| 研究課題/領域番号 |
26292142
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小倉 振一郎 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60315356)
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| 研究分担者 |
八代田 真人 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (30324289)
川村 健介 広島大学, 国際協力研究科, 准教授 (90523746)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 放牧 / 家畜生産 / 植物多様性 / 行動 / リモートセンシング / 栄養 / 中山間地 / 国際研究者交流 |
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| 研究実績の概要 |
放牧地の植物多様性と家畜の養分摂取・健康性との関係を解明するため，植生および畜種の異なる条件下（宮城県：ウシ，牧草＋野草，岐阜県：ヤギ，野草地，広島県：ウシ，人工草地，韓国：ウシとヤギ，牧草＋野草）において調査を実施した。A.リモートセンシング：衛星画像から，各調査地における植生の広域的な評価を行った。また，3サイト（岐阜，広島，韓国）で無人飛行機（UAV: Unmanned Aerial Vehicle）を利用した空撮画像から高解像度DEM（Digital Elevation Model）およびGISデータセット（区画情報，立地環境）を整備した。広島サイトでは，携帯型分光放射計を用いた地上ハイパースペクトルデータ計測と地上部の刈り取り，その一般成分の分析から飼料成分を非破壊で推定するモデルの開発と生物多様性との関係を評価した。B.動物行動モニタリング：岐阜サイトにおいて野草地放牧ヤギを対象に，まず加速度センサと小型カメラの装着方法を確認し，摂食時のデータが取得可能なことを確認した。次に，直接観察によりバイトレベルでの摂食植物数，頻度および各植物に対する摂食様式を記録した。約100種の摂食植物種が観察されたが，上位10種が全体の90％以上を占めた。一方，摂食様式は，植物種および植物部位によって様々であるため，機器を用いた分析では，これらを類型（コード）化する必要性が示された。C.家畜の養分摂取－利用の解明：各サイトで家畜に摂食された主要植物種の摂食部位を採取し，一般成分，ミネラル，アミノ酸の分析を行った。また放牧家畜の血液を採取し，成分を分析した。いずれのサイトにおいても，広葉草本および木本には微量元素（Mn，Cu，Se等）やアミノ酸を多く含む種が存在し，放牧家畜がイネ科牧草のみを摂食した場合にくらべ，広葉草本や木本も摂取した方が養分摂取バランスが向上することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
A.リモートセンシング：衛星画像およびUAV空撮画像から，各調査地におけるGISデータ（区画情報，立地環境）と，広域的な植生の空間分布と季節変化のデータを得た。また，広島サイトでは，出現植物種と地上部草量およびその一般成分データ，地上ハイパースペクトルデータも得られている。地上ハイパースペクトルデータ計測は，実施できなかったサイトもあるものの，地上分光情報から非破壊で飼料成分を推定するモデルが得られており，群落内の出現植物種との関係についても明らかになりつつある。
B.動物行動モニタリング：多種の植物種で構成される野草地において，加速度センサと小型カメラの装着方法を確認し，放牧ヤギの摂食時のデータが取得可能なことを確認できた。一方で，摂食方法は植物種や部位によってかなり異なることが明らかとなったため，機器によって取得したデータから摂食量や摂食方法を判別するには至らなかったが，今年度の調査により採食行動を類型化し，機器での判別可能性を検証する予定である。
C. 家畜の養分摂取－利用の解明：すべてのサイトにおいて，植生データ，放牧家畜の摂食植物データ，および主要植物種地上部の化学成分値が得られた。また，日本の３サイトでは放牧家畜の血液性状に関するデータも得られている。一部実施できなかった項目および現在分析中の項目があるものの，今年度の調査により，植物多様性の高い放牧地では家畜の養分摂取量（微量元素，アミノ酸）およびバランスが向上する可能性を示唆するデータが得られて，当初目標としていた知見が得られる見込みである。
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| 今後の研究の推進方策 |
A.リモートセンシング：植生の状態は気象条件等によって大きく変化することが予想されるため，次年度も継続して衛星画像による長期的な植生の分布と気象変化との関係を解析する。また，今年度UAV空撮が実施できなかった宮城サイトについても，次年度はGISデータ（区画情報，立地環境）の整備を行う予定である。また，生物多様性と飼料成分の関係解明に向けて，継続して地上ハイパースペクトルデータの収集と植生データの蓄積を行う。中でも飼料成分の推定モデルの向上には，多量のサンプル数と広いデータレンジが要求されるため，すべてのサイトでハイパースペクトルデータを集積させる。
B.行動モニタリング：ウシにおいても機器（加速度センサ，小型カメラ，GPS）の装着とデータの取得を確認する。さらに，日本および韓国のいくつかの代表的なサイトの牧草地および野草地において，植物に対する摂食様式を類型化し，同時に機器によって取得したデータを用いた摂食様式の判別および植物種または形態別（イネ科草本，広葉草本，木本など）の摂食頻度推定の可能性を検証する。
C. 家畜の養分摂取－利用の解明：昨年度と同様に，すべてのサイトにおいて植生データ，放牧家畜の摂食植物データ，主要植物種地上部の化学成分，および放牧家畜のルーメン内性状および血液性状を調査し，それらの年次変動を明らかにする。次年度は，今年度予算の制約上実施を見送った植物中ビタミン類の分析の準備を進める。また現在分析中のルーメン内性状の解析を次年度も推進させる。今年度口蹄疫発生により実施を見送った韓国サイトでの家畜の血液分析についても，状況をみながら準備を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
「B.行動モニタリング」および「C.家畜の養分摂取－利用の解明」の2課題で次年度使用額が生じた。課題Bでは，ヤギの摂食様式が植物種および部位によって多岐に渡り類型化が必要とされたため，機器により測定した対象個体数が当初予定より少なかった。このため，測定に必要な機器類の購入数を減らしたことが，経費が執行されなかった主な理由である。また課題Cでは，韓国サイトにおいて口蹄疫発生の影響により放牧家畜の血液採取と分析ができなかったため，その経費が執行されなかったことによる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
課題Bでは，複数のサイトでデータを取得予定のため，予定していた機器を購入し，摂食行動の分析にあたる。課題Cでは，韓国サイトでの家畜の血液分析について，当該国の状況をみながら準備を進める。また，今年度実施できなかった植物中ビタミン類の分析を実施し，その経費に充てる。
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