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1978
図3−30．
Fig3−30．
In each set of bars， the left bar denotes the lightly grazed pasture， the right one．denotes the heavily grazed pasture・Shadowed parts show amount cOnsumed bY cattle・
熱量現存量の季節変化（旧／m2）
Seasonal 6ha㎎es in energy storage（絶aレ盒z）・
リター生産に約40％が流れ，実際に家畜の口に入る熱量（77）は約半分（3，315陶）である。また家 畜体内で消化され，最終的に蓄積する熱量（馬）はわずかに72．4陶であった。これに対して強放牧 区では，一次生産量（γ3：5，627翻）は弱放牧区に劣るものの，生産量の約60％が家畜の口に入
り（y『7：3，378旧），93．6翻（γg）が家畜体内に蓄積する。
このほか強放牧区と弱放牧区で注目される違いとして，巧（前年度繰越植物体熱量）と偽（次年度 繰越植物体熱量）の差があげられる。弱放牧区の履が3，862鯉で，塔は4，363翻とふえる傾向にあ るのに対して，強放牧区では残：3，317臨聡：3，249闇とわずかに減少している。つまり強放牧
90
80
蓑 翼
軽70
至 罵 呂 盧
60
50
踊
Or RkWcSD
March Or H亀Wcsp
May Or飛tw￠SD． Or RヒWcSD July SeP亀embor
Or日ヒWC SD．
Novombor
図3−31．数種牧草め消化
率の季節．変化 Fig3−31． Seasonal changes ㎞digestibility
of several Plant species（％）・
Haもched and shaded bars denote values for light−
ly grazed and heavi妙 grazed．pastures，respec−
tively。 Or：orchard−
grass， Rt：Red top，
Wc：white clo†eL SD：standing dead por−
tion．
〈Lightly郎azedμ匡stu，e＞ご 1・Globa；solar radia彰i．o口 9，74XIO．
04076
勲
． ．
2．Photosynthetically actlve radiation
3．97x105 to 3
4．Energy storage in plan七 from the previous year 1449 2412 ，
＼
5・ Energy S七〇rage in pIant to the．pext year 18王2 2551 ，
0．0160．．…．
．一一
動
（：6．50×10噂『）
／
3．Nbt pどimary P曲e…tiqn』．
402φ…，33零3汐：…
05躍
翻
．
7，Energy grazed 3315
0．6569
（2．24×1d匝 ）
8．Digestibie；
．ene「gy 2177
6．Energy of Litter
deco
c蹴獅 ①、翻
9． Energy sヒorage in cattle 72〈耳・avily：1．．graz・d pa・t晦〉
1 認聯諾肺；
1263， 2054→÷
＼
5・恥ergy串L・r・g・i・plant ヒ。 もhe n6虻：year 1112，；2136甚
0．0142
一
（5，78×10薗『）
3．Ne亡pr玉maη
／
prgquetion 3366．レ2を60→←
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一
』（347×10−3）7． Energγ grazed
3378
血
（2．41×10噌3）8．Digestib1β energy
2348．．．
6．Energy of Litter deeomPDsiし童on
139， 2178ウ←
㊥総
．9．Energy 8しorage ㎞ eattlθ94．図．．3．「32．藤荷田山．放牧草地で実測されたエネノしギーの流れ（翻／ma／yr g．5年平均）
Fig3幽32， Energy flows observed in Fuj iniもa experimen七a1．pasture（絶a曲面r，5ッear；
aver乱ge）。 The f igures inside each box iridi．cate energy畠torage ：underground and己
・b・v・gr・μ・d p・rtゆ・．群r・・h・w・with・・t・ri・k（＊）・nd withρ・t・・t・嚇r．．．res画i・・い
…The figur6s above arrows show the conversion efficiencie忌from．the pアevious to the he）とt． items．，＝andFthese below the arrows ihdicate overall efficiencieざas com⑫重ed ㌻0916bal SQla．r radia擁on・
区では前年度分のエネルギーを使いこんでいるのに対して，弱放牧区は繰越高を増大させているこ とになる。
またリター生産量（％）については，弱放牧区の地上部が343嗣であるのに，強放牧区：では139躍 しか生産されない。これは強放牧区の草が十分に利用された結果，リターへ流れる部分が少なかっ たためと考えられる。
2） エネルギー利用効率
最終的な生産物段階におけるエネルギー利用効率は，前段階における一つ一つの過程での効率の 積によって決定される。そこで栄養レベルの頗序に従ってその効率を検討してみたい。
全短波放射量（巧）に対する光合成有効放射量：（％）の割合E12は0．408であった。 ふつう，光合 成有効放射割合は40〜50％とされているが，緯度，太陽高度，大気透明度，気象条件等によってこ の値は変動する（内嶋46） 1964）。垢や偽の量自体を高めることは現段階では不可能であるが，牧
草が日射：量の豊富な早春（図3一一28参照）に低温下でも生育できるように育種することが可能であ れば，実質的に生育に有効な匹，％を高めることになる。
牧草の1次生産効率EI 3は，弱放牧区が0，65％，強放牧区は058％であった。 この値は1年間を 通じての効率であるため，植物が生育を停止する冬季も含まれている。投入補助エネルギーを無視 するならば，一年生作物のE13は一般に高く，秋山ら4）（1982）は栃木県西那須野町のトウモロコシ ーオオムギの輪作システムで，4年平均でL26％という値を得ている。一方，永年採草地として大
久保32）（1969）は千葉市で年4回刈のアルファルファ圃場の瓦3を測定し，0．78％と報告している。
放牧地でのE13は測定された例は少ないが，福山ら13）（1983）が長野県御代田町のオーチャードグ ラス優占草地で，224日の生育期間中のEl 3が0，72％であったとしている。更に自然草地について は，岩手県七時雨山のシバ型草地で0．24％（大久保ら34）1977），インドのサバンナで0．45％（Singh eta1．，1980，著者が瓦3に換算）の報告があるが，人工草地に比べて低い値になっている。
牧草から家畜へのエネルギー利用効率E37は弱放牧区で52．4％，強放牧区で60．0％であった。こ の過程における効率は集約度の高い日本では高く，福山ら13）（1983）が62．7％であるのに対し，
Macfadyen24）（1964）は17％， Snaydon 43）（1981）は25％と壱ないし十の低い値を報告している。
草地を集約的に利用することによってE曲は向上するが，牧草からリターを通じての有機物の土壌 への還元量は滅少し，長期的な意味で物質の循環を乱し，ひいては土壌保全に悪影響を与える可能 性をもつ。しかしE37の最適値は，草種，気象，施肥量や立地条件によって異なるため，今後いろ いろな条件下での限界点を求める必要があろう。
採食された草（巧）から可消化エネルギー（聡）への効率E78は，弱放牧区で66．0％， 強放牧区で 69．5％であった。これは強放牧区では草が頻繁に採食され，次々に消化率の高い新しい組織が展開
するのに対し，利用度の低い弱放牧区では消化率の低い出穂茎が長期にわたり残存するたあ，全体 的にE78が低下するためと考えられる。
三三化物が家畜の体内に蓄積される過程の効率E8gは，弱放牧区で3．3％，強放牧区で4，0％とな った。その結果，r A物が固定したエネルギー（偽）から，家畜体蓄積エネルギー（瑞）までの通算の二 次生産効率E3gは，弱放牧区で1．1％，強放牧区で1．7％となり，強放牧区の値がかなり高かった。更 に太陽エネルギーから最終産物までの通算のエネルギー利用効率瓦gは弱放牧区で7．43×10『5，強 放牧区で9．61×1r5となった。この値は福山ら乳3）（1983）の15．2〜16．9×10『5，Macfadyen璽）（1964）
の12×10−5，Snaydon43）（1981）の17×1ザ5より低いが，大久保30）（1976）が算出した全国の大規 模草地の平均値3×10−5よりは高かった。
放牧草地では牧草と家畜に加えて，野草や害虫，土壌動物，微生物等が互いに物質を授受しなが ら系を形成している。今回実測したエネルギーの流れはその主要な部分だけにすぎないが，放牧草
地を管理するシステムモデルの骨格になる部分である。したがってこの実測によって，単に最：終産 物に至るまでの個々のステップでの効率を高める可能性を示すだけでなく，長期的な草地の状態を
予測し，安定した生産を目的としたモデル作りの基礎とする必要があると考える。
摘 要
太陽光が牧草に固定され，家畜に採食され体内に蓄積する過程を量的に把握するために，藤荷田山 放牧地（栃木県西那須野町草地試験場内）を弱放牧区（L区，約180CD）と強放牧区（H区，約350C D）に二分し，1974年間ら5年間にわた舅系におけるエネルギー量の変化を実測した。
その結果，（1）放牧地には1㎡あたり1年間に9．74×105細の全短波放射量が降り注ぎ，その40．8
％にあたる3．97×105嗣が光合成有効放射であった。（2）牧草が固定する熱量はL区で6，333嗣， H区 で5，627嗣で，全短波放射量を起点とする一次生産効率は，それぞれ0．65％，0．58％にあたる。 （3）
固定された熱量のうち，リター生産に流出する熱量は2，517鯉（L区：）と2，317閾（H区）， 家畜が採 食する熱量は3，315嗣（L区）と3，378闘（H区）であった。（4）家畜に採食された熱量のうち可消化熱 量は1．区が2，177嗣（65．7％），H区が2，348翻（65．9％）となり，そのうち72．4翻（L区）， 93．6嗣
（H区）が牛体に蓄積した。（5）牧草に固定された熱量：が四体に蓄積する過程（二次生産）の効率はL
．区で1．14％，H区が1．66％であった。（6）その結果，太陽光から牛体に至る通算の光エネルギー利用効 率は，7．43×1r5（L区）と，9．61．×10『5（H区）となった。
Seasona藍and annual changes叢n utilization of solar energy
Tsuyoshi AKIYAMA， Shigeo TAKAHAsHI and Masae SHIYoMI （National Grassland Research Institute）
Su㎜mary
Energy flow and conversion efficiencies have been investigated in grazing grassland ecosystem for 5 years at two grazing intensity levels． This study was carried out at the Fロjinita site inside the National Grassland ReSearch Institute ground in Tochigi Prefecture． Two groups of cattle，
light（body weight 400kg／ha， indicated by an L hereafter）and heavy（SOOkg／ha， indicated by an H hereafter）grazing groups， rotated in each set of grazing field consisting of 4 paddocks apiece under the same rotation program from April to November．
Results are summarized as follows：
（1）The average annual global solar．radiation（GSR）a右this site is 9，74xlO5 Kca1／m2 and 40．8％of it or 3．96 x l o5 Kcal／m2 is defined as photosynthetically active radi皐tion．（2）Primary energy production by pasture plants is 6333Kca1（L）and 5627耳ca1（耳）which is、．equivalent to O．65％1（L）and O．58％（H）of GSR（3）Out of primary products，2517Kcal（L）and 2317Kca1（H）
of energy was orientated to litter production， and 3315Kca1（L）and 3378Kcal。（L）was grazed by animal in a year．（4）Out ofgrazed energy，2177Kcal（65．7％）for plot L and 2348Kcal（65．9％）
for plot H was assulned to become digestible energy， and of which，72．4Kcal（L）and 93．6Kcal（H）
…lwas stored in cattle body．（罫）The efficiehcies through． the secondary production process from the energy fixed by pasture plants to it stored in cattle body， is 1．14％（L）and 1．66％（H）．（6）As the results， the overall efficiencies beginning with GSR and terminating as stofed e且ergy ih cattle body were 743 x l O一5 and 9．61x10−5 for plot L and plot H， respectively．
（5） 放牧草地におけるエネルギーの流れのモデル化
塩見正衛㌔高橋繁男幣秋山 侃＊＊＊
目 的
放牧草地は，土壌中の微生物，植物およびそれを食う動物からなる生態系を形成している。この生 態系は，エネルギーや種々の物質の流れの場であり，エネルギーや物質の移動は，自然あるいは人為 的な諸条件によって左右されていると考えられる。この報告においては，これらの自然あるいは人為 的諸条件の放牧草地生態系に対する影響を明らかにし，その生態系の成り立ちを数学的な1組の関数 でまねることを主眼においている。生態系の内部におけるエネルギーの流れや物質の移動，それに対 する外部からの作用の全体の数学的な模型をシステムモデルと呼んでいるが号1）． ｶ態系のシステムモデ ル化の目的は次のようなものである。（1）放牧草地の植物および家畜の生産力に影響を及ぼす要因とそ の交互作用の大きさを明らかにすること。（2）短期（1年とかある季節）あるいは長期（10年とかそれ 以上）の放牧草地の生産力の予測をシステムモデルによって行ない，農業上必要な手を打つこと。本 報告では，この目的に従って，先ず放牧草地に関して現時点までにシステムモデルに利用可能な形で
明らかにされた情報を用いてモデルを作り，次にそのモデルを用いて草地生産力の予測を行なう。尚 本課題に関しては，他にも関連ある内容の発表を行なっているので，それらを参考文献に掲げてお
く33・39・40・41）
本研究におけるモデルの元になる野外調査は，草地試験場生態部諸兄の援助によって行なわれ，ま た，シミュレーシ・ソなどの計算は農林水産研究計算センター草地試験場端末を利用して行なわれた。
関係者に深く謝意を表したい。また，システムモデルの作成過程において，大久保忠山斗（名古屋大 学），平野昭太氏，袴田共之氏（国立公害研究所）には高度な御教示をお願いした。
放牧草地のシステムモデル化
放牧草地に降り注ぐ太陽エネルギーの一部は牧草に固定され，牧草の一部は家畜に食われてエネル ギ「として蓄積される＆） 家畜に固定されなかったエネルギーは糞となって土壌に蓄積されたり，家 畜からの発熱として大気中へ放散してしまう。植物の残りの部分は植物枯死体を経てリターとなり土 壌に蓄積される。太陽から家畜や土壌に到るこのようなエネルギーの流れは図3−33週目うに表わす
ことができる。この図において，生態系の中に蓄積されたエネルギーの量は旗印や長方型で示してあ り，エネルギーの流れの方向は実線の矢印で示してある。生態系内でのエネルギーの流れに対する外 的および人為的な作用は長円型から出た点線の矢印で示してある。蝶ネクタイはエネルギーの流れを 調節する弁を示しており，たとえば葉面積指数LAIは太陽から植物へのエネルギーの流れに関係して いて，弁が開くとLAIが大きくなって植物に固定されるエネルギー量は増える。
放牧草地の8つの状態におけるエネルギーの量を次の8つの変数で表わす（図3−33参照）。すな わち，牧草の可食草量塔，不可食草量：％，地下部量偽，植物の枯死部量蔭，表層リター量：偽，家畜によ る採食量偽，家畜群全体重巧，排泄物量偽。 これら8つの変数は時間診の関数で，以後では「状態 変数」と呼ぶ。状態変数の時間にともなう変化を次の連立微分方程式で表わす。
＊草地試験場生態部 ＊＊現，九州農業試験場畜産部 ＊＊＊現，農学環境技術研究所環境管理部