プラズマによる窒素固定で月面農業を実現へ ―宇宙での食料自給と植物の健全成長を両立―

2026-05-14 東北大学

東北大学などの研究チームは、月面での持続的な農業を実現するため、プラズマ技術を利用した窒素固定法を開発した。低温プラズマにより空気中の窒素と酸素から五酸化二窒素(N2O5)を生成し、水に溶かして月レゴリス模擬土壌に与えたところ、イネの生育が大幅に向上した。N2O5は窒素肥料として働くだけでなく、アルカリ性のレゴリスを中和し、カルシウムやマグネシウムなど必須ミネラルの溶出を促進、有害なアルミニウムイオンの溶出を抑制した。また、窒素吸収関連遺伝子の発現を高め、植物免疫を活性化し、低重力環境で問題となる徒長も抑制した。さらにN2O5ガス噴霧との併用により、作物成長を効率的に制御できる可能性も示された。月面で微生物による窒素固定が期待できない中、本技術は現地資源を活用した宇宙食料生産の基盤技術として期待される。

プラズマによる窒素固定で月面農業を実現へ ―宇宙での食料自給と植物の健全成長を両立―
図1. N2O5溶解水およびN2O5ガスがイネの成長に与える影響
A:月レゴリス模擬土壌で育てたイネの様子。N2O5溶解水を与えた場合、水のみの場合に比べて生育が良好になる。
B, C:N2O5溶解水で育てたイネにさらにN2O5ガスを噴霧すると、草丈の伸びが抑えられる様子(徒長抑制)が確認され、イネの重さや密度の比較からN2O5溶解水とN2O5ガス処理を組み合わせることで、より効率的な成長制御が可能であることが示されている。

<関連情報>

将来の月面農業のためのプラズマ窒素固定 Plasma nitrogen fixation for future lunar agriculture

Toshiro Kaneko,Shota Sasaki,Daiki Suzuki,Hayato Ohkuma & Atsushi Higashitani
npj Microgravity  Published:02 May 2026
DOI: https://doi.org/10.1038/s41526-026-00602-3  Unedited version

Abstract

Here, we introduce the potential of plasma technology for future lunar agriculture. The use of discharge plasma to convert nitrogen, oxygen, and water into reactive species for nitrogen fixation is discussed. This study demonstrated the effectiveness of dinitrogen pentoxide as a nitrogen fertilizer for rice cultivation in lunar regolith simulants. This technology also shows promise in regulating plant growth and enhancing plant immunity, addressing the challenges of lunar agriculture.

1202農芸化学
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