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分担研究代表者 鈴木祥弘

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(1)

ケ ナ フ(HibiscuscannabinusL.)12品 種 の 一 次 生 産 速 度 の 季 節 変 化 と 年 間 一 次 生 産 の 違 い

平 成13年3月

分担研究代表者 鈴木祥弘

神奈川大学理学総合理学研究所

研究協力者 釜野徳明 神奈川大学理学部総合理学研究所

鈴木祐也 神奈川大学理学部生物科学科

(2)

ケ ナ フ(HibiscuscannabinusL.)12品 種 の 0次 生 産 速 度 の 季 節 変 化 と 年 間0次 生 産 の 違 い

鈴木祥 弘 ・鈴木祐 也 ・釜野徳明

目的

森 林は大気 中 の二酸化炭 素 を吸収 し、その二酸化炭 素 を有機物 と して植 物体や土壌 に蓄 積 して いる。 森林 を伐採す る ことは、大 気 中の二酸化 炭素 の吸収 源 を減 らす ばか りでな く、

有機 物 として蓄積 した二酸化炭 素 を再 び大気 中に放 出す る ことな り、そ の結果 、大気 中の 二 酸化炭 素濃度 を上 昇 させ る(文献1、2)。 現在行 われて いる森 林伐採 の 目的 の一一つ にパ

ル プ生産が あ る。パル プ生産 を森林以外 で行 うことが出来れ ば、大気 中の二酸化炭 素 を上 昇 させて いる森林伐採 を減 らす ことが出来 る。

森林 に代 わ りパル プ を生産 で きる植 物 の一つ にHibiscus(周nnab血usL(ケ ナ フ)が あ り、世 界中 の様 々な場所 で栽 培 されて いる。 ケナ フは生育期 間の短 い一 年生草本 で ある にも関わ らず、3.6m以 上の草丈 に達 し、乾重量 で20ト ン/ヘ ク ター ル もの年間一 次生産 を行 い、大量 のパ ルプ を作 り出す ことが い くっ かの品種で報告 されて い る(文献3)。 しか

し、様 々な品種 が様 々な栽 培環境 で どの よ うな一 次生産 を行 うか について は不 明な点 が多 い。 ケナ フを有効 に利用 しパル プを生産す るために は、パ ルプ を生 み出す 一次 生産 につ い て様 々な品種 ・様 々な環境 で実測 を行 い、品種や栽 培環境 によ る一一次 生産 の違 いを明 らか にす る必 要が あ る。

本研究 で は、著 者(釜 野徳 明)の 収集 したHibisucusGannabinusL.12品 種 のケナ フ を神奈川 県平塚 市(北 緯30度 、東経139度)の 荒地 で栽培 し、各品種 の一 次生産 を生 育期 間 を通 して経時的 に測定 した。 さ らに、近縁種 のHibiscussabdari●ffaL.の3品 種 との 比較か ら、ケナ フの一 次生産 を支 える機 作 を検 討 した。 これ らの結 果 よ り、 日本 の気候環 境下で のケナ フによる効率 的パル プ生産 の可能性 を明 らか にす る ことが本研 究の 目的 であ

る。

方 法

7ケ 国 よ り 収 集 し た 、Hz'biscuscannabinusL.の12品 種 お よ びH弼scussabdan'ffaL.

の3品 種 の 計15品 種 の 種 子 を 実 験 に 用 い た(表1)。

(3)

滅 菌 水 中 で2時 間 吸水 させ た 種 子 を滅 菌 水 で 湿 らせ た 紙 濾 紙(FILTERPAPER5C、

ADVANTECTOYO、JAPAN)を 敷 い た べ トリ皿(#1029、FALCON、USA)に 移 し、 暗 中 、25℃ で発 芽 させ た 。 種 子 は3〜10日 で 発 芽 した。4〜5日 に発 芽 した種 子 を選 別 し、 バ ー ミ キ ュ ライ トを いれ た育 苗 ポ ッ ト(約100ml)に 播 種 した 。 これ に2日 毎 に

1000倍 希 釈 した 培 養 液(HYPON6X、 ハ イ ボ ネ ッ ク ス ジ ャパ ン、Japan)を1∞rn1与 え 、 25℃ の ガ ラ ス温 室 中 、 天 然 光 下 で育 苗 した 。 発 芽30日 後(6/26)、 各 種4本 つ つ 計60 本 を2本/m2の 密 度 で 野 外 の 圃場 に 移 植 した 。移 植 衝 圃 場 で は施 肥 を行 わ な か っ た 。

移 植20日 後 よ り7日 毎 に 、各 個 体 の 草 高 、 茎基 部 直 径 、葉 数 、花 お よ び 子 実 数 を測 定 し、 各 種 の 平 均 を求 め た 。 これ らの 結 果 に基 づ き 、 生 長解 析 を行 っ た(文 献4、5)。

多 くの 品 種 が枯 死 した 播 種 後185日 に実 験 を終 了 し、 地 上 部 を刈 り取 り とっ た 。地 上 部 は60℃ で60日 間風 乾 、 乾 重 量 を 求 め た(文 献5)。

結 果

聾H.sabdan.f拍 種 の3品 種 の 草 高 は50日 か ら105日 の 間 、指 数 関 数 的 に増 加 、 そ の 後 、 増 加 速 度 が 徐 々 に低 下 す るS字 型 の増 加 曲 線 を示 した(図1a〜c)。KhonKean50

で は 、枯 死 す る 直 前 まで 増 加 が 続 いた が 、KaewYaiとNonSoon2で はそ れぞ れ176日 と 148日 に 増 加 が ほ ぼ停 止 した 。 最 終 草 高 は 平 均262cmで 、速 い増 加 が 認 め られ た71〜120

日の 間 の 平 均 増 加 速 度 は2.7〜2.9cm/day(平 均2.8cm/day)で あ った 。

H.Garu2abinus種 の草 高 は播 種 後71日 まで 、指 数 関 数 的 に 増 加 した 後 、 ほ ぼ 一 定 の 速 度 で 直 線 的 に増 加 を続 け た(図1d〜o)。 そ の後148日 に 、 青 皮1号 、 青皮2号 、 青 皮3号 、 青 皮5号 の草 高 の 増 加 が 停 止 した(図1d〜g)。 これ らの 品種 の71日 か ら148日 の平 均 増 加 速 度 は速 度 は3.3〜4.1cm/day(平 均3.8cm/day)で 、最 大 草 高 は319〜390cm(平 均 355㎝)に 達 した 。 そ の 他 の品 種 で も最 後 の 数週 間 は 増 加 速 度 が 低 下 した が 、183日 に枯 死 す る ま で 草 高 の増 加 が 続 いた 。Whittenで は148日 以 降 、KhonKean60、 青 皮4号 、 Evergrades41、India、Tainung2で は169日 以 降 、Cuba、America飼 料 用 で は176日 以 降 に、 生 長速 度 が 低 下 した 。 低 下 前 の増 加 速 度 は 、2.8〜3.7cm/(加(平 均3.2㎝/(iay) で 、 低 下 後 の0.6〜1.bcm/day(平 均1.4㎝/day)で あ った(図1h〜o)。 この8品 種 は 草 高 が 増 加 した期 間 が 長 く、 この た め 草 高 の増 加 が 停 止 した4品 種 に比 較 して 、低 下 前 で 15%、 低 下 後 で73%低 か っ た に もか か わ らず 、最 大 草 高 は332〜411cm(平 均378cm)

と平 均 で6.0%高 くな っ た 。 最 大 草 高 のH.Gannabinusl2品 種 の平 均 は370㎝ でH.

(4)

sabdari●龍 種3品 種 の平 均262cmと 比 較 して41%高 か った 。H.cannabinusl2品 種 の 直 線 的 に増 加 の認 め られ た 期 間 の増 加 速 度 の 平 均3.4cm/dayは 、Hsabd蝕'飽 種 の3品 種 の速

い増 加 が 認 め られ た 期 間 の 平 均 増 加 速 度2.8cm/dayと 比 べ て も21%大 きか っ た 。

茎 基 部直 径Hsabdaロ9舵 種 の3品 種 の 茎 基 部 直 径 は50日 か ら99日 まで の 間 、 指 数 関 数 的 に 増 加 、 そ の後 、 増 加 速 度 が 徐 々 に低 下 す るS字 型 の 増 加 曲 線 を 示 した(図2a〜c)。

KhonKean50、KnewYai、NonSoon2で は そ れ ぞ れ134日r148日 、141日 に増 加 が 停 止 した。NonSα)n2で は、92〜106日 に も増 加 の 一 時 的 低 下 が認 め られ た 。 速 い増 加 が 認 め られ る71〜99日 の 間 の 平 均 増 加 速 度 は 、0.51〜0.68㎜/day(平 均0.62㎜/day) で 、 茎 基 部 直 径 は最 大 で3.72〜4.47cm(平 均4.04cm)に 達 した。

H(annabinus種 の茎 基 部 直 径 は 、 草 高 同様 に50日 か ら71日 の 間 、 指 数 関数 的 に、 そ の後 、 直 線 的 に増 加 した(図2d〜o)。 そ の後 、 青 皮2号 で は148日 に、KhonKean60 で は162日 に茎 基 部 の 増 加 が 停 止 した(図2e、i)。 これ らの 品 種 で 茎 基 部 直 径 の直 線 的 な 増 加 が 続 い た期 間 の 増 加:'.=は 、0.46と0.66㎜/由yで 茎基 部 直 径 は5.24と5.27cmに 達 した。 草 高 の増 加 が停 止 した 品種 と茎 基 部 直 径 の 増 加 が 停 止 した 品 種 は 必ず しも一 致 し な か っ た 。 これ ら2品 種 以外 の 品種 で は最 後 の1〜2ヶ 月 間 に基 部 直 径 の 増加 速 度 は低 下

した が 、183日 に枯 死 す る まで 増 加 が 続 いた 。 青 皮1号 、 青皮3号 、 青 皮4号 、 青 皮5号 で は 106、99、127、106日 に 増 加 速 度 が 低 下 した(図2d、f、g、h)。 また 、Cuba、

Evergrades41、America飼 料 用 、India、Tainung2、Whittenで は、99、134、148、

106、106日 に 増 加 速 度 が低 下 した(図2j〜o)。 これ ら10品 種 の71日 か ら増 加速 度 が 低 下す る まで 、茎 基 部 直 径 が 直 線 的 に 増 加 した 期 間 の速 度 は0.46〜0.82mm/day(平 均 0.69㎜/day)で 、 低 下 後 の 増 加 速 度 は0.11〜0.28㎜/day(平 均0.17㎝/day)で あ

っ た 。 また 、183日 の茎 基 部 直 径 は4,22〜5.87cm(平 均5.36cm)に 達 し、 増 加 の停 止 し た2種 と の差 は認 め られ な か っ た 。 最 大茎 基 部 直 径 は12品 種 平 均 で5.36cmと な り、H.

cannabinus種 の平 均4.04cmに 比 較 して33%太 か っ た 。

茎盤 茎 を 円錐 と仮 定 して 草 高 と基 部 直 径 よ り茎 の体 積 を求 め た(図3)。H.

sabd㎞ 龍 種 の各 品種 の 茎 体 積 は50日 か ら120日 ま で の 間 、指 数 関 数 的 に増 加 、 そ の後 、 増 加 速 度 が 徐 々 に低 下す るS字 型 の 増 加 曲線 を示 した(図3a〜c)。 速 い 増 加 が 認 め られ た99〜134日 の間 の平 均 増 加 速 度 は 、26.4〜46.4cm3/day(平 均36.Ocm3/day)、183

日の 茎 の体 積 は そ れ ぞ れ2010〜2660cm3(平 均2370cm3)で あ っ た 。

H。 α㎜abfnus種 の茎 体積 は 、50日 か ら106日 の 間 、 指 数 関数 的 に、 そ の 後 、 直 線 的 に

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増 加 した(図3d〜o)。 茎 体 積 で は 、草 高 、 基 部 直 径 よ り長 期 間 の指 数 関 数 的 増 加 が 認 め られ た 。 これ は ・草 高 、 茎 基 部 直 径 が 直 線 的 に増 加 す る範 囲 で も、 草 高 と茎基 部 直 径 の平 方 の積 か ら算 出 され た体 積 は加 速 度 的 上 昇 した た め で あ る。 そ の後 、 基 部 直 径 の 増加 速 度 が 低 下 した た め 、 各 品種 の 茎 体 積 は直 練 的 な 増 加 とな った 。 青 皮2号 で は148日 に体 積 の 増 加 が停 止 した 。 青 皮1号 、 、 青 皮3号 、 青 皮5号 で も、148日 に体 積 の 増 加 速 度 が著 し く 低 下 した(図3d〜9)。H.caiulabinus種 の茎 体 積 が 直 線 的 に増 加 す る期 間 の12品 種 の 増 加 速 度 は46.2〜89.Oc:m3/day(平 均67.Ocm3/day)で 、183日 の茎 体 積 は3000〜

7460cm3(平 均5860cm3)と な り、H.sabdar‑iffa種 の3品 種 の 平 均2370cm3の247%に 達 した。

葉i数H.sabdan'ffaの3品 種 の うち 、KhonKean50、KnewYaiで は葉 数 は50日 か ら 141日 ま で 直線 的 に増 加 した 、KhonKean50の 葉 数 は141日 後 、 葉 数 が 増 減 しな が らも 169日 まで 増 加 し、 そ の後 減 少 した(図4a〜c)。KnewYaiで は141日 後 、葉 数 は ほ ぼ一一 定 の枚 数 を保 ち176日 以 降 減 少 した。NonSoon2は 他 の品 種 と全 く異 な る 変化 を示 した 。 71〜85日 の14日 間 で 葉 数 を11.8か ら32.8枚 に 増 や した が 、 そ の後 葉 数 の増 加 は緩 や か で あ っ た。50〜141日 の平 均 増 加 速 度 は0.40〜0.51枚/day(平 均0.45枚/day)で あ った 。 最 大 葉 数 は50〜67枚(平 均56枚)に 達 した 。

H.canriabinus種 の各 品種 の 葉 数 は 、50日 か ら141日 の間 、 直 線 的 に上 昇 した(図4d〜

o)。 強 風 に よ り落 葉 した141日 に全 品 種 で わ ず か な が ら減 少 が 認 め られ た 。 青皮1号 、 青 皮2号 、 青皮3号 、 青 皮5号 で はそ の後 引 き 続 いて 葉 数 が 低 下 した(図4d〜9)。 そ の他 の 8品 種 で は葉 数 の 増 加 が 続 き 、KhonKean60、 青皮4号 、Cuba、Evergx'ades41、

America飼 料 用 、India、Tainu㎎2、Whittenは そ れぞ れ 、176、176、176、169、169、

162、162、176日 にな っ て 落 葉 を 開始 した(図4h〜o)。185日 に地 上 部 を 回収 した 際 に は、 全 て の 品種 で ほ と ん どの 葉 が 落 葉 して いた 。 直線 的 に葉 数 が 増 加 す る播 種 後50〜141

日の平 均 増 加 速 度 は0.95〜1.29枚/day(平 均1.00枚/day)で 、最 大 葉 数 は95〜156枚(平 均123枚)に 達 した 。H.Gannabinus種 はH.sabdariffa種 の 約2倍 の 速 度 で葉 を展 開 し、

期 間 も長 か った 。 こ のた め 、 最 大 葉 数 はH.・/.'龍 種 の2.2倍 に 達 した 。 王 実 数.If.品 種 は 、 開 花 しな か っ た(図5a〜c)。

H.cannabinus種 の12品 種 は播 種 後100日 前 後 に開花 を始 め た 青 皮1号 、 青皮2号 、 青 皮 3号 、 青 皮5号 の4品 種(図5d〜g)と150日 以 降 に な って 初 めて 開花 を 開始 す るKhon

Kean60、 青皮4号 、Cuba、Evergrades41、America飼 料 用 、India、Tainung2、

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Whittenの8品 種 で 異 な る変 化 を示 した。 各個 体 の花 と子 実 を合 わ せ た数 を子 実 数 と して 測 定 した(図5h〜o)。 早 期 に開 花 を始 め た4品 種 で は 、 開花 開始 直 後 か ら子 実 数 は 急 速

に増 加 し、最 大 数 に達 した 後 、低 下 した 。 青 皮1号 、 青 皮2号 、 青 皮5号 は148、169、169 日にそ れ ぞ れ 最 大 数316、272、486個 に達 した 。 や や 遅 れ て 開花 を始 め た 青皮3号 で も 169日 に最 大 数318個 に達 した 。 開 花 の遅 か っ た8品 種 で は 、183日 ま で 子 実 が 増 加 を続 け たが 、植 物 体 の 枯 死 と と も に増 加 が 停 止 した 。 最 大 子 実 数 を示 す183日 の 子 実 数 は 、61.8

〜229個(平 均135個)で あ っ た 。

地 上 部乾 重 量 多 くの 品種 が 枯 死 した185日 に 地 上 部 を刈 り取 り60℃ で10日 間 以 上 風 乾 し た。 播 種 後185日 に葉 が残 って い た個 体 で も葉 の 生 重 量 は全 茎重 量 の10%以 下 で あ っ た。

H.sabdari● 飽 種 の3品 種 の 乾 重 量 は 、319〜537g/個 体 で 平 均435g/個 体 で あ っ た 。 これ 対 し、H.cannabinus種 の各 個 体 の乾 燥 重 量 は 、417〜1073g/個 体 で 平 均867g/個 体 でH.

//.種 の200%に 達 した(表2)。

考 察

本 研 究 で はH,..1・.種 で319g〜537g/本(平 均435g/本)、H.Garznabinus種 で 417〜1073g/本(平 均863g/本)の 乾 重 量 の茎 を得 た(表2)。Hsaめd㎞ 舶 種 とH.

Gannabinus種 の 各 品種 を2本/m2の 密度 で 栽 培 した こ と と 圃場 に移 植 して か らの 日数 を 考 慮 す る と、Hsabd血f爺!で8709/m2、H.Gannabinusで17009/m2の 乾 重 量 の 植 物 体

を160日 間 で 生 産 した こ とが わ か る 。 単位 面 積 の群 落 が 生産 す る植 物 体 の乾 重 量 は 、 植 物 群 落 に よ る二 酸 化 炭 素 の 吸 収速 度 や 一 次 生 産 量 の比 較 に しば しば用 い られ る(文 献6)。様 々 な植 生 の群 落 が 生 産 す る植 物体 の乾 重 量 は最 も一 次 生産 力 の 高 い熱 帯 雨 林 の平 均 で お よ そ 22009/m2/year、 温 帯 落 葉 樹 林 で12009/m2/year、 耕 地 で6509/m2/yearで あ る こ と が 知 られ て い る(文 献7)。 地 上 部 が茎 以 外 に子 実 や 葉 な どの 部 分 を持 つ こ と、地 上 部 を支 持 す る の に十 分 な地 下 部 が存 在 す る こ と、 栽 培 期 間 が 播 種 後185日 、 圃 場 で は160日 に過

ぎな い こと、 本 研 究 で 用 い た 圃 場 が 整 地 後 ほ とん ど施 肥 を行 っ て い な い荒 地 で あ る こ と を 考 慮 す る と、Hcan㎜bfnu5種 の 各 品 種 の 一 次 生 産 量 は17009/m2/yearを 大 き く上 回 る

と推 定 され る。 本 研 究 の 結 果 に よ り、 日本 の気 候 環 境 下 で 、 荒 地 にお いて も、 ケ ナ フ が 熱 帯 雨 林 に匹 敵 す る 高 い 一 次 生 産 を行 う こ とが 明 らか に な った 。

ケナ フ の一 次 生 産 を支 え る機 構 に つ いて 、近 縁 種 のHsabdan'r̲=の 一 次 生 産 との 比

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較か ら検 討 した。一 次生産 の指標 であ る乾重量 を測定す るため には植物体 を刈 り取 らね ば な らず、測定後 の継続 的な実 験が 出来 な い。一方 、茎体積 は刈 り取 る ことな く測 定 可能 な 茎の高 さ(草 高)お よび茎 の基部 の太 さ(基 部 直径)か ら推 定で きる。 さ らに、品種 によ る分枝 の違 いや実 際の茎 の形態が 円錐 形で無 い ことな ど、推定 された茎体積 と乾 重量 の間 に考 え られ る多 くの誤差要 因 にも関わ らず 、185日 に刈 り取 った茎の乾重量 とそ の時点で の推定茎体積 の 間には高 い相 関関係(r=0.84)が 認 め られ た(図6)。 このた め、茎体積 か ら ケナ フ地 上部乾重 量の主要 な部分 を 占め る茎 の乾 重量 の動態 を検 討 した。

H.sabdari'龍 種 の各 品種 の茎体積 の増加 は105日 まで指数 関数 的 に、そ の後 、徐 々に低 下 し、茎体積 の時 間変化 はS字 型 曲線 を描 いた(図3)。 植物 は一般 に生長 に と もな い単 位面積 当た りの総 葉面積数 が増大 し自己被陰が強 くな る ことや 、茎 ・根な ど非 同化器官 の 比率 の増 加で呼 吸によ る損 失が大 き くな る ことな どによ り、生長速度 が低下す る ことが 知

られて いる(文 献8)。 このため 、植物 体 の重量や体積 の時間変化 は しば しばH.

sabdaη ●働 種 の各 品種 に認 め られ たよ うなS字 型曲線 を描 く。 さ らに、秋季 の気 温 の低下 や 日長 の短 縮な どの環 境要 因 の悪化 もH...種 の各品種 の茎体積 の増加 を停止 さ せ た と考 え られ る。種 子 を生産す る生殖 生長 の開始 によ り生産物 の分配が変化 し、植物体

自身の葉 や茎な どの非生殖器 官 の生物量 の増加 が低下す る こともあ る(文献8)。 しか しな が ら、H..・1.'舵 種 の各品種 は枯 死 した185日 まで 開花 しな かった。H.sabdad舶 種 の 各品種 の茎体積増 加 の停止 は生殖 生長へ の移行 とは無関係で ある と考 え られ る。

H.sabdan'ffa種 の総 ての品種 の生長が停止 した全 く同 じ環境 にお いて 、近縁種 のH.

canriabinus種 のケナ フ各品種 の茎体積 は増加 を続 けた(図3)。 青皮1号 、青皮2号 、青 皮3号 、青皮5号 の4品 種 を除 くケナ フの8品 種で は、枯死す る直 前の183日 まで平均 57.6cm3/dayで 直線 的な増加 が続 き、茎体 積 は平均5860cm3、10009の 乾重 量 に達 した。

青皮2号 で は、草高 の増加 、基 部 の増加 が ともに停止 したため、148日 まで83.6cm3 /dayで あった増加が148日 以 降急速 に停 止 した。青皮1号 、青皮3号 、青皮5号 の3品 種 で

も草 高の増 加が停 止 し、基 部 の増加 が低下 した ため、148日 まで平均63.9cm3/dayで あ った増加速度 が、そ の後著 し く低下 した。 このため、 これ ら4品 種 の183日 の茎体積 は 4790cm3、6009の 乾重量 で あ り、茎体積 で18%、 乾重 量で40%、 他 の8種 の平均 よ り小

さか った。 この差 の原 因 とな った茎体積 の停止 の前後 で、4品 種で は葉数 が最大 に達 しそ の後 急速 に減少 してお り(図4)、子 実数 も最大 に達 して いた(図5)。 増加速度 の低下時期

(8)

が、落葉 によ る葉 数 の減少お よび子実 数の増大 と一致 して いた ことは、茎体積 の増加 の停 止 が4品 種 の栄養 生長か ら生殖 生長 へ の転 換 に起 因す るい ことを強 く示 唆 して いる。 これ

ら4品 種 が生殖 生長 に移行せず 、茎体積 の直線的増加が続 いて いた と仮定す ると、 青皮1 号 、青皮2号 、 青皮3号 、 青皮5号 の茎体積 は、播種後185日 に はそれ ぞれ6210、8450、

4610、9540cm3に 達 した と推定 され た。 この推定結果 は4品 種で も生 殖生長 に移行 しな ければ高い年間一 次生産が行われ た ことを強 く示唆 して いる。

合衆 国 にお ける多 くの栽培 品種 は短 日性で12.5時 間以下 の 日長で 生殖生長 を始 め る こと が知 られて いる(文 献3)。12.5時 間 の 日長 は栽培 を行 った平塚 市近郊 で は九月初旬 の 日 長に相 当す る。本研 究 の様 々な地域 か ら収集 した品種で は開花 開始時期 は7月 初 旬 よ り 10月 中旬 まで品種 によ り大 き く異 な っていた(図4)。 青皮1号 、青皮2号 、 青皮3号 、青 皮5号 で は、7月 中旬 に開花が始 ま って いた。それ以外の8品 種 で も148日 以降 に遅れ て開 花 が認 め られ、171日 以降落葉が始 まってい る。青皮1号 、青皮2号 、 青皮3号 、 青皮5号 の

開花 ・結 実の様子 か ら、そ の他 の8品 種で は生殖生長への移 行が遅 く、茎 体積 の増加 が停 止す る前 に環 境 の悪化 によ り枯死 した ことが類推 される。

ケナ フの年 間 の年 間一次生産 は、生育期 間 中の各時点 にお け る一次生 産の総和 である。

ケナ フの高 い・一次 生産が どのよ うに して達 成 されて いるか を検討す るため には、先ず 、ケ ナ フが生育期 間 のいつ、 どれ だけの一次 生産 が行 うか を把握す る必要が あ る。各時期 の一 次生産 を詳 し く検討 す るため、月毎の一一次生産量 を茎体積 の増加量 か ら検 討 した(図7)。

.・/.種 の各品種 の茎体積 は、Hα ㎜bfnu3種 の品種 に比較 して、6〜9月 の増 加が小 さく、 さ らに、10月 には急速 に低下 して いる。一方、H.Gannabinus種 の各品種 の 茎体積 は、6〜9月 に時 間 とともに加速度 的 に増加 した。青皮1号 、青皮2号 、青皮3号 、青 皮5号 では、10月 には茎体積 の増加が著 し く低下 したが、その他 の品種 では10月 に も9月 に匹敵す る高 い茎体 積 の増加 が維 持 された。青皮1号 、青皮2号 、青皮3号 、青皮5号 に比 べて、その他 の8品 種 に高い年 間一次 生産 が認め られたの は、 高い一次 生産が枯死直 前 の 10月 まで維持 された ことによ ると考 え られ る。

植物の一次生 産 は、生物の大 きさ(生 物量:B)と 生物量 当た りの一次生産速度(相 対一次生産速 度:r)の 積 で決定 され る。

dB/dt=B・r

(1)

(9)

この た め 、 生 物 量 が 大 き けれ ば 大 き い程 、 相 対 一一次 生 産 速 度 が 速 け れ ば速 い程 、 生 物 量 の 増 加 速 度(一 次 生産 速 度:dB/dt)が 大 き くな る 。H.cannabinus種 の 一 次 生 産 がBとr

に よ り どの よ う に支 え られ て い るか を検 討 す る た め 、 茎 体 積 をBの 指 標 と してrの 時 間変 化 を解 析 した 。 式(1)よ り、rに 変 化 が 認 め られ な い よ うな 短 い期 間 で は 生物 量Bは 、測 定 開始 時 の 生 物 量 をBo、 測 定 開始 か らの時 間 をtと して 、

B‑Bo*ert

す な わ ち 、

1n(B/Bo)嵩rt (2)

と表 せ る。Y軸 に1n(B/B6)、X軸 にtを と りグ ラ フ を描 く と、(2)よ り、

r=1n(B/Bo)/t=y/x

とな る こ とか ら、rは 時 間tに お け る 時 間 当た りの1n(B/B6)の 変 化 、す な わ ち 、 曲 線(2)の 傾 き と して 与 え られ る。 この グ ラ フ を用 いて 相 対 一 次 生 産 速 度rの 時 間 変化 を検 討 した(図 8)0

実 験 に用 い たH.Gannabinus種12品 種 とH.sabdari● 舵 種3品 種 は 、相 対 一 次 生 産 速 度(r) の変 化 に よ り3型 に分 け る こ とが で き る。 青皮1号 、 青 皮2号 、 青 皮3号 、 青 皮5号 以 外 のH.

Gannabinus種 の8品 種(図8a)(Type1)と 、Hαmnabfnu5種 の青 皮1号 、 青皮2号 、 青 皮3号 、 青 皮5号 の4品 種(図7b)(Type2)、 さ らに 、H.sabdarlffa種(図8c)

(Type3)で あ る 。 各 型 ご とに㎞(B/B6)の 平 均 を求 め 比 較 す る とそ の違 い は 明 瞭 で あ る (図8d)。H、cannabinus種 のType1とTソpe2は 、 播 種 後78日 、8月 にな る まで は ほ ぼ 完 全 に一致 して お り、ln(B/Bd)は 直 線 的 に 増 加 した 。 これ はH.cannabinus種 のす べ て

の 品種 の 茎体 積 が 一 定 のrで 加 速 度 的 に増 加 して い る こ と を示 す 。 これ に対 して 、H.

・・/・ .一 ・'は 、 播 種 後50〜64日 の㎞(B/Bo)の 上 昇 が 遅 く、そ の 後 、 急 速 に 上 昇 し、 播 種後78日 にType2に 追 い付 い た 。Hsabdaロ ●舵 種 はH.Gannabinus種 に比 べ て 播 種 後50〜64日 のrが 小 さ く、 そ の後 大 きか った(図8e)。 播 種 後78日 のTソpe1〜3の 茎 体

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積 は 播 種 後50日 の茎 体 積 の 約150倍 に達 して い る。 そ の後 、 いず れ の 型 も曲 線 の 傾 き が緩 や か に な りrが 低 下 した(図8d、e)。 生 殖 生 長 に移 行 したType2のrは 最 も急 に低 下 し、

播 種 後155日 以 降 とな った 。 播 種 後85日 か ら92日 の期 間H.sabdari.ffa種 のType3は

Type2に 比 べ て や や 高 いrを 維 持 す る が 、 そ の後 、T》pe3のrはType2と ほ ぼ 同 じ様 に 低 下 した 。Type1の 各 品 種 のrに も時 間 と と も に 低 下 は認 め られ る が 、Type2、Tンpe3のrと 比 較 して 低 下 は緩 や か で あ り、 枯 死 す る 直 前 ま で0に な らな か っ た 。

Type2とType3は ほ ぼ 同 じよ うなrの 変 化 を示 す が 、 一 次 生 産 には 大 き な違 い が 認 め ら れ た 。 これ は播 種 後50日 にお け る 、 生 物 量Boに 大 きな 違 いが あ っ た た め と考 え られ る。

H.sabdariffa種Type3の 茎 体 積 は平 均0.6cm3と で あ った の に対 し、H,cannabinus種 Type2の 茎 体 積 が播 種 後50日 時 点 で 平 均1.3cm3で2.2倍 で あ っ た。 これ は、 播 種 後50〜

64日 のrが 大 きか っ たH.Gannabinus種Type2で は 、播 種 後50日 以 前 に もHsabd痂 ヨ種 Type3と 比 較 してrが 大 き か った た め と推 定 され る。Boの 違 い のた め 、 播 種 後78日 ま で の 28日 間 で 茎体 積 が 同 じよ う に播 種 後50日 の150倍 に 達 した に もか か わ らず 、H.

α㎜ab伽 鍾 恥e2の 体 積 の 増 加 量}ま平 均195cm3で 、Hsa図 ㎞ 瓶獅e3の 平 均 87cm3の224%に 達 した。Tシpe2と'1̀ype3の 茎 体 積 増 加 量 の大 き な 違 い は 、Type2の 播 種 後64日 ま で の 高 いrと 、そ れ に伴 い播 種 後50日 の生 物 量Boが 大 きか っ た こ とが 原 因 で あ

る と考 え られ る。

また 、Type1とTソpe2は 、Boと 播 種 後78日 まで のrに は違 い が認 め られ な い に も 関わ ら ず 、 一 次 生 産 に は大 き な違 い が 認 め られ た 。 特 に、Tゾpe1の 品種 で は10月 に 平 均 で 全 茎 体 積 増 加 量 の35%も の 増加 を示 した に もか か わ らず 、Type2の 各 品 種 は平 均 で4.6%の 増 加 しか 示 さ な か っ た こ とは 、 両0の 茎 体 積 増 加 量 に 大 き な差 を引 き起 こ した 。 播 種 後 78日 以 降 にはTypelのrに も低 下 が 認 め られ 、10月 のrが6月 のrの6.1%ま で低 下 して い る 。 そ れ に も関 わ らず 、10月 に茎体 積 が 大 き く増 加 した の は 、 この 時期 、 播 種 後162日 の時 点 で 茎 体 積 が 播 種 後50日 の 平 均3700倍 に 達 して お り、低 下 したrで も生 物 量Bと の 積 で あ る 一 次 生 産 は 大 き く、 茎 体 積 の大 き な増 加 を 引 き起 こ した た め で あ る と考 え られ る。 生 物 量 が 極 め て大 き い この 時 期 にわ ず か で もrを 維 持 す る こ と は 、年 間 一 次 生 産 を大 き くす る主 要 因 の一 つ とな っ て い た 。

本 研 究 の結 果 は 、 ケナ フ(H.Gannabinus)の うち 、 晩秋 まで 種 子 生 産 を殆 ど行 わ な い、 い わ ゆ る晩 成 の 品 種 が 、熱 帯 雨 林 の一 年 の 生産 量 に 匹 敵 す る乾 重 量 の 植 物 体 を わず か

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160日 の内 に作 り出 す こ と を明 らか に した 。 様 々な ケ ナ フ品種 の 中で も、 これ らの 品種 を 選 択 栽 培 す る こ とが 日本 の 気候 条 件 下 で高 いパ ル プ生 産 を達 成 す るた め に重 要 で あ る こ と

が本 研 究 によ り明 らか で あ る。 ま た、 この高 い̲̲̲.次生 産 に は、5〜7月 の相 対 一 次 生 産 速 度 が 高 い ばか りで な く、相 対 一 次 生産 速 度 が 低 下 す る10月 に も0次 生 産速 度 を維 持 し、

この時 期 の巨 大 な 植 物 体 で̲̲̲.次生 産 を行 う こ とが 重 要 で あ っ た。(1)5〜7月 の相 対 高 い 一次 生産 速 度 と(2)8〜10月 の 一 次 生産 速 度 の維 持 機 構 を検 討 す る こ とが 、H.

α2㎜abfロu5種 の 高 い年 間一 次 生 産 を解 明 し、 さ らに効 率 的 なパ ル プ生 産 を行 うた め に最 も重要 な 問題 で あ る こ とが 本研 究 によ り示 さ れ た 。

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表1.実 験 に用 い た ケ ナ フ品種 と種 名 、 原 産 地

品種名 種名 原産国

Kho皿Kean50 KaewYai NonSoon2

青 皮1号 青 皮21号 青 皮3号 青 皮5号 青 皮4号 KhonKean60

Cuba Everg鰍de341

飼 料 用 bd血 T血 ㎜92

Whitten

紐{励 ㎝5鋤d短 伽L 班 鵬5励diL

紐 わば5㎝5舶d㎞ 漁L

班6釣oロ5c繊 ㎜h血usL.

/h:ll11/血 贋L 班h㎞c鋤 鵬6血 贋L

紐h㎞c曲 斑L

紐6㎞c鋤 鵬6血 鵬L l磁6f5㎝5c舳 醒86血鵬L 紐 扉5㎝5c鋤 鵬b血usL.

班 扉5膠α5c組 伽 ム血 鵬L

班 伍5㎝r繊 四rL

Hibi'sc池5c誕/11伽5L Hih伽5c舳 臨8己血 鵬L l田{脇5c舳 ㎎61血碍L

Tha皿 細d Tha並a釦d Tha皿 組d

Thdlan4

Cbba U.S.A.

U.S.A.

Taiwa且 U.S.A.

1

(13)

表2.各 品種 の最大 草高 と播種 後185日 の乾燥重 量

品種名

草高(㎝) 最終全茎乾重 量(g)

KbonKean50 294 449

KaewYai

.1

319

NonSooa2 233 537

青皮1号

350 516

青皮2号

361 674

青皮3号

319 417

青皮5号

393

青皮4号

390

!.:

KhonKean60 389 9&4

1・ ・1. 971

Er㎎mde541 348 1054

飼料用

332 851

355 1073

T血 ㎜92 411 1020

Wh㎞

392 979

(14)

文 献

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参照

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