栄養素が豊富に含まれているだけでなく、土壌微生物活性や栄養分の利用効率を高める有益な微生物も含まれている。そのため、BSF フラスは短期間で生産できる有機性肥料として注目され始めているが、特定の作物に対する効果や、土壌ならびに周辺生態系への影響については未解明な部分が多い。  本研究では、山形大学農学部の実験圃場で行った二つの年次実験を通じ、だだちゃ豆栽培における BSF フラスの施用効果を評価した。第一年目（2021 年 5 月～6 月）の実験では、だだちゃ豆苗を育苗後、有機的な管理が行われる圃場に移植し、BSF フラスを 0 トン/ha、2.5 トン/ha、5 トン/ha の 3 水準で施用した。施用に先立ち、BSF 幼虫は麺類や野菜、パン、米などの加工済み食品廃棄物を餌として 14 日間飼育され、その後に得られたフラスを用いた。植物の生育指標として草丈、葉数、葉色（SPAD 値）、収量（莢数や種子乾物重）などを調べたほか、土壌および葉上の節足動物をピットフォールトラップと黄色粘着トラップで捕獲し、属レベルまで同定して生息数や群集構造を解析した。結果としては、草丈には有意差がみられなかったものの、2.5 トン/ha と 5 トン/ha 区では葉数と SPAD 値が有意に増加し、特に 2.5 トン/ha 区が生育効率と栄養状態のバランスにおいて優れていた。また、収量面の有意差は限定的だったが、2.5 トン/ha 区で充実莢が多く、未充実莢が減少する傾向が確認された。節足動物相に関しては、土壌中の捕食性・植食性ともに 5 トン/ha 区で増加が顕著だった一方、葉上では無施用区で植食者が多くなる傾向が見られた。2.5 トン/ha 区は捕食者の存在量とのバランスが良く、害虫抑制に寄与する可能性が示唆された。  第二年目（2023 年 3 月～9 月）の実験では、同じ圃場を用い、BSF フラス（2.5 t/ha）、化学肥料（NPK 8-8-8）、市販有機堆肥、無施用（対照）の 4 区分を設定し、だだちゃ豆の生育、収量、土壌・葉上の節足動物個体数、害虫被害率などを比較した。圃場は小型トラクターで耕起した後、苗を移植し、週ごとに草丈、葉数、SPAD 値を測定した。収穫時には収量（1 株あたりの莢重）、総莢数、未充実莢数を評価し、土壌および葉上の節足動物を捕獲して同定した。さらに、一定の株をサンプリングして葉の食害度合いを記録し、害虫被害の動向を定量的に把握した。その結果、植物の草丈は NPK 施用区が も高かったが、BSF フラス区も同等の伸長効果が認められ、化学肥料に匹敵する生育促進が確認された。葉数や SPAD 値には大きな差がなかったものの、収量は BSF フラス区と NPK 区が も高く、対照区より 6 割ほど増加した。土壌の節足動物相では BSF フラス区の個体数が も多く、捕食者・植食者・デトリタス食者のすべてで高い生息数を示した。葉上の節足動物でも、BSF フラス区は捕食者（特にSynopeas 属など）が増加し、害虫（植食者）の個体数を抑制する傾向が顕著だった。結果として、葉の損傷率が BSF フラス区で も低く推移し、化学肥料区や市販堆肥区、対照区に比べて被害の進行を大きく抑えることができた。群集解析（NMDS）では、土壌節足動物群集が BSF フラス区で も特徴的な構造を示し、微生物活性や栄養塩バランスの変化が多様な生物を呼び込み、生態系の多様性を高めている可能性が示唆された。  こうした二つの実験結果は、BSF フラスが合成肥料の代替として有望であることを示すだけでなく、適度な施用量（2.5 トン/ha 程度）がだだちゃ豆の生育や収量を安定的に向上させ、土壌生態系の多様化や天敵による害虫抑制を促進することを示唆している。さらに、近年の化学肥料価格の上昇や環境負荷低減への要請を踏まえれば、地域資源である食品廃棄物を原料とする BSF フラスは費用対効果に優れた循環型肥料として、持続可能な農業システムに適合する可能性が高い。一方で、本研究は 1～2 年の短期評価に限られるため、BSF フラスを長期的かつ連作条件下で施用した場合の土壌構造や病害虫の動態、微生物群集の変化などを継続的に調査する必要がある。また、本研究で対象としただだちゃ豆以外の作物への適用性や、施用時期・施用量の調整による効果の違いなど、さらなる検討課題も多い。しかしながら、食品廃棄物の削減と作物生産性の向上を同時に実現できる可能性が示されたことは、地域農業の活性化とグローバルな持続可能性の観点から大きな意義を持つと言えよう。  以上を総括すると、BSF フラスはだだちゃ豆栽培において土壌肥沃度と作物収量を高め、かつ土壌生態系と生物多様性を向上させる有力な肥料候補である。特に、2.5 トン/ha 前後の中程度施用が作物生育と環境保全の両立において効果的である可能性が示唆された。引き続き、地域条件に合った施用技術の確立と、他作物への応用研究が進むことで、食品廃棄物の循環利用と農業生産の持続性の向上に貢献できるだろう。  論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨 本学位論文は、食品廃棄物由来のアメリカミズアブ幼虫排泄物（フラス）の土壌施用効果を、山形県鶴岡市の伝統的な豆類作物「だだちゃ豆」を対象に検証した。2.5 トン/ha のフラス施用が、だだちゃ豆の葉数、葉緑素濃度、収量の増加に も効果的であった。これは、フラスに含まれる豊富な栄養素と土壌物理性改善効果によるものと考えられる。また、土壌中の捕食者および分解者の増加、有害虫抑制効果も確認された。フラスは、化学肥料と同等以上の作物生産性を示しつつ、土壌微生物の多様性と活性を促進し、土壌の長期的な健康維持に貢献する可能性を示した。特に、緩効性肥料としての特性から、土壌中での窒素利用効率向上と栄養流出抑制効果が示唆された。本研究は、フラスの利用が食品廃棄物の有効な資源化手法となることを示し、地域資源の循環利用による廃棄物削減、環境保護、地域経済活性化への貢献が期待される。また、フラス施用による土壌炭素含有量の増加は、土壌肥沃度向上、持続可能な炭素循環促進にも繋がる。結論として、フラスの適切な施用は、経済性と環境保全を両立する持続可能な農業を実現する有効な手段となる。 本論文は、フラスの資源利用における有効性を科学的に示した点で、学術的および実践的に高い価値を持つ。特に、だだちゃ豆を対象とした研究は、地域農業の持続可能性への影響を明らかにし、地産地消や地域循環型農業の推進に貢献するだろう。土壌生態系評価により、フラス施用が土壌生物多様性と活性を促進し、農業生態系全体に好影響を与えることを示した点は高く評価される。これは、農業従事者や政策立案者に対し、環境に配慮した農業技術導入を促進するための科学的根拠を提供する。フラスと化学肥料との比較分析は、短期的な収量増加だけでなく、長期的な土壌の健康と生態系維持を両立する可能性を示唆しており、フラス施用による微生物活性化と栄養素の持続的な供給効果は注目に値する。本研究は、農業と環境双方に包括的な利益をもたらし、持続可能な社会構築のための重要な基盤を提供すると思われる。 よって、本審査委員会は、「岩手大学大学院連合農学研究科博士学位論文審査基準」に則り審査した結果、本論文を博士（農学）の学位論文として十分価値のあるものと認めた。   学位論文の基礎となる学術論文 １.Yudistira, D.H., Y.U. Sandi, B.A. Wirabumi, A. Damayanti, P. Wikandari, S. Sato. (2025) Effects of different application doses of black soldier fly frass Hermetia illucens (Diptera: Stratiomydae) on soybean plant performances and arthropod abundance Asian Journal of agriculture 9(1) 40-51  doi:10.13057/asianjagric/g090105  

食品廃棄物由来のアメリカミズアブ（Hermetia illucens, Diptera: Stratiomydae）堆肥が節足動物の個体数及び在来植物品種の生育に及ぼす影響

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食品廃棄物由来のアメリカミズアブ（Hermetia illucens, Diptera: Stratiomydae）堆肥が節足動物の個体数及び在来植物品種の生育に及ぼす影響

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