本研究は，日本農芸化学会 2023 年度大会（広島）における「ジュニア農芸化学会」（発表は新型コロナウイルス感染症対策のためオンライン形式で実施）に応募された研究のうち，本誌編集委員会が優れた研究として選定した６題の発表のうちの一つです．

日本農芸化学会

雑草が農作物に及ぼす影響について
東京大学教育学部附属中等教育学校
増尾諒一（顧問：桑原嵩佳，三堀春香）
雑 草 で あ る シ ロ ツ メ ク サ（） が， 農 作 物 で

あ る ト ウ モ ロ コ シ（） に 与 え る 発 芽・ 発 育 作 用 を検証することで，雑草が農作物に与える影響について評価した．シロツメクサは繁殖力が大きいことからトウモロコシの●発芽・生長を大いに阻害するとの仮説を立てた．しかし，屋が農作物に与える影響を種子の播種時期やコンパニオンプランツの有無といった栽培条件を細かく変えて正確に評価した．一般に，雑草は農作物の生長を阻害するとさ

内外でシロツメクサの有無によるトウモロコシの生長の差異れている (3) が，その影響を正確に測定した研究は少なを比較する実験を行ったところ，発芽率・茎の太さに大きない．したがって，自身の研究が進むことで植物科学と農違いはみられず，草丈には生長促進，乾燥重量や種子数には生長阻害がみられた．今回の実験結果をベースとし，実験方

化学と生物ない，持続可能な雑草コントロールを目的として，雑草法に改善を重ねることで，農薬等を用いない持続可能な農業への応用が期待できる．

学の両分野に新たな知見をもたらすことが可能になると考える．なお，本研究で扱う雑草は一般的な畑に生える畑地雑草に限定し，「畑内で望まれないところに生える植物」(4) として定義した．

本研究の目的・方法および結果と考察【実験方法】
1.

施用植物の選定
種子の播種時期や特定の植物の生長を補助するコンパ【目的】

ニオンプランツの有無で発育率を比較し，最も被害の少

本研究に着手したきっかけには私が農業系の社会問題なかった条件が理想の防除法であると考えられる．研究に関心があったことが主に挙げられる．農業系の社会問には育てやすく，応用範囲が広い作物であるトウモロコ

題といえば農業従事者の減少といった社会科学的な問題

シ（から病害虫対策のような生物学的な問題に至るまで様々てやすく繁殖力の大きいシロツメクサ（なものが考えられるが，本研究では「農地での雑草問題」に焦点を当てた．

）と内容に関連した先行研究が多く (5)，育）を使用した．
2.

発芽率の比較

農地では雑草を処理するにあたって，大型の草刈り機

1 辺 23 cm，深さ約 3 cm の正方形の容器に注いだガンや除草剤を用いることが主流である．しかし，刈りとる

ボーグ B5 培地を 100 区画に区切り，その上にトウモロだけでは時間がたてば雑草は再び繁茂する．また，除草コシとシロツメクサの種子を交互に 50 粒ずつ播種した剤の使用依存は除草剤抵抗性を持つ難防除雑草の出現等ものを用意した．それらを 28 C 設定のインキュベー(1)のデメリットが存在する ．実際，農林水産省ではこうターに入れ，LED ライトを常時照射し，5 日間それぞれした問題に対処すべく，「みどりの食料システム戦略」の発芽数比較を行った（図 1A）．と称した環境負荷の少ない持続可能な農法への転換を目

3.

(2)

屋内での生長率の比較的とする政策を進めており ，前述した問題における社

21.4 cm×21.4 cm×14.6 cm の鉢に学校の中庭の土を詰会的な関心が高まっていることがうかがえる．そこで本めたものを 12 個用意し，土の上にトウモロコシの種子研究では，刈りとりや除草剤を用いた一過的な処理ではを播種した．真上から植物育成用 LED ライトを常時照516

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図 1 ■ 生長量の比較のための実験環境
A, 発芽率の比較実験，B, 屋内での生長率比較実験，C, 屋外での生長率比較実験．左の写真は，シロツメクサで覆われた区画．右の写真
は，半分が雑草で覆われ，もう半分が雑草のない区画．

射した状態で 9 日間同時刻（午前 10 時 30 分）に土壌か生長率は草丈 10 cm を 100％とした各個体の草丈の割合を表し，草丈は条件ごとの平均値とした（図 1B）．
4.

屋外での生長率の比較

検定方法
結果を分析するにあたっては，統計解析ソフト「Rらの草丈の測定を行った．水は各鉢に毎日約 100 mL ずつ散布した．

化学と生物

5.

（ver4.2.1）」を使用し，デフォルトでインストールされて い る 関 数 ﬁsher.test（） を 用 い て 検 定 を 実 行 し た．
データの有意性を示す 値及び統計の詳細な説明は，図の 凡 例 に 記 載 し た． 結 果 は，* ＜0.05，** ＜0.01，

畑には土を落ち葉，中庭の土で覆った約 3 m 四方の花*** ＜0.001，**** ＜0.0001 と し て 図 に 示 し， 統 計 的壇を 2 つ使用し，雑草なし，雑草ありの区画は 1 つの花に有意ではない結果は，図中に「n.s.」として示した．

壇を 2 分割して用いた．雑草なしの区画では生えてくる【結果】

雑草を適宜抜き，雑草ありの区画，シロツメクサありの1.

シロツメクサはトウモロコシの発芽を抑制する

区画では雑草は抜かずに放置した．種子は 8 月上旬に播

シロツメクサの有無によるトウモロコシの発芽率を比種し，2 日おきに水やりを行いながら 3 か月間育て，11較した．先行研究によるとシロツメクサにはオオバコに月上旬に収穫した（図 1C）．

対する発芽促進作用があり，オオバコ種子がシロツメク重量を測定するにあたり，水分を含んだ生重量では各サの種子と同時に播種されると通常よりも約 1 日早く発個体の吸収した水分量によって値に差が生じるため，乾芽することが分かっている (6)．そのため，トウモロコシ

燥重量を用いた．なお，比較するデータには各区画でのでも同様の結果が得られるのか検証する必要があり，シ乾燥重量の平均値を使用した．収穫後のトウモロコシをロツメクサ種子の有無でトウモロコシの発芽率を比較す

60 C 設定のインキュベーターに入れて，1 週間乾燥さる実験を行った．

せ，乾燥後は茎を取り除き，実の重量のみを電子天秤で測定した．

その結果，2 日目以降シロツメクサのない環境群では，シロツメクサのある環境群と比べて有意に発芽率がまた，土壌から雌花までの高さと土壌から 10 cm の位高かった（図 2A）．2 日目のシロツメクサのない環境群

置にある茎の太さをメジャーで測定した．比較するデーでの発芽率を 100％としたとき，シロツメクサのある環タには各区画での丈，茎の太さの平均値を用いた．

境群では 40％となり，以降，発芽率に変化はみられな

トウモロコシは 1 個体に付属する種子の総重量を 1 個かった．

体から採れる無作為抽出した種子 10 粒の平均重量で割り，その値を種子数とした．

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図 2 ■ シロツメクサの有無による生長量の比較
A, 寒天培地上での発芽率の比較．B, 屋内での生長率の比較．C, 屋内での発芽率の比較．D〜G, 屋外での生長率．D が草丈，E が種子数，F が乾燥重量，G が茎の太さを示している．
Fisher s exact test **** ＜0.0001; *** ＜0.001; ** ＜0.01; * ＜0.05; n.s., nothing signiﬁcant A シロツメクサあり ＝50, シロツメクサなし＝100, B, C シロツメクサあり ＝24, シロツメクサなし ＝21, D〜G 雑草なし ＝5, 雑草あり ＝4, シロツメクサあり ＝7, エラーバー：標
準誤差．

シロツメクサはトウモロコシの草丈の生長に好影響2.

を与えると比べて有意に生長の増加がみられ，他の環境群では差がみられなかった（図 2D）．トウモロコシの種子数は雑草

シロツメクサ種子の有無によるトウモロコシの生長率のない環境群では 317 粒，雑草のある環境群では147 粒，の差異の比較を生物室内で簡易的に行った．予想に反しシロツメクサのある環境群では168 粒と雑草のない環境群て，7 日目以降，シロツメクサのある環境群では，シロではシロツメクサや雑草のある環境群と比べて有意に種子ツメクサのない環境群と比べて有意に生長の増加がみら数の増加がみられた．また，雑草のある環境群とシロツれた（図 2B）．9 日目にはシロツメクサのない環境群でメクサのある環境群とでは有意な差はみられなかった

生長率が約 70％であったのに対し，シロツメクサのあ（図 2E）．トウモロコシの種子の乾燥重量は，雑草のないる環境群では約 100％（10 cm）に達した．また，予備環境群では約 40 g，雑草のある環境群・シロツメクサのあ実験として発芽率の比較も行ったところ，途中経過で多る環境群では約 20 gと雑草のない環境群では雑草のある少の差異はあったものの，どの条件も 7 日目には発芽率環境群・シロツメクサのある環境群と比べて有意に重く，が約 60％前後で停滞し，全体として発芽率に有意な差他の環境群では差がみられなかった（図 2F）．茎の太さはみられなかった（図 2C）．
3.

は，雑草のない環境群で約 8 cm，雑草のある環境群・シシロツメクサはトウモロコシの種子数，乾燥重量，ロツメクサのある環境群で約 7 cmとどの環境群にも有意

茎の太さに悪影響を与えるな生長の増加はみられなかった（図 2G）．

シロツメクサあり，雑草なし，雑草ありの 3 種類の屋外【考察】

環境を用意し，トウモロコシを結実まで育てて，草丈，種トウモロコシの発芽について，培地上ではシロツメク子数，乾燥重量，茎の太さを比較した．草丈は，雑草のサのない環境群において発芽率が高かった一方で生長実ない環境群で約130 cm，雑草のある環境群で約120 cm，験の過程では発芽率に有意な差はみられなかったことかシロツメクサのある環境群で約140 cmとシロツメクサのら，シロツメクサの存在はトウモロコシの発芽に影響をある環境群では，雑草のない環境群，雑草のある環境群与えないと結論付けた．また，屋内での生長実験に関し

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てシロツメクサのある環境群では，シロツメクサのない達しやすいことから，トウモロコシの発芽率の差異をよ環境群と比べて有意に生長の増加がみられた要因についり明確にするのに適していると判断できるため，他の雑て，以下の可能性が考えられる．
（1）シロツメクサによ草にはエノコログサを用いることが望ましいと考える．

るグラウンドカバーが土壌を乾燥から防ぐことによる発本研究の「屋外での生長率の比較」終了後，花壇に残っ芽促進，（2）シロツメクサによるグラウンドカバーが土ていたシロツメクサを数本抜いたところ，無数の根粒が壌を遮光することで，土壌中の光発芽種子の発芽を抑制形成されていたことから，花壇の土でも根粒が形成され(7)し，結果的に他の雑草を防除 ，（3）シロツメクサが形ることが明らかになった．そのため，プランターに花壇成する根粒が窒素固定を行うことによる土壌中への養分の土を詰め，ビニールハウス等で簡易的にシロツメクサの供給 (8) の 3 つである．ただし，種子を播種してからのを栽培し，定期的に根粒の有無を確認する実験も計画し経過日数が非常に短かったため，3 つ目の可能性は考えている．マメ科植物は根粒菌との共生により自身で養分にくい．1 つ目と 2 つ目の可能性は土壌水分測定器や光量を供給できることから，窒素の少ないやせた土地でも生●

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測定器等を用いた実験 を通して解明する必要がある．

育可能で，窒素固定後はトウモロコシに必要な養分を奪いずれにしても，今回の実験で調べた条件では，シロツわず，トウモロコシの生長に悪影響も好影響も与えない

メクサの存在はトウモロコシの草丈の生長に好影響を与と考えられる (13)．しかし，シロツメクサにはアレロパえることが分かった．屋外では，全体として雑草のないシー効果があるため，雑草防除に役立ち，コンパニオン環境群では他の環境群と比べて有意に生長の増加みられプランツとして利用できるのではないかと考察する (7, 9)．

た．シロツメクサのある環境群と雑草のある環境群では前述した実験では，根粒形成の具体的なタイミングが分大きな差はみられなかったが，草丈はシロツメクサのあかるため，それに合わせてシロツメクサを播種することる環境群の方が多少大きく生長していたことから，散布で農作物へのシロツメクサの利用価値をより正確に検証

時期や播種する間隔等の条件を細かく変えることで，よできるのではないかと考える．ただし，マメ科植物の混(9)り有意に生長の増加がみられる可能性 が考えられる．

植により，畑内で窒素等の養分が不足する可能性も考え

化学と生物られるため，畑の栄養状態には注意を払いながら実験を進める必要がある．また，本研究で得られた研究成果の本研究の意義と課題応用化に向けて農業試験場で大規模にシロツメクサを育本実験より，トウモロコシを畑で生育させた条件において，シロツメクサのある環境では雑草の有無に関係なて，トウモロコシに対する他の雑草の効能をより詳細に測定することも見据えている．

く草丈に有意な生長が観測されることが明らかとなった．屋外の実験は行った時期が 8〜11 月と季節の転換点であったため，実験個体の管理が難しい時期であった．
しかし，シロツメクサのある環境では他の雑草がほとんど生えず，保水効果も十分にあったことから，シロツメ
クサのアレロパシー効果 (10, 11)，前述した土壌の乾燥緩和の可能性が示唆された．シロツメクサはトウモロコシの発芽・生長を大いに阻害するという仮説を立てたが，屋内でのトウモロコシの生長率の比較実験及び屋外での草丈の比較実験では著しい生長阻害はみられず，むしろ有意に生長の増加がみられた．この結果から，持続可能な雑草防除法を実現する有力なツールとしてシロツメクサを活用できる可能性が示された．
今後は，他の雑草がトウモロコシにどれほどの生長阻害を及ぼすのかを明確にし，それに対するシロツメクサの防除効果を検証していきたい．エノコログサ（）はトウモロコシへの生長阻害率が大きい植物であるアキノエノコログサ（(12)）に系統が近い植物であり，アキノエノコログサに比べて種子が調化学と生物 Vol. 61, No. 10, 2023

文献1) 農林水産省：雑草防除技術開発の現状，2016.
2) 農林水産省：より持続性の高い農法への転換に向けて，
2022.
3) 黒川俊二：学術の動向，21, 11 (2016).
4) 荻本 宏：雑草研究，46, 56 (2001).
5) 農山漁村文化協会：現代農業，87, 180 (2008).
6) 山尾 僚，向井裕美：academist Journal, https://academist-cf.com/journal, 2017.
7) 川崎哲郎，杉山英治，河内博文，佐藤晃一：農業土木学会論文集，199, 137 (1999).
8) M. Asai, M. Ito & T. Kusanagi:, 40, 194 (1995).
9) 農業環境技術研究所： 環境保全型農業と生物機能の利用 ，2006, pp.48‒55.
10) E. L. Rice: アレロパシー ，学会出版センター，1991,pp.12‒45, pp.70‒77, pp.267‒277, pp.399‒422.
11) 農山漁村文化協会：現代農業，88, 90 (2009).
12) 種生物学会： 外来生物の生態学 ，2010, pp.277‒287.
13) 寺島一郎： 植物の生態̶生理機能を中心に̶ ，裳華房，
2013, pp.195‒198.
Copyright © 2023 公益社団法人日本農芸化学会
DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.61.516

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