北山放牧地における水および土壌のミネラル濃度
著者
水野 速人, 吉原 佑, 佐藤 衆介, 木村 和彦, 田中
繁史, 小倉 振一郎
雑誌名
複合生態フィールド教育研究センター報告
巻
28
ページ
7-11
発行年
2013-03
URL
http://hdl.handle.net/10097/00121505
センタ一報告28: 7-11 (2013) 7
北山放牧地における水および土壌のミネラル濃度
水 野 速 人 1.吉 原 佑1.佐 藤 衆 介l・ 木 村 和 彦2・ 田 中 繁 史3・ 小 倉 振 一 部 l
Mineral concentr就ionsofwater and soil in Kitayama grazing area
Hayato MIZUNO¥ Yu YOSHIHARA¥ Shusuke SAT01
，
Kazuhiko KIMURA三
ShigeおmiTANAKA3 and Shin-ichiro OGURA1キ ー ワ ー ド : 植 物 ， 土 壌 ， 放 牧 地，* ， ミ ネ ラ ル 緒 言 草食家畜を健全に飼養し， を行う上で，家畜の 養分摂取を把接することは重要である (Gringset a，.l 1996)。 中でもミネラノレは，他の栄養素と比較して婆求量が少ない ものの，欠乏すると生産性に大きな影響を及ぼし，逆に， 過剰j摂取は中毒症を発生する場合がある(扇元ら， 2006; 農業・食品産業技術総合研究機構， 2006; 2008)。例えば， 乳牛の分娩前後にカルシウム (Ca)不足が生じると乳熱が 発生する (Litt1edikeand Goff， 1987)。また，新生子牛でセ レン (Se)が不足すると白筋症の発症リスクが高まる(佐々 木， 1998)。 放牧下では，舎飼下にくらべ家畜の養分摂取の制御が圏 難である。植物中ミネラル含量は植物穏間で、大きく兵なる ため(農業・食品産業技術総合研究機構， 2009;水野ら， 2012)，家畜のミネラノレ摂取と利用は放牧地の植物に大き な影響を受ける (Ohlsonand Staaland， 2001)。すでに筆者ら は，横物多様性の呉なる放牧地に肉用牛を定置放牧し，多 様性の高い牧誌ではウシ血中ミネラノレ濃度およびバランス が良好に保たれることを示した(水野ら， 2011; 2012 ; Mizuno et a，.l2012)。植物のミネラノレ含量は土壌中ミネラノレ に大きな影響を受けるため(山根ら， 1989)，放牧地 土壌のミネラルを知ることは重要である。また，放牧家畜 は植物だけではなく， 7.k(Weir， 1972) や土壌 (K1einand Thing， 1989 ; Weir， 1972 ;北原， 2005) も摂取すると考えら れるため，これらのミネラル総成も陪時に知る必要がある。 そこで本研究では，既報(水野ら， 2011) で供試した植 生の異なる3つの放牧草地の飲水および土壌のミネラル濃 度について検討した。 材料と方法 放牧地 鵠査は東北大学大学院農学研究科
F
付属接合生態フィーノレ ド教育研究センター複合陵域システム部(宮城県大崎市鳴 子温泉)北山地区(北緯38'46'32.8ぺ 東 経 140'44'32.3つ
の六角牧豆，大尺牧区，および梨の水平牧区の3つの牧区 で行われた。六角牧区では，人工草地 (3.2ha) を試験用 放牧地として用い，林地を含めなかった。一方，大尺牧区 は人工草地 (3.1ha) と林地 (16.9ha) を，梨の水平牧区 は改良野草池(1.6ha) と林地 (59.4ha) を，あわせて l つの牧院として用いた。本調査を実施した2010年には， 日 本 短 角 種 成 牛 ( 放 牧 開 始 時 :2.2土 0.5歳， 367とご 102 kg) が，六角牧思および大尺牧尽に各 8頭，梨の木王手牧区 に 6頭放牧された。飲水場として，六角牧思および大尺牧 区では水槽を設け，陪じ井戸から水をポンプで汲み上げて 利用した。梨の*平牧症では牧匹内を流れる沢を7.k場とし て利用した。施肥として，六角牧区，大尺牧区および梨の *平牧区の草地部にLP100および苦土入り燐加安 16号が 散布された(表1)。 1.放牧地の年間施肥量および10a当たりの施杷成分量 生存期施肥最 (kg) 牧区 LP100 六角 530 大尺 70 梨の木平 140 1東北大学大学説農学研究科陸園生態学分野 2宮城大学食産業学部ファームビジネス学科 苦土入り 燐加安 16号 260 40 80 3東北大学大学説農学研究科附属顎合生態フィーノレド教育研究センター 施肥成分量 (kg/10a) N P ζE 2.1 0.5 0.5 1.0 0.3 0.3 0.4 0.1 0.18 センタ一報告第 28号 (2013) 水のミネラル分析 水 の 採 取 は 2010年7月 23日， 8月 613， 8月 20日， 9 月 2日， 9月 1513，10月 413および 10月 1413に行われた。 採取悶の天候はすべて，晴れまたは曇りであった。採取に はプラスチック製広口瓶 (100m1，商品名アイボーイ)を 5%硝較に 12時間浸演し，蒸留水で、洗浄したものを使用し た 。 各 牧 区 の 飲 水 場 か ら 300m1の水を採取し， GLASS MICROFIBRE FILTERS (Whatman⑧)でろ過後， 200 m1に は濃硝酸を 2 %添加し，残り 100m1は無添加のまま，広 口瓶に入れて分析時まで40 Cで保存した。分析項目として， ナトリウム (Na)，マグネシウム (Mg)，硫酸 (S04)，塩 素 (C1)，カリウム (K)，カノレ、ンウム (Ca)，マンガン (Mn)， 鉄 (Fe)，コバルト (Co)，錦 (Cu) お よ び 亜 鉛 (Zn) 濃 度を測定した。 Na，Mg， Kおよび Ca濃度は原子吸光光度法， Mn， Fe， Co， Cuおよび Zn濃度は ICP-MS，C1および S04 濃度はイオンクロマトグラフィーを用いてそれぞれ分析し た。原子吸光光度法は，濃硝酸添加サンプルに干渉抑制剤 としてストロンチウム (Sr) を添加し，原子吸光光度計 (AA-280FS， Varian Japan⑧)で測定した。 ICP-MSは濃硝 酸添加サンプノレに内部標準としてインジウム(In) を添加 し， ELAN-DRC， PerkinE1mer'⑧で測定した。イオンクロマ トグラフィーには無添加サンプノレを用い，イオンクロマト グラフィー装置(IC-20，DIONEX勺と詮イオン分離カラム (Sト90E， SHODEX)を使用して行った。なお，溶離液は1.8 m M Na2CO/1.7 m M NaHC03とした。 土壌中のミネラル分析 土壌の採取は 2010年7}j23日および 10月 初 日 に 行 わ れた。採取日の天候はいずれも晴れまたは曇りであった。 大尺牧区および梨の木平牧区では草地部で4ヶ所および林 地部で4ヶ所の計 8ヶ月号，六角牧区では林地が存在しない ため草地部のみ4ヶ所で採取した。表層のリターを除去し， 縦 10cm X横 5cm X深さ 5cmの土壌を 2サンプル採取し， 風乾後，以下の分析に供した。分析項目として， Cu， Zn， Mn，有効態 P，交換性K，交換性 Mg，交換性 Ca，Fe， Se， Co， Na， C1， S04濃度および pHを測定した。土壌の Cu， Zn， Mn，有効態、 P，交換性
K
，交換性描g，交換性 Ca濃度 および pHは十勝農業協陪組合連合会農産化学研究所に分 析を依頼した。 Na，Co， Feおよび Se濃産は 2 %硝酸溶液 で抽出し ICP-MSを用いて分析した。 C1および S04濃度は 蒸留水で抽出した後，イオンクロマトグラフィーを用いて 分析した。 ICP-MSおよびイオンクロマトグラフィーの分 析条件は水分析と同様であった。結 果
飲水中のミネラノレ濃度は，いずれの成分においてもきわ め て 低 か っ た ( 表 2)0 Na， Mg， Kお よ び Caは， 7月 23 日-9月 2日の伎にくらべ， 9月 15日にすべての牧匹で濃 度の低下が認められた。六角牧誌では他の牧区にくらべ， Mnおよび Feの平均濃度が高く， Cuの平均濃度が低かった。 大尺牧庄では， Zn濃度が 9月 15日以降に上昇した。また 梨の木平牧匿では， Mg，K
， Caの平均濃度が他の牧区に くらべ抵かった。放牧牛の推定飲水量を 17e;頭/日 (Mc-Dowell，1985)として推定した，飲水由来ミネラル摂取量(表 3) は，いずれの成分においても要求量の 1%以下で、あった。 土壌中ミネラノレ含量は採取地点掃の変動が大きく，多く の分析項毘で標準偏差が高い値となった(表 4)0 pHはす べての牧区で 4.7-4.8と低く，酸性土壌であった。六角牧 区では他の牧区にくらべ有効態Pが含量が高く，初夏およ び初秋いずれにおいても基準値を超えていたが，一方で交 換性 Mgおよび抗n含量は低く，初夏および初秋いずれに おいても基準値を下回った。大尺牧区および梨の木平牧区 では，六角牧区にくらべ Mn含量が高く，初夏および初秋 いずれにおいても基準値の範囲内であった。また，抗n含 量は草地にくらべ林地で、高かった。交換性 Caおよび Cu含 量は，いずれの牧監においても基準値にくらべ低く，それ ぞれ 22.2-93.8ppmおよび 0.1ppmであった。考 察
71<に含まれるミネラノレは微量であり，反努動物は飲水に よって要求量を満たすことはできない (McDowell， 1985)。 本研究においても，水に含まれるミネラノレ濃度はきわめて 低かったことから(表 2および 3)，放牧牛のミネラノレ摂取 に飲水はほとんど寄与していないと考えられる。水源が罰 じ大尺牧区と六角牧区において Mn，Fe， Cu， Zn等の濃度 が大きく異なった原因は不明だが，梨の木平牧区で Mg，K および Ca濃度が他牧区にくらべ低かったのは，水源が異 なっていたことが一つの要因として考えられる。また， 9 月 15日に認められた Na，Mg，K
および Ca濃度の低下は， 9月 11日 -9月 14日の降雨が原盤と考えられる。 土壌のミネラル濃度は，採取地点開の変動が大きかった が，牧区間で違いが認められた。まず，六角牧豆では他の 牧区にくらべ有効態Pが高かった(表4)。六角牧院は他の 牧草にくらべPの施肥量が多く(表1)，その影響が表れた と考えられる。また，土壌中 Mn含量は草地より林地で高 かった。北山放牧地に生育する植物の Mn含量は，草地の 牧草にくらべ林地の木本類で高いことが明らかになってい るが (Mizunoet a 2，.l 012)，林地部の土壌中 Mn含量が高かっ たことに由来した可能性がある。また，草地部の土壌中 前nおよび Mg含量は，六角牧匿にくらべ大尺牧伍および 梨の木平牧区で含量が高く，かっ採取地点聞の変動が大き かった。本研究で供試した大尺牧区および梨の木平牧区は 六角牧区にくらべ地形の起伏が激しく斜面方位が多様で あったことから，これらの地形的要因が土壌中の養分分布 に偏りを生じさせ(倉島， 1980)， ミネラノレ含量の変動を もたらしたと推察される。水野ほか:放牧地における水と土壌のミネラノレ濃度 9 表 2. 飲水場から採取された水のミネラノレ濃度. Na (ppm) 六角 大尺 梨の木平 Mg (ppm) 六角 大尺 梨の木平 S04 (ppm) 六角 大尺 梨の木平 Cl (ppm) 六角 大尺 梨の木平 K(ppm) 六角 大尺 梨の木平 Ca (ppm) 六角 大尺 梨の木王手 Mn (Ppb) 六角 大尺 梨の木平 Fe (Ppb) 六角 大尺 梨の木平 Co (Ppb) 六角 大尺 梨の木平 Cu (Ppb) 六角 大尺 梨の*平 Zn (ppb) 六角 大尺 梨の木平 7/23 6.8 6.7 4.7 1.6 1.5 0.9 1.2 1.4 1.5 4.1 3.8 4.3 2.5 2.5 1.0 5.6 7.2 2.2 25.7 1.5 1.6 145.0 18.1 23.2 0.1 0.0 0.0 0.4 6.1 4.7 91.7 39.2 37.4 u w 一 日
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表3.ウシの飲水由来ミネラノレ摂取量1) Na (mg) Mg (mg) S04 (mg) CI (mg) K (mg) Ca (mg) Mn (!lg) Fe (!lg) Co (!lg) Cu (mg) Zn (!lg) 103.1 25.2 25.1 72.5 39.2 87.8 206.9 1929.7 0.5 4.5 653.4 六角 大 尺 90.5 21.6 19.0 52.6 31.6 87.1 26.5 251.7 0.2 70.4 1274.3 梨 の 木 平 要 求 量2) 3816 3180 同6360 -15900 69.5 14.0 22.7 62.8 14.5 34.6 35.4 421.3 3.7 122.0 807.5 5088 -9540 31800 -44520 127200 318000 445.2 25440 127000 22000 山318000 -636000 吋69ヲ6 同63600 -254400 1)ウシの飲水量を lH/頭/お (McDowell，1ヲ85)として算出. 2)日本飼養標準肉用牛 (2008) 350 kg育成肉用維牛の要求量.n u i センタ一報告第28号 (2013) 表 4.各牧豆の土壌中ミネラノレ含量. 六角 林地部 草地音s 大尺 草地部 林主l訪日 梨の*王手 基準1) 主主地部 平 均 標 準 偏 差 平 均 標 準 偏 差 平 均 標 準 備 楚 平 均 標 準 偏 差 平 均 標 準 偏 羨 7月 23S pH 4.65 0.24 Na (mg/l00g) 2.13 0.91 交 換 性Mg (mgIlOOg) 7.35 1.08 有効態P(mg/IOOg) 64.03 32.43 804 (mg/l00g) 2.86 0.23 CI(mg/l00g) 1.28 0.57 交換性K (mg/l00g) 12.30 2.38 交換性Ca(mg/IOOg) 23.80 3.15 Mn (ppm) 10.96 7.00 Fe (mglIOOg) 3.22 2.22 Co (ppm) 0.14 0.06 C祖 (ppm) 0.06 0.03 Zn (ppm) 3.00 1.16 Se(ppb) 0.03 0.01 10jj26臼 pH 4.78 0.31 Na (mgll00g) 1.04 0.28 交換性Mg (mg/IOOg) 8.90 6.99 有 効 態P (mg/l00g) 58.20 32.46 804 (mglIOOg) 2.00 0.41 CI(mgIlOOg) 1.13 0.38 交換性K(mg/IOOg) 8.85 0.76 交換性Ca(mg/IOOg) 48.73 69.27 M訂 (ppm) 13.67 24.60 Fe(mgIlOOg) 8.58 5.82 Co (ppm) 0.13 0.07 Cu(ppm) 0.05 0.02 Zn (ppm) 3.11 0.87
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(ppb) 0.05 0.02 1) 北海道農政部 (2010)より引用. ウ 向 r b ハ U ハ u t i A 咋 勺 3 1 1 m / 1 1 ぷ U 勺 J 弓 311A ウ M ' i o J A U Q O つ ω ハ U Q O 勺 / ウ ム ハ U n u 吋3 n v -a ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0 0 9 3 0 0 9 2 7 0 0 0 2 0 2 5 0 0 A 咋 州 、 d o o m h o O 弓 3 弓 u Q J O O つ 旬 11rb 今 3 勺 J 4 曇 4 5 d u n υ ζ O ぷ U A Y 巧 / ぷ U フ M I i o o ハ U . . . . . . . . ， ...• 4 1 3 4 ・ 3 1 1 1 0 6 0 0 0 8 0 1 2 5 1 i n y o o o o つ -Q ノ ハ U ハ U 弓 J f O戸 、
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漬物を採食するすることで， ミネラノレの欠乏リスクを 抑制できる可能性がある。71<野ほか放牧地における水と土壌のミネラノレ濃度 11 言語 辞 放牧地の設置と管理にご助カとご、助言を賜った，東北大 学大学院農学研究科
F
付属棲合生態フィーノレド教育研究セン ター渋谷焼一氏および千葉 孝氏に深く感謝申し上げる。要 約
放牧地のミネラノレ環境は家畜の健全性と健康伎に大きな を及ぼす。そこで本研究では，六角牧豆(人工草地)， 大尺牧区(人工草地十林地)および梨の木平牧亙(改良野 草地十林地)の土壌および飲水のミネラノレ濃度について検 討した。欽水に含まれるミネラル濃度は，いずれの成分に おいてもきわめて低く，欽水によるウシの推定ミネラノレ摂 取量は，要求量の1 %未満だった。土壌では交換性Caお よびCu濃度がすべての地点で基準値よりも低かった。六 角牧尽にくらべ大尺牧匹および梨の木平牧iKでは，土壌中 MnおよびMg含量の地点間変動が大きく，平均含量が高 かった。また， Mn合最は草地にくらべ林地で、高かった。 これらの結果は地形や施肥等の違いによると考えられる。 このような土壌中ミネラノレの地点間差異は，織物中ミネラ と関係があると考えられるため，多様な地形および 植生下では，放牧家畜はミネラノレ含量の異なる多様な植物 を採食するすることで， ミネラノレの欠乏リスクを抑制でき る可能性がある。 引用文献 宏・建石繁明・馬場多久男 (1988)信州高原に自生 する牧野草中の微量元素濃度に関する研究.1.浅間，八ヶ 岳高原および伊那渓谷地帯の野草やの濃度分布.信州大 学環境科学論集， 10:86-103. Grings E. E.， Haferkamp M. R.， HeitschmidtR. K.and Karl M. G. (1996) Mineral dynamics in forages of the northem great plains.Journal of Range Management， 49:234吋240. 北海道農政部 (2010)北海道施肥ガイド2010，pp.1-235. 北原理作・小松輝幸・増子孝義 (2005)エゾシカの鮪選択 とミネラノレ要求性.プロ・ナトゥーラ・ファンド第14 期助成成果報告書， pp.85-94. K1ein D. R. and Thing狂.(1989) Chemical elements in minerallicks and associated muskoxen feces in Jameson Land， north -east Greeぉland.Canadian Journal ofZoology，67:1092-1095.
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