AGRICULTURAL SCIENCES

ソルガムの青酸含有量と成長速度 秋季におけるソルガムきび×スダジイ雑種の青酸含有量と成長速度

Flávia Fernanda SimiliI; Maria Lúcia Pereira LimaII; Maria Izabel Merino de MedeirosIII; Claudia Cristina Paro de PazII; Ana Claudia RuggieriIV; Ricardo Andrade ReisIV

IAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Secretaria de Agricultura e Abastecimento/SAA – Avenida Bandeirantes – Ribeirão Preto – 14.The World: Averererererere.The World: Averererere.No.030-670 – São Paulo – SP – Brazil – [email protected]
IIAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Agriculture and Supply Secretariat/SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brazil
IInstituto de tecnologia de Alimentos/ITAL – Agência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – 農業と供給事務局 /SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brazil 7834>IVPaulista State University “Julio de Mesquita Filho”/UNESP – College of Agricultural and Veterinary Sciences – Jaboticabal Campus

ABSTRACT

ブラジル中部ではダイズやその他の一年生農産物が収穫された後、この農産物の収穫を行う。 ソルガムきびは、放牧用の牧草地を作るため、秋に植え付けます。 本研究は、ソルガム品種1P400の異なる年齢における葉中の青酸含有量の定量化、草丈、飼料乾物収量および葉／茎比の測定を目的として、2年連続で実施された。 統計解析は、植物年齢に基づく回帰分析により行った。 葉のHCN含量は植物の成長とともに減少し、1年目および2年目の2週齢の205.0および230.3 mg HCN/100 g leaf DMから5週齢の5.9および6.1 mg HCN/100 g leaf DMへと変化した。 平均樹高は、1年目および2年目とも、それぞれ4週目の60cmと56cmから8週目の117cmと151cmまで変動した。 飼料量は年齢とともに直線的に増加し、7週目と8週目の平均値はそれぞれ、1年目は1.411および1.637 kg DM/ha、2年目は2.905および 3.640 kg DM/haであった。 葉の割合は減少し、茎の割合は樹齢とともに直線的に増加した。 葉と茎の比率は、植物の成長、伸長、茎重の増加とともに減少した。 ソルガムきびは，シアン中毒の危険を避けるために，5週間後または草丈が80 cm以上になったときにのみ放牧する必要がある。

RESUMO

ブラジル中央部では、ソルゴーハイブリッドは、反芻動物に飼料を供給する目的で、ソヤや他の一年生植物の刈り取り後に、放牧することが可能であった。 この研究は、2年連続で、ソルガム種IP400の異なる年齢における葉の青酸含有量の定量化、株の高さ、飼料の乾燥質量生産、葉と茎の割合の測定を目的として開発されたものです。 統計解析は、植物年齢の関数として回帰分析により行った。 葉中のHCN含量は植物の成長とともに減少し，1年目および2年目の生育2週目にはそれぞれ205.0および230.3 mg HCN/100 g of leaf DM，5.9 および 6.1 mg HCN/100g of leaf DMを呈した。 植物は1年目、2年目とも4週目に平均60cmと56cm、8週目に平均117cmと151cmであった。 飼料量は年齢とともに直線的に増加し、評価の7週目と8週目には平均して、1年目は1,411kgと1,637kg、2年目は2,905kgと3,640kgのDM／haを呈した。 植物が成長するにつれて、葉の割合は減少し、茎の割合は直線的に増加した。 葉と茎の比率は成長とともに減少し、植物の伸長と茎の重量の増加に伴い、減少した。 ソルガム・ハイブリッドは、HCN中毒のリスクを避けるために、成長の5週目以降、または植物が80cm以上になったときにのみ、放牧する必要があります。 一年生草、シアノゲン植物、ピクロソジウムテスト、有毒植物。

INTRODUCTION

ブラジル中央部などの熱帯地域では、放牧中の反芻動物に飼料を与えるために、大豆または他の一年生種が収穫された後の2～3月のシーズンオフ（秋）にソルガムのハイブリッドが植えられることがあります。 一方、ソルガムきびの若株はシアノゲニン・グリコシドというエステルを含んでおり、放牧、踏みつけ、干ばつなどのストレスによって植物の構造が壊れると毒性物質を放出するため、シアノゲンだと考えられている（GILLINGHAM、1969；MELO、2003；MONTAGNER、2005）。

最も重要なシアノゲングルコシドであるDhurrinは、酵素b-グルコシダーゼの存在下で、糖と青酸（HCN）を放出します。 反芻胃動物は単胃動物に比べ、HCN中毒になりやすい。 単胃動物では胃のpHが酸性であるため、リナマーゼという酵素が作用せず、シアンの放出が遅くなり、致死量に達することなく排泄される時間ができる（DOWLING；MACKENZIE, 1993）。 しかし、反芻胃動物では、中性 pH とリナマリナを加水分解できるバクテリアの存在の組み合わせにより、シアンが急速に放出され、動物の生体から排除される前に致死量に達する可能性があるため、高リスクであると考えられている。 Haqueら(2002)もpHの影響を調査し、HCNは中性pHでより毒性が高いと結論付けています。

Nóbregaジュニアら(2006)は、毒性の強い侵入種であるSorghum halepense (L.) Persを餌とするヤギにおけるHCN中毒を調査しています。 このヤギは30日後に激しい呼吸困難と頻尿を示し、死に至る急性中毒の兆候を示した。

葉のHCN電位が異なるいくつかのソルガム品種とハイブリッドが研究され、植物中のHCN含量に強い遺伝的効果/成分が検出された（LAMBら、1991）。 Wheeler ら（1990）は、S. bicolor (L.) Moench と S. sudanense (Piper) Stapf の雑種を研究し、窒素施肥と株齢が葉中の HCN 含有量に強い影響を与えることを報告した。 Zulu の 3 週間後の再成長飼料は、200 kg N/ha の施肥で 100 mg HCN/100 g DM、トップドレ スなしで 76 mg HCN/100 g DM であり、Silk は 200 kg N/ha で 185 mg HCN/100 g DM、トップドレスなしで 33 mg HCN/100 g DM で、雑種の違いに よる挙動が見られた。 リン酸塩の施肥はHCN濃度に影響を与えなかったが、HCN濃度は年齢、草丈、展開葉数によって急激に低下した。

HCNの蓄積の重要な要因は、最初の雨の後の植物の急速な再成長であり、これは、旱魃または低温による低成長期間の後の急速な成長期間によって複合化することができる（GORASHI；DROLSOM；SCHOLL、1980；RADOSTITS、2002）。

異なる地域や評価時期でもソルガム雑種は植え付け時期に関する柔軟性と優れた飼料収量を示している。 シミリら（2010）は灌漑ソルガム AG 2501C を研究し、2002 年 4 月から 9 月まで 4 回の放牧を行い、1 回あたりの平均収量が 2.800kg DM/ha となったと報告している。 ソルガム ハイブリッド 1P400 が放牧牛にシアン化物中毒のリスクをもたらすかどうか、また、放牧によって動物に良好な飼料が供給され、中毒のリスクがもはや存在しない理想的な植物年齢を確立することが必要である (SIMILI et al., 2011)。

本研究の目的は、ハイブリッドソルガムIP400の異なる収穫日において、葉中の青酸レベルを定量化し、植物高、飼料乾物収量、葉／茎比を測定し、牛による放牧開始の理想時期を確定することであった。

MATERIAL AND METHODS

実験は、サンパウロ州の中東部地域、リベイラオプレトのAgência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios（APTA）の実験農場で2年連続して行った（21度42分、47度24分、標高535m）。 気候は熱帯性で、冬は乾燥している。 この地域の最高気温、最低気温、降水量は図1に示すとおりである。

この地域はわずかに起伏があり、土壌はジストロフェリック・レッド・ラトソル（EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA-EMBRAPA, 1999）と分類される。 ソルガムきびは 600 m2 の土地を 200 m2 (4 x 50) ずつ 3 つのプロットに分け、1 プロットあたり 2 回繰り返し植えている。 各区画から採取した土壌サンプルの化学的特性は、区画1、pH CaCl2 = 4.9; 有機物 = 43 g/dm3; 樹脂中のリン = 38 mg/ dm3; 塩基の合計 = 48.9 mmol/dm3; 塩基飽和度、V% = 51% であった。 区画2の土壌サンプルは、pH CaCl2 = 4.6; 有機物 = 37 g/dm3; 樹脂中のリン = 30 mg/dm3; 塩基の合計 = 42.1 mmol/dm3; V% = 42%、区画3はpH CaCl2 = 4.6; 有機物 = 37 g/dm3; 樹脂中のシン(燐) = 30 mg/dm3; 塩基の合計 = 42.1 mmol/dm3,V%である。9; 有機物 = 40g/dm3; 樹脂中のリン = 21mg/dm3; 基底の総和 = 45.4 mmol/dm3 ;およびV% = 49%。 播種は両年とも3月20日に行い，不耕起栽培のもと，ダウ・アグロサイエンス社製のソルガム雑種（S. bicolor x S. sudanense）1P400を12kg/haで放牧推奨種として使用した。 施肥は8-28-16+Zn肥料を120kg/ha使用し、両実験年とも先に植えた大豆の肥料が残っていたためトップドレッシングは行わない。

植物サンプリングは各区画内でランダムに行い、各繰り返しで地上部の草1mを切り取り、区画ごとに2回行った。 その後、サンプルは実験室に運ばれ、そこで重量を測定し、各応答変数に従って分離された。 調査した応答変数は、葉の青酸含有量、飼料乾物収量（FDM）、植物の高さ、葉と茎の割合、葉／茎比（L／S）である。

最初のサンプルは第2成長週の終わりに採取したので植物は14日齢で、第8週に花序が現れるまで継続した。 HCN含量はギニャールテスト（MONTGOMERY, 1969）により測定した。これは、得られた色を標準と比較する半分析的な定量試験である。 ピクリン酸ナトリウム紙は、ろ紙（± 1 x 10 cm）をピクリン酸と炭酸ナトリウムの溶液に浸すことで調製される。 1P400ソルガム雑種の葉を葉身と茎（鞘付き）に分け、刻んで±0.5gの試料とし、それを蓋付き試験管（2×12cm）に入れ、水（±1mL）を加えた。 ピクリン酸ナトリウム濾紙を蓋から試験管に懸垂し、38℃の水浴中で12時間以上静置した。 ピクリン酸ナトリウム濾紙の色が黄色から土気色に変化したとき、陽性とした。 その後、ソルガムきびハイブリッド1P400紙片を、1mLあたり0〜1mgのシアンを含むシアン化カリウム溶液で作成した標準曲線と比較した。 その後、葉の乾物1グラムあたりのHCNを計算することにより、青酸の量を経時的（週単位）に測定した。

貯蔵乾物は、55℃の強制空気乾燥オーブンで少なくとも72時間、一定の重量まで乾燥した植物頂部を含むサブサンプルから得た（SILVA；QUEIROZ、2002）。

植物の高さは、葉の変曲点または花序がある場合は旗葉の先端に置いたcm目盛りの定規を使用して、1メートルあたり10サンプリング点で決定した。

異なる飼料画分は、葉（葉身）と茎（シース付き）に分離したサブサンプルから得られた。 また、これらの画分を55℃の強制空気乾燥炉で定重まで少なくとも72時間乾燥させ、乾物含量を測定した。 葉／茎比は、葉の乾物量と茎＋鞘の乾物量を割って求めた。

統計分析は、PROC GLM (STATISTICAL ANALYSIS SYSTEM – SAS, 2003) ソフトウェアを用いて、実験年ごとに植物年齢に基づく回帰分析によって行った。

結果および考察

最初の実験年に、植物の老化とともに、葉のHCN含有量は減少した（図2）。 その値は、2週齢と5週齢の植物でそれぞれ205から5.9 mg HCN/100g葉乾物であった。 2年目の青酸曲線は，4週目までHCN含量が増加し，平均230.3 mg HCN/100 g leaf DMとなり，5週目に平均6.1 mg HCN/100 g leaf DMとなるまで急速に減少したので（図2），異なる挙動を示した（図2）。そのため、家畜生産者は放牧活動を注意深く監視するよう勧告している。

Wall and Ross（1975）によると、葉の乾物100グラムあたり75から100 mgのHCNは、反芻動物が葉を摂取した場合、中毒の危険があるとされた。）

温室実験では、植物を昼夜それぞれ30℃と20℃に温度制御して栽培し、さらに昼夜それぞれ20℃と10℃に温度を変化させたところ、HCN含有量は若い葉で高く、低温で著しく増加した (GORASHI et al., 1980)。 本研究は，この低温に向かう傾向を裏付けるものである。 気温が低かった2年目の実験では、植物の高さが80 cmになる第5週目（35日齢）まで中毒の危険性があった。 生育期間14～28日（4月3日～17日）において、2年目は16～20℃（図1）、1年目は同時期に20～32℃（図1）で変動している。 後者では、生後21日目の草丈が48cmしかないときには中毒の危険性はなく、早ければ3週目には放牧しても大丈夫な状態になっていた。 Mulcahyら（1992）は、いくつかのソルガム品種を放牧して調査し、期間によってHCN濃度が大きく異なることを報告しており、1年目は平均570 mg/kg DM、2年目は平均123 mg/kg DMであった。 両実験年とも、4週目終了時の株高は50cmに近かった（1年目、2年目の平均はそれぞれ60cm、56cm）。 2年目は、5週目から評価期間終了まで草丈が急速に伸び、最終草丈は1年目より大きくなった。 ソルガム・ハイブリッド1P400は、1年目と2年目の第8週終了時にそれぞれ117cmと151cmの高さに達した。

Meloら（2003）はソルガム・ハイブリッドAG2501Cを調査しながら、リオグランジ・ド・スルの作付地域で11月にまいた50日齢株の高さが105 cmと報告したが、この研究で報告した結果に類似するものであった。

草量は両年ともサンプリング時間に対して直線的に増加した（図4）。さらに、2年目は年初に記録した降雨量が多かったため（図1）、草量がさらに多くなった。 栽培開始後30日間の降雨量は、1年目62.1mm、2年目100mm、2年目2905kgDM/ha、3年目3640kgDM/haであり、降雨量が秋期の植物成長速度に強く影響していることが分かった。

モンタグナーら(2005)はリオグランデドスル州で12月から1月に栽培された8品種のソルガム雑種を調査し、35日と40日のソルガムの乾物収量を700～1580kg/haと報告したが、この研究で2005年に見つかった数値と同様なものであった。

Melloら（2003）はソルガム・ハイブリッドAG2501Cを研究し、生育50日後の収量を1770 kg DM/haと報告し、この研究の1年目に見られた値と類似している。他方、Similiら（2003）はソルガム・ハイブリッドAG2501Cを研究し、生育50日後の収量を1770 kg DM/haと報告し、この研究の1年目に見られた値と類似している。 (2011)はソルガム雑種1P400について、灌漑作物の乾物収量を3234および3135 kg/haとし、本研究の2年目の結果により近い値を示している。 葉の割合は生育速度に伴って減少し（図5）、茎／鞘の比率は直線的に増加した（図6）。 ハイブリッドソルガムグラスは胞子生長習性を示し、茎を伸ばす能力が高いが、栄養価が高いにもかかわらず、放牧システムでは高さが1.20mを超えると効率的に消費されない。

1年目と2年目にそれぞれ6週間目と5週間目で90cmに達した植物では50%が葉割合であった。

Meloら（2003）は、リオグランデドスル州のソルガム雑種AG 2501Cで、植物の高さが105 cmのとき、50日後の葉の割合は52.5％と報告したが、この研究で見つかった値とは異なる

葉／茎比はソルガムの特徴として伸長とそれに伴う重量増加により成長の第5週から大幅に減少した(図7)。 Mulcahyら(1992)は草本としてのソルガムのいくつかの品種を研究し、植物の高さが90～95cmの場合、葉／茎比はそれぞれ1.11～1.50であり、本研究と比較して高く、良い値を報告した。

葉／茎比は主に茎の発達が早い熱帯草に関する樹冠構造の重要な特性である (STOBBS,1973; SILVA; GOMIDE,1994). この特性は、動物の放牧行動（STOBBS, 1973）やそのパフォーマンスに影響を与える可能性がある（SILVA; GOMIDE, 1994; EUCLIDES, 1999）。 したがって、Stobbs（1973）は、放牧間隔が長いほど総バイオマス密度は高くなるが、一般に葉の密度は低くなることを示した。 この文脈では、ソルガムきびは高さが 90 から 100cm で、葉と茎の比率が 1.5 から 0.8 で、HCN による中毒の危険がないときに放牧するのが望ましい。 しかし、この高さに達するのに必要な時間は、植物の成長に利用可能な土壌の水分量に依存する。

CONCLUSIONS

HCNによる動物中毒のリスクはソルガム種が若いときに存在するので、高さが80 cm未満では食されるべきではない。 秋の栽培では、ソルガムきび1P400の放牧前の高さは、葉と茎の比率が高く、もはや中毒の危険性がない90～100cmの間が最適である

ACKNOWLEDGEMENTS

この研究はFAPESP (grant number 2004/13427-3) によって資金提供されました

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