筑波大農林研報 第  号：  － 7 ，203

水田栽培がケナフのサイレージ品質に及ぼす影響

志水勝好1＊・市江智恵子2・柴山美智子3・永西修41

筑波大学生命環境系
305－8572 茨城県つくば市天王台1－1－1
2
筑波大学第二学群生物資源学類
305－8572 茨城県つくば市天王台1－1－13
筑波大学大学院生命環境科学研究科
305－8572 茨城県つくば市天王台1－1－1
4
畜産草地研究所
305－0901 茨城県つくば市池の台2

要旨

ケナフ（Hibiscus cannabinus L.）は繊維作物として熱帯地域で広く栽培されており、近年飼料としての利用が注目されている。本研究ではケナフサイレージの発酵特性を検討するために発酵の様相を経時的に測定し、水田栽培で刈取法の異なるケナフサイレージを比較検討した。ケナフ品種はEverglades 4を用い、2009年 5 月から筑波大学農林技術センター内で畑地、水田条件で栽培を行った。草高20cm程度で  番刈りを地際から20cmで行い、その約 3 ヶ月後に再生草を収穫した。収穫した植物体全体を 2 cm程度に細断し、サイレージ作成用ポリ袋に入れ、脱気密封し、20℃恒温でサイレージ発酵調製を行った。この結果、刈取回次に関わらず、ケナフサイレージは調製期間を通して低pHを保ち、貯蔵特性は良好であった。しかし乳酸含有率が非常に低いことから、元来pHの低い植物であるケナフの性質が乳酸発酵に影響を及ぼしているものと考えられた。
キーワード：刈り取り回次、ケナフ、サイレージ、水田緒言

日本の平成23年度の食料自給率はカロリーベースで約39％であり（農林水産省 202）、政府は食料自給率の向上を目指している。しかしその一方、純国内生産飼料自給率はさらに低く
平成22年で25％であり、 これを増加させることを農林水産省は目標にしている（農林水産省
生産局畜産部畜産振興課消費・安全局畜水産安全管理課 202）。食料、飼料自給率の向上を目指す我が国に対し、世界では地球温暖化に対する化石燃料使用抑制の上からカーボンニュートラルである農産物によるバイオエタノール、バイオディーゼル燃料生産が注目されている。アメリカでは2007年に「2007年エネルギー独立・安全保障法」が成立し、トウモロコシなどの生産量の 3 割以上がバイオ燃料に使用されるようになった。その結果、作物生産物のバイオ燃料利用と食料や濃厚飼料利用との間での競合が穀物価格の高騰を引き起こした結果、食用作物生産物の燃料化については問題視されてきた（OECD－FAO 2007）。そのような中で、安全で、持続的に飼料を利用するためには、我が国は飼料を輸入に頼るのでなく自給飼料の増産を目指＊

連絡者：志水勝好 筑波大学生命環境系
305－8572 茨城県つくば市天王台－－
E－mail：shimizu.katsuyosh.gm@u.tsukuba.ac.jp

──筑波大農林研報 第  号 203

すこと、国内での低利用資源や未利用作物の飼料利用の拡大を進める必要がある（農林水産省
生産局畜産部畜産振興課消費・安全局畜水産安全管理課 202）。
そ の よ う な 状 況 で ケ ナ フ（Hibiscuscannabinus L.）は粗蛋白質含有率が高く、飼料作物としての利用が期待されている（熊井ら998a、b、敷田ら 2000、石川ら 2002、2005、志水ら 200）。ケナフはアオイ科フヨウ属の 
年生草本で、繊維作物として熱帯地域で広く栽培されており、生育が旺盛で播種から半年ほどで草高が 3 ～ 5 mになる（小林 998）。
近年国内の生産調整水田では奨励作物として 飼 料 用 イ ネ が 栽 培 さ れ て い る が（ 河 本 ら2009）、 イ ネ は 出 穂 前 か ら 出 穂 期、 乳 熟 期、
糊 熟 期、 完 熟 期 に か け て 粗 蛋 白 質 含 有 率 が
4.5％、0.0％、7.4％、.3％、5.3％と生長に伴い低下し、稲わらでは7.％程度である（中央畜産会 2002）。ケナフはイネに比較し約30～0％と生育期間を通して高い粗蛋白質含有率をしめす（熊井ら 998a、b、熊井 999、石川ら 2005）。ケナフを飼料作物として利用する際、生育中期の靭皮繊維が未発達である草高20cm程度で収穫し、切り株から再生させることで日本の気候では年に二度の収穫が見込め、栄養価の高い粗飼料の安定供給が期待できる（志水ら200）。またケナフは畑地で栽培されるが、水田栽培が可能な数少ない作物の一つでもある（農林水産省農林水産技術会議事務局 2002、志水ら 2003、阿部ら 2009）。
ケナフを飼料として利用する際、労力や乾燥コストの面から乾草飼料とするよりもサイレージ化するのが実用的と考えられるが、そのためには良質サイレージの調製法を明らかにすることが必要である。ケナフサイレージの評価に関する報告は多いが（熊井ら 998a、b、敷田ら
2000、石川ら 2002、2005）、これらは生成されたサイレージとしての評価であり、pHや有機酸含有率などの作成中の経時的な動態に関する知見は乏しい。また、ケナフ葉の飼料に関する研究は多くなされているが（熊井ら 998a、b、敷田ら 2000、石川ら 2002、2005）、植物体地上部全体を用い、栄養価の高い飼料調製を目的とした再生草サイレージに関する研究はほとんど見られない。
サイレージの品質は、発酵の良否によって判定されるが発酵品質は評価法として揮発性脂肪酸（VFA）含有率による化学的評価法が広く普及している（日本草地畜産種子協会 2009）。サ
イレージは、乳酸発酵から生じる乳酸による酸性化によって、不良菌の繁殖を阻止して安定的に貯蔵するものであるので、乳酸の含量が多く、pHが低いほど優れていると考えられる（日本草地畜産種子協会 2009）。pHが十分下がらない場合、酪酸生成菌が増殖して酪酸などのVFAが生成される。それに伴いアミノ酸の分解が起こり、VBN（揮発性塩基体窒素、主にアンモニア）が多量に生成される（日本草地畜産種 子 協 会 2009）。 そ の た め、pHやVFAの 経 時的変化を調べることは品質を評価する上では重要である。本研究では、ケナフに含有される有機酸のためサイレージ調製初期より低pHが予想できるケナフサイレージについて（鮫島ら2002、 石 川 ら 2002）、 既 報 に よ る 他 作 物 と のVFAの発酵の様相が大きく異なることが考えられることから、pHおよびVFAに関して発酵の様相を経時的に測定し、ケナフ地上部のサイレージの品質特性の経時的変化を検討することを目的とし、生産調整されている水田を対象としてケナフの飼料的栽培・利用の可能性を調べた。品種は安定して種子を入手でき、報告も多いEverglades4を用いた。
材料および方法
1 ．栽培および刈取り方法
ケ ナ フ（H. cannabinus L.、 品 種Everglades4）を用い、筑波大学農林技術センター内の水田で2009年に栽培した。園芸用培養土（スーパ ー ミ ッ ク スA、（株）サ カ タ の タ ネ；N－80、
P－20 K－220（mg/L））を充填した育苗ポットに播種した。比較対象として畑圃場（淡色黒ボ ク 土 ） に ケ ナ フ を 同 日 に 直 播（ 株 間5cm、条 間30cm） し た。 基 肥 と し て 複 合 化 成 肥 料（ く み あ い 複 合 燐 加 苦 土 安800） を 5 gN/m2・
2.5gP2O5/m2・2.5gK2O/m2、 追 肥 と し て 硫 安5 gN/m2を施用した。ケナフ苗は 5 月28日に水田に移植した。対照区と刈取り試験区としてそれ ぞ れ 水 田、 畑 地 2 m× 5 mを 3 反 復 設 け た。
サイレージには収穫まで刈取りを行わなかった
水田対照区の植物体地上部と、刈取区として 番刈で収穫した  番草地上部と刈取り後に再生した再生草地上部（再生草区）を用いた。 畑地の  番刈りは 7 月28日、水田の  番刈りは 8
月 3 日、最終刈取りは月 7 日に行った。  番刈りの刈取り草高の目安は20cm程度で畑地、

──水田栽培がケナフのサイレージ品質に及ぼす影響

2 ．サイレージ調製
サイレージ調製は小規模サイレージ発酵試験法に基づき調製した（日本草地畜産種子協会
2009）。 各 区 か ら 収 穫 し た ケ ナ フ は 地 上 部 全
体を細断機で 2 cm程度に細断し、それぞれ約240gをバキュームシーラー用ポリ袋（5mm×280mm、アズワン製）に入れ、バキュームシーラー（バキュームシーラー エコノミー
VS400N、筑波光化学製）で脱気密封した。各栽培区 3 反復とした。 サンプルを約20℃に調整した人工気象機（コイトトロンKG－50HAL、小糸製作所）にて発酵調製後 0 、  、 4 、 7 、
4日で冷凍し、発酵を停止させた。
3 ．分析用サイレージ抽出液作成と分析サイレージ調製した各々のサイレージを解凍したのち開封し、よく混合した後、約  / 4の量を500mlビーカーに移し、約200gの蒸留水に一日浸漬させ、数時間に一度撹拌した。一日経過後、濾紙（定性濾紙 5cm No. 2 、東洋濾紙製）で濾過した液を50ml遠沈チューブに移し、これを抽出液とした。抽出液の分析項
目は、pHおよび揮発性脂肪酸（Volatile FattyAcid：VFA） で あ る 乳 酸、 酢 酸、 酪 酸 お よ び
プロピオン酸含有率とした。乳酸含有率のみr－biopharm社製F－kitを用いて測定方法に基づき分析し、ガスクロマトグラフにより測定した。F－kitを用いた乳酸測定ではサイレージ抽出液を0mlの遠心分離用試験管に約 5 ml採取し、 8 ℃で3000g×0分遠心分離し、上澄み液
を分析試料とした。乳酸以外のVFA濃度について は ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ（HP890、HewlettPackard）にて測定した。内部標準液の組成はクロトン酸0.5mol/l、除蛋白のためリン酸 5 ％とした。 2 mlマイクロチューブに内部標準液
 mlを 入 れ、 サ イ レ ー ジ 抽 出 液 を0.25ml（畑地条件区）もしくは  ml（水田条件区）加えた。
サンプルを入れたマイクロチューブを3000回転で0分間遠心分離した。遠心分離後、上澄み液  mlをガスクロマトグラフ分析用サンプルとした。用いたカラムはガラスの長さ50cm、充填剤はThermon－000（ 5 ％＋0.5％リン酸）
Chromosorb W（AW－DMCS）80～00メッシュ、──

キャリアーガスは窒素で30～40ml/分とし、ガスクロマトグラフの測定条件は、検出器の温度を250℃、インジェクターの温度は230℃とした。pHの 測 定 はpHメ ー タ（ カ ス タ ニ ー ACT
pHメータ D－20シリーズ、HORIBA製）を使用して抽出液作成時に行った。
4 ．統計解析
得られた測定値について二元配置の分散分析を行った後、Tukey法により多重検定を行った。
結果

本研究で得られた結果は、処理区により圃場条件、刈取り回次に分けて分析を行った。畑地条件ではプロピオン酸は検出されず、プロピオン酸は水田刈取区の調製4、28日目においてのみ検出され、それぞれ0.4％および0.20％であった。
1 ．水田栽培ケナフの比較
水田栽培ケナフのpHは3.4～4.2を推移していた（図  ）。刈取りを行わなかった対照区が刈取りを行った再生草区よりもやや高く3.～4.2程度を推移した（図  ）。乳酸含有率には差は見られず、0.0007～0.004％と極めて低い値で推移し、調製  日目に 3 処理区とも顕著な増加が見られた（図 2 ）。4日目には水田対照区と4.44.2a3.8 aaab

3.43.20aa43.6a

水田対照区
水田刈取り１番草区
水田刈取り再生草区
畑地刈取り１番草区

ｐＨ

水田で地際から20cmの高さで刈取った。畑地で栽培したケナフは  番刈り後の再生草の再生率が低く、サイレージ調製必要量が得られなかった。

aab

abaabbb abbbbb0c

51015

調製日数

図1

ケナフサイレージのpHの推移
垂線は標準誤差を示す．n＝ 3 .
同じアルファベットは処理区間にTukey法により5 ％水準で有意でないことを表す.

筑波大農林研報 第  号 2030.4

水田対照区
水田刈取り１番草区
水田刈取り再生草区
畑地刈取り１番草区

aa

乳酸含有率（％）

0.004

aaaaaaaa0.002aaaaba0.2
0.150.05
510015

調製日数

ケナフサイレージの乳酸含有率の推移
垂線は標準誤差を示す．n＝ 3 ．
同じアルファベットは処理区間にTukey法により5 ％水準で有意でないことを表す.

a

酢酸含有率（％）

aa1.5bbbaaaabbcab10.50aba0bc

5c10bcbbbc0bbb5bb1015

2 ．水田および畑地刈取り 1 番草区の比較
pHは3.～3.8の範囲内で推移し畑地刈取り 番草区より水田刈取り  番草区の方がやや高い値を示した（図  ）。乳酸含有率については共に0.002～0.0030％と極めて低い値を推移していし、両区に差は見られなかった（図 2 ）。酢
酸含有率について畑地刈取り  番草区では0.34～0.38％をほぼ増減なく推移していたが、水田区では調製 4 日まで3.20％から.37％急激な減少が見られ、その後調製期間中に3.54％まで増加した（図 3 ）。酪酸含有率については畑地刈取り  番草区が0.34から0.38程度で安定し、水田刈取り  番草区に比較し高く推移した（図4 ）。

a2bb

ケナフサイレージの酪酸含有率の推移
垂線は標準誤差を示す．n＝ 3 ．
同じアルファベットは処理区間にTukey法により5 ％水準で有意でないことを表す.

32.5b

図4

水田対照区
水田刈取り１番草区
水田刈取り再生草区
畑地刈取り１番草区

3.5b

調製日数

図2

4

水田対照区
水田刈取り１番草区
水田刈取り再生草区
畑地刈取り１番草区

0.25

0.1a0aaaabb0.001

0aa0.3aa0.003

0.35

酪酸含有率（％）

0.005

15

調製日数考

図3

ケナフサイレージの酢酸含有率の推移
垂線は標準誤差を示す．n＝ 3 ．
同じアルファベットは処理区間にTukey法により5 ％水準で有意でないことを表す.

水田刈取り再生草区が高い値を示した。酢酸含有率については、調製期間中に.～3.2％を推移した。対照区が刈取り  番草区および再生草区より低く推移する傾向があった（図 3 ）。酪酸含有率には差は見られなかったが、対照区、再生草区で調製初期が最も高い0.08％程度であり、発酵が進むに従い減少したが水田刈取り 番草区は逆に増加した（図 4 ）。

──察

サイレージは生草類を乳酸発酵させて一定期間貯蔵し生草類の代用となる最も有効な多汁質飼料である（朝日田 98）。サイレージの調製中に嫌気状態を保つことで乳酸発酵により生成した乳酸が酸性化を促し、pHを低く維持することで不良菌の増殖を抑制し、腐敗を防いでいる（朝日田 98）。一般的に用いられるトウモロコシ等のサイレージでは、調製開始時にはpH.0前後であったものが調製初期に急激に低下し、約pH4.0で安定状態となる。一方で劣質のものであると、pHの低下が緩やか、もしくは上昇傾向となり、不良菌が増殖し腐敗を引き起こしたり、pH4.0以下になるまでに作物中に水田栽培がケナフのサイレージ品質に及ぼす影響

含まれるプロテアーゼにより蛋白質分解が生じ栄養価の損失が起こる。このため初期のpHの低下が非常に重要となる（安宅 979）。水田栽培されるイネおよび飼料用イネのサイレージのpHが 4 ～  であるのに対し（永西・四十万谷
998、河本ら 2009、飛佐ら 2009）、本実験でケナフサイレージのpHは調製前から非常に低く、調製期間中もpH3.0～4.2と低い値を推移していた（図  ）。しかし、ケナフサイレージの低pHはケナフの汁液中の有機酸により低いためであり乳酸発酵によるものではない（鮫島ら2002、石川ら 2002）。乳酸含有率はイネが0.～0.5％（永西・四十万谷 998）、 イタリアン
ライグラスが90日間の貯蔵で2％程度まで増加するのに対し（小川ら 97）、ケナフサイレー
ジの乳酸含有率は0.004％程度に停まり、ほとんど乳酸発酵が進んでいなかった（図 2 ）。乳酸菌は他の酪酸菌等の不良菌と比較して発酵の最適pHが低く3.8～4.8であり（安宅 979）、ケ
ナ フ に 含 ま れ る ヒ ビ ス カ ス 酸（鮫 島 ら 2002）による低pH条件が乳酸発酵に影響を及ぼしているものと考えられた。そして畑地､水田栽培の違いはこの性質に影響を及ぼさなかった（図 ）。永西・四十万谷（998）によると酢酸はイネでサイレージ調製中に増加が見られ、5日後には.0～.5％を示した。飼料用イネでは約50日 後 に0.2～. ％ を 示 し た が（ 河 本 ら2009）、ケナフでは畑地刈取り  番草区で0.4％、水田対照区で.20～.4％、 水田刈取り再生草区 で.4～.8 ％ 程 度 で 安 定 し て い た（ 図 3 ）。
一般的にはサイレージ調製後 3 ～ 4 日目頃の酢酸菌の活性化により酢酸が増加、そのためpHが低下するが、その後は乳酸菌の活性化により乳酸が生成され酢酸菌の活性は著しく低下し、pHが4.2以下の安定した品質のサイレージになり易い（安宅 979）。ケナフはサイレージ調製の最初からpHが3.3～3.8と低かったことから、酢酸の生成については他の飼料作物のサイレージ調製中の酢酸含有率の変化とはかなり異なった特徴を示した。酪酸生成はイネでサイレー
ジ調製後4日頃から始まり5日～ 2 ヶ月後で0.～0.7％であり（永西・四十万谷 998、河本ら2009、飛左ら 2009）、水田ケナフは調製期間中0.5以下であることから低pH条件が酪酸生成についても抑制しているものと考えられた（図4 ）。
調製開始時からpHが低く保たれるという点から、本研究で用いた畑地、水田条件栽培ケナフはサイレージとして良質な貯蔵性を示したと考えられた。水田栽培ケナフのサイレージ利用は畑地栽培に比較して､特に 2 回刈りは粗蛋白質含有率から考えても有効と推察した（志水ら 200）。サイレージの劣質指標であるプロピオン酸が水田条件においてのみ検出されたが酢酸、酪酸の低含有率はフリーク評点においては
そ れ ぞ れ20点、50点 と 高 く な っ た（日 本 草 地畜産種子協会 2009）。フリーク評点法は有機酸組成の割合を用いた評価法であり、乳酸、酢酸、酪酸の含量を求め、その重量比を基に評点を算出する。そしてその総点数によってサイレージの発酵品質を優（8～00）、良（～80）、可（4～0）、 中（2～40）、 下（ 0 ～20） の 5 段階の等級に評価する（中央畜産会 20）。乳酸については水田条件で検出量は微量であったことから乳酸のフリーク評点では 0 点となり、総合評価では優とはならなかった。乳酸発酵が抑制されるケナフのような低乳酸サイレージにはフリーク評点法による評価は適当でないと考えられる。フリーク評点以外の評価法にV－スコアがあるが、こちらはVFAに加えて揮発性塩基態窒素（VBN）を分析することで蛋白質の分解の程度を考慮した評価方法である（日本草地畜産種子協会 2009）。本研究ではサイレージの品質評価に関して最も重要な項目であるVFA組成の分析のみを行ったが、調製中の蛋白質分解に関しての分析も含め、今後ケナフサイレージのような、低乳酸含有率サイレージの評価法をV－スコア含め検討する必要があると考えられた。

──

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水田栽培がケナフのサイレージ品質に及ぼす影響

Effects of Paddy field Cultivation on Qualities of Kenaf Silages

Katsuyoshi SHIMIZU1＊, Chieko ICHIE2,
Michiko SHIBAYAMA3 and Osamu ENISHI4
1

Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba,
Ten-nodai 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki, 305-8572, Japan.

2

College of Agrobiological Resource Sciences, University of Tsukuba,
Ten-nodai 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki, 305-8572, Japan.

3

Graduate School of Life and Environmental Sciences University of Tsukuba,
Ten-nodai 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki, 305-8572, Japan.

4

National Institute of Livestock and Grassland Science,
Ikenodai 2, Tsukuba, Ibaraki, 305-0901, Japan.

Abstract
A kind of fiber crops, kenaf (Hibiscus cannabinus L.) has been cultivated in tropical and subtropical area in theworld. Kenaf are paid an attention to about the use as a forage crop recently. In this research, we tried to clear
the feature of fermentation of silage of kenaf plants, which were cultivated at a upland field and a paddy field.
Kenaf (var. Everglades 41) was cultivated in Agricultural and Forestry Research Center, University of Tsukubain 2009.  As a first cutting, plats are harvested at 20 cm high from the soil surface when plant heights were about
120 cm, and then all of regrowth plants were harvested after 3 months later. All plants were cut to small pieces
which were less than 2 cm long and then they were put into plastic bags. Bags were degased and stored at 20℃
for fermentation. As a result, kenaf silages were kept in good condition for the storage because of the low pH inbags although lactic acid content of silages was low. This result shows low pH situation of silage was the resultof low pH of kenaf plants, and this feature affected the lactic fermentation of kenaf silages.
Key words: Cuttings, Kenaf, Paddy field, Silage.

*Corresponding Author: Katsuyoshi SHIMIZU Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba
Ten－nodai 1－1－1, Tsukuba, Ibaraki, 305－8572, Japan
E－mail: shimizu.katsuyosh.gm@u.tsukuba.ac.jp──