イ
ネ 科 牧 草
根
の物
理 的 な
機 能
に
関 す る
研
究
1
， 根
系分
布 と根
の力 学 的 強 度
に つ い て o小
林
裕
志
北 里大学 畜 産 学 部 （青 森 県 十 和 田 市 ） 4 緒 言 豊 富 な 繊 維 根 群を有 する イ ネ科 牧 草類が 土壌 侵 蝕の抑 制に有 利であ るこ と は経 験 的に良く知ら れて お り， 土 壌 保全を 目的と し たの り面 緑 化工 法や草 生 栽 培 法 などに各 種の イ ネ科 牧 草が しばしば 利 用 さ れて い る6）。 これ は， イ ネ 科牧 草の 根系拡 大と い う生 態 的 な 作用 が 土 壌の側からみると根 圏土壌の緊 縛 化促進に結びつ く た めと推 測で き る が，
こ の ような観 点か ら牧 草 根を と ら え た研 究は ほ と ん どなさ れて いない。 本 課 題にお ける一
連の研 究は，
家畜の飼料である牧草 根が有す る培地に対す る物哩的 な 機 能を考 察し，
土壌保 全の面か ら みた牧草栽 培の有利 性を論 ずる基礎資 料を 得 ようとする もの であ る。
本 報で は，
数 種の イ ネ科牧 草を供し，
生育令に よ る根 の形 態 変 化 を 検 討 する と ともに， 個々 の根につ い て その 刀学 的 強 度を考 察 する。
これ は，
無 数の繊 維根が根 群と な・
っ
て土壌中に貫入 し，
草 体を保 定 する とと もに土 壌 を 緊 縛 化 する わけであるか ら，
その素 材となる個々 の根の 力 学 的 強 度を知ろ う とするもの で ある。
本 報の要 旨の一
部は， 日本草地学会 第 27 回 発 表 会 （1974 年 4月 ）に お い て口頭で報告 し た。 材 料お よ び方法 供 試 草およ び 栽 培 方 法 イ タ リ ア ン ライ グラ ス （以 下 It と略記），
チ モ シー
（Ti），
オー
チ ャー
ドグラ ス （Or
），
ケ ンタ ッ キー
31 フェ
ス ク （K31
）の 4草 種を供 試し た。
北里 大学附 属 牧場の一
一
一
画に お い て2
×3
×0．5
（深）m の 枠 試験地を草 種別 お よ び採取時 期 別に設 定 し，
枠内は各 個 体の根 群が相 互に影響し ない よ う に生育令 に あ わ せ 30−“
50 cm2 に仕 切 っ た。 培地条件はIt
につ い ては黒ボ ク土 壌と川 砂と を 重量比で 1：1 に混合した砂 耕 栽 培 と し， 残 り3
草 種につい て は黒ボク土壌の みの 培地 と し た。 施 肥量は，
N32，
P20s25，
K2043
gr／rn2 を2
回に分 施 し た。 播 種は各仕 切内 5〜
10 粒点 播し生 育 状況 な どか ら最 終 的に 1個 体まで間 引い た。
試 験 方 法 根の形 態 調 査は，
4 週令毎に 24 週令ま で実施し た。
供 試個体の根 群 を 水 洗し土 壌 を 分 離 し た 後，
過 剰 水 分を除いた生 根の状 態で根 数・
根 長t 根 径 な ど を測定 した。
但 し， 根 長 は 茎部か ら 5cm 毎に区 分 し その区 分 内にお け る該 当本数を か ぞ え ることで 表現 し， 根径は投 影 器に よ る拡大像をマ イ クロ メー
ター
で計測す ることよ り求めた。
根の力 学 的 強度 は， 根 を上 下に ひ っ ぱっ て切 断 する際の最大 抵 抗 値 を 測 定しこれ を根の抗 張 力 と した。
測 定には 繊 維 な どの強 度 測 定に使用 され てに｝non
−
clutch metor ；drive speed 10−
30mm ／min．
balance
weight ；capacity 10， 5and 2 kg
．
｛3｝ drive rod
幽 spring chuck （applied with soft rubber
packing ＞
［5｝ testing root
Japanese Society of Grassland Science
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Japanese Sooiety of Grassland Soienoe
136
日 本 草 地 学 会 誌 第 23 巻 第 2 号 （1977） い る シ ョ ッ パー
型 引 張 試 験 機 を 改 良 して供用 し た （Fig．
1）。 これ は， 牧 草根とい う軟 弱 な不定 型 物を ひっ ぱ る た め に，
特に根の “つ か み部” に改 良を 加 え た も の で あ る。
す なわ ち，
根をつ かむ部 分が圓 定し た もの である と 供試根は その個所で切 断 し真の抗張 力 値が得 られ ない の で，
供試根の太さに応 じて圧着力が 調節で き る“
っ か み 部”
を改 良した。
本 機に よ り草 種 別・
生 育 令 別お よび 根 の部 分 別におけ る抗 張 力 を の形 態 調 査と併 行しながら 計測した。
なお， 本報において根 と表 現して い る もの は特に断わ り ない 限りすべ て不 定根 （adventitious root ＞である。
結
果お よ び考察
1．
根 長分布および 根 径につ いて一
個 体の根 長 分 布 を 生 育 令 毎にみ たのが Fig．
2
であ る。
こ れ は エt の場合で あ る が，8週令以降は根 群が ある 特定 範囲に集 中し て く る傾 向が うか が わ れ， 特に 16 週 令以降で これが 顕 著にあ ら わ れて い る。 た とえ ば 20 週 令で は 20〜
25cm，
24 週 令で 10〜
15 cm の範 囲であ る。
ま た，Ti ・Or ・K31
にっ いて は 28 週 令の 結 果 を示 し た が （Fig．
3），
これ らの草種におい て も It と同様 に各々 ある範 囲に根 長 が集中 して おり， そこ に集中した根の全 根数に占め る割合はい ずれ の場合も30〜
40％で あっ た。
そこ で著 者は，
こ の 区 分 内に存 在 する根 群を その個 体 に おける 主流 根 群グルー
プと称 することにする。 たとえ ば，
Itの 場 合 20〜
25 cm （20 週 令 ），
Or で 10〜
15 cm，
Ti で 20〜
25 cm ， K31 で 15〜
20 cm （各々 28 週 令 ） の範 囲に存在する根が 主流 根 群グルー
プに該当する。
mean number of r。 ・ts per individual
O 20 40 60 80
一
般に根の 発 達は培地の環境 条 件によ っ て かな り様 相 を異に し， 同一
草 種で あっ て も その根 系 分布が変化 する こと は 広 く認 識 さ れて い るD。一
方，
本 試 験の ように 個 々の根の特 性に関して試 験 する場 合に，
無 数の ひげ 根か ら成 り立つ 根 群の 中か ら どの根 を供 試 するか は最 初に考 えな け れ ば な ら ない 問 題で あ ろ う。
以 下の試 験では，
い ずれの草種に あっ て も主 流 根 群が 認 め られた と ころか ら 主 流根 群を構成 して いた根を供 し た。 さ て，
根 径につ い て は，
根の基部か ら根端ま でを 3等 分し た，
上・
中・
下 部にお い て計 ｝貝llし た （Table 1）。
It
の場 合は，
生 育 令に よ る根 径の増 加は上・
中・
下部いず Table 1．
Diameter of adventitious root（um ；mean ±S
，
E．
）n＝
20 speciesgrowthperiod part of root uppe 「 middle10wer Ita Or．
．
工
1
．
．
．
『
K31 weeks 4 8 12 16 20 麗 28．
．
．
．
？
．
e
．
．
．
．
、
．
．
讐
一
．
461：ヒ32536 ±22623 ±13531 ±16576 ±16521 ±13518 ±37650 ±19620 ±35 496土24572 ±31619 ±34501 ±14596 ±20520 ±13589 ±28668 ±16573 ±47 522±23519 ±29572 ±40476 ±16498 ±21384 ±28546 ±26569 ±20482 ±44〔Notes 〕 Ita；Italian ryegrass
Or；orchardgrass
Ti；timQthy
K31 ；
Kentucky
31fescue
10
mean number of roets per individual
O 20 40 60 80 100 10
“
＼
丶
1
＼
lr
八
・2”
24−
weeks 50 cm ［1
Fig
．
2．
Transition of root length distribution throughout period of growth （Italian ryegraSS ）／
忌
2°／
’
＼
，
1Z
／
”
一
／
急
1
／
／
／
旅
／
γ
20，
！
．
」
・
．
’
°1
°
1
°
ー
●
1
°
30 40 ぢ 。 旨 ｝ 。 毫 b。 唱【
50 60’
丶ミ
ミ 丶．
＼
W
「cha 「dg「aSS．
〉
・
幾
！嬬
＿。
／
／
二
／
／
Fig
．
3．
Distribution of root length at a 28−
week period of growth （orchardgrass ， timQthy and kentucky 31）D
e ≧ れの 部 分において も 認め ら れず約 400
−・
600
，
um の値を 得た。 ま た，28
週 令でみたOr ・Ti 。K31
の 根 径にお い て も，
草種 別に よる 大 き な 差 異 は 認め ら れ ず 約 500〜
600 、‘εm であっ た。 こ の結 果は， 細 胞 学 的に単 子 葉 植 物の根 は 2次 肥 大 生 長を行わ ない と され て い る こ とを2），
形 態 的に確 認 し たこ とに なる。
これ らの外 部 形 態 調 査か ら， イ ネ科牧 草の根系は主流 根 群グルー
プ を形 成し， そこ にお け る根長・
根 径は生 育 令や草種に よ る 大 き な差異がな く，
根 長 15〜
25crn・
根 径 400〜
600 μln であ るこ と が明 らか に なっ た。
な お，
主流 根 群の形 成時期 は播 種 後 8週 令 頃か らみら れる が， こ れ は広 田のい うイ ネ科 牧 草の成 植 物 形 成 期と ほ ぼ一
致 してい る4 ）。
2．
不定根の抗 張 力につ い て It の 20 週令の個 体につい て，
その根群 を構成 して い る個々 の根を根 長 5cm 区 分の グルー
プ に分類 し， 各区 分における根 数お よび 根の抗張 力を 示 し たの が Fig．
4
で あ る。
20 週令において は，
根 長 20〜
25 cm 範 囲の根 が前 述 し た主 流 根 群グルー
プを 形 成 し，
しか もそ れ を 構 成 してい る根が 全根 中 最大の抗 張 力 （約 400gr ）を示 し てい る。 主流 根 群を構 成 する根が全 体の 根 群の う ち， 最 強の抗 張 力 を 有 する とい う結 果は， こ の 他の 草 種Or ・
Ti ・K31
にっ い て も得ら れ た。
この こと は， 土壌 保 全の側 面か ら みて イ ネ科 牧草根の 有利性と な っ て くる。 す な わ ち，
土 壌の 侵 蝕やセ ン断破 壊に抵抗 するた めの 材 料と して イ ネ 科 牧草根 を と らえ た 場 合，
大 きな力 学 的 強 度を もつ 根が密生する こと が望ま しい わ けで あ る が，
こ の意 味で は主流 根 群 を 構 成す る根 が他の位 置にある根よ り大 きい強 度を 示 した こ と は， イ ネ科 牧 草が その特 性と し て上 述の要求に応え てい るもの と考え ら れる。
次に，
It の生 育 令 別にみ た抗 張 力 な らびにOr ・
Ti・
K31 の 28 週 令に お ける抗 張 力 を個々 の根の基 部 （上 端 5cm ）と根 端部 （下 端 5cm ）で測 定した （Table 2）。 It の場 合，24
週 令を除 き， 基 部・
根 端 部ともに生 育 令の 経 過に と も なっ て抗 張 力の増 加が認め られ，
20 週 令で は 4週 令の 3〜
5 倍の 強 度 を 得て い る。
ま た多年 生 草であ るOr ・Ti ・K31
につ い て は，
28週 令の段 階で Ti＞K31 ＞Or の 順に 強 度 を 示 し，
Ti がもっ とも強い抗 張 力を有 する。 さらに， い ずれの草 種に お い て も，
根の基 部は根 端の約2倍の力学的強度 を有 する こ とが明 らか である。 本 報で は，
主 流 根 群 を構 成 して い る根の抗 張 力につ い て生育ステー
ジや草 種 別に考察し て み た が， 牧 草や飼料 10 0 00 2 0 ρ 4
（
舞。
）
ぢ2
も 占 秘5
【
50皿 ean number ・f roots per individual
20 40 60 80 ers of root le strength 60
．
100 200 300 400 tensile strength （gr．
）Flg
．
4．
Distributions of root Iength and tensile strength of root （ltalian ryegrass，
20−
week period of grQwth） Table 2
．
Tesile strength Qf root （9．
，
nlean ±S．
E．
） ・pec・es琴
轟
h嬲
認
a ’ 124．
4ニヒ10．
6 141．
9：ヒ19．
9 170．
D±16，
9 1ta 318．
3±26．
9 363．
0±55．
4 307．
0±11．
6 TiK310r 415．
7±14．
0 weeks 4 8 12 16 20 28 28 28 Clistal of r〔｝ot 56，
± 6．
7 62．
8土10．
0 97，
8±12．
1 240．
7±18．
9 263．
0±39．
4 182．
0：ヒ10．
2 297．
1：ヒ13．
4 341．
4±14．
5 233．
6土ILO I 232．
1±12．
9 161，
7：ヒ10．
9．
一
一
一
＿
1 numbers f meaStlre−
ment 20 20 20 60 40 60 40 40 40〔Notes〕 Ita；Italian ryegrass
Ti；timothy K31 ；kentucky 31 fescue Or；orchardgrass 作 物 類の地 下 部を対 象に
，
その力 学 的 強 度 を検 討した報 告は少な く，
近 年になっ て イ ネ科 牧 草 幼 根につ い て のひ っ ぱり試 験5〕や，
ト ウ モ ロ コ シを材 料にその耐 倒 伏 性 と の関 連 を 検 詞し て い る例3｝など が みられ る程 度 で あ る。
し た がっ て，
こ の 種の研究は今 後多面 的 な解析が必 要 であ るが， 次樶に お いて は， こ の 抗張 力 に関 与する因 子 につい て考 察をす すめ る。摘
要
イ ネ科 牧 草 根の有す る物理 的 な機能の ひ とつ と して，
根の抗張 力 を知る た めに， 4 草種の根につ い て根 長と根Japanese Society of Grassland Science
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138 日 本 草 地 学 会 誌 第 23 巻 第 2 号 （
1977
） 径 な どの形 態 変 化 お よ び個々 の根 の抗張 力 を試験 し た。
その 結 果は次の と お りである。 1，
イ ネ科 牧 草 根 群は成 植 物 体にな る と主 流 根 群グルー
プ を形 成 する 。 2，
主 流 根 群 を 構 成 する個々 の根の形 態は草 種 や 生 育 令に よっ て大 差はな く，
根 長15〜25cm ，
根 径 400〜600
μm の範囲で あ る。
3，
主 流 根 群 を 構 成す る根の抗 張 力がその個 体の根 群 中， 最大値を 示 す。
4．
根の抗 張 力は生 育 令に と も なっ て増大 し， イタ リ ア ン ラ イ グラ ス の場合，20
週令で4
週令の3
倍， 約 300 gr．
を示す。
5．
草種 別ではチモ シー
が最 大の 強 度 を 示 し， ケ ン タ ッ キー
31フェ
スク， オー
チ ャー
ドグラスの順に強 度が大 きい傾 向を示 し た。28
週 令の チモ シー
にお け る抗張 力 は 約400gr，
であ る。 6．
根の部 位 別に抗 張 力 を 検 討した結 果，
どの草 種の い ず れの生育令におい て も根 端よ り基 部の方 が強い 値を 示してい る。7，
主流 根 群を形 成 す る根が他の位 置にあ る根より大 きい力 学 的 強 度を 示 し た ことは，
イ ネ科 牧 草が 土壌 保全 の 面で有 利となる一一
因で あ る と思わ れ る。
）1
） 2 ） 3 ） 4 ） ）尸
Dρ
0引
用文
献
EAvls
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年2月5 口受理） 1 ρ N工 工一
Eleotronio LibraryiJ1
lt
e e
.
Studies
onPhysical
Iriteraction
ofForage
Roots
onGrassland
Soil
1.
Root-system
distribution
and mechanicai strengthof
forage
grass
roots.
Hiroshi
KoBAyAsHi
Faculty of
Zoetechnology,
Kitasato University
Towada-shi,
Aomori
034Summary
In
the
present
paper,
as apart
of sfudies onforage
roots andphysical
properties
ofgrassland
soil,I
deal
withthe
root-systemdistribution
offorage
grasses
and mechanical strength ofindividual
adventitious root.It
was usedin
this examinationthat.Italian
ryegrass(Lolium
multij7orumLAM.),
tirnothy(phleum
pratense
L.),
Kentucky
31
fescue
(Eestuca
arun-dinacea
ScHR.)
and orchardgrass(Dactylis
glomeTzita
L.).
The
results are summarized asfollows;
(1)
Root-system
ofgrown-up
forage
grasses
formed
atendency
to concentrateddistri-bution
for
the range of certainlength.
And
then, the author named their roots main-.rootsgroup.
(2)
According
tothe
growth
stages or species, there waslittle
difference
in
]ength
anddiameter
ofindividual
adventitious root whichformed
main-rootsgrouP,
ranging15-25
em'inlength
and400-600
psm
in
diameter,
respectively.(3)
Each
root whichformed
the main-rootsgroup
showed the maximumtensile
strengthin
oneindividual.
(4)
Tensile
strength ofindividual
rootincreases
with advance ofgrowth.
In
case ofItalian
ryegrass,the
adventitious roots of a2o-week
growth
after sowinghad
three
times
asstrong as a
4-week
stage.(5)
According
to
investigation
of afew
grass
species with a28-week
growth,
tensile strength ranking wastimothy>Kentucky
31
fescue>orchardgrass.
(6)
From
the
resultsthat
the
rootsin
the
main-rootsgroup
were strongerthan
othersin
tensile strength,
