In Vivo Digestibility, In Vitro Gas Fermentation and Enteric Methane Values of Sunn Hemp’s  (Crotalaria juncea L.) as Affected by Cutting Stages

羊や牛などの反芻動物は、食物を分解するために胃の中に生息する微生物の活発なコミュニティに依存する、独特な消化システムを持っています。これらの微生物は食物を発酵させ、動物にエネルギーを放出すると同時に、副産物としてガスを生成します。これらのガスのうちの一つであるメタンは、気候変動の強力な要因であり、その生成は動物が食べる植物の種類と密接に関連しています。若くて葉の多い植物は一般的に微生物による消化が容易で、メタンの生成量も少なくなりますが、より繊維質の茎を持つ古く硬い植物は分解により多くの労力を必要とし、しばなくメタンの排出量を増加させます。持続可能な畜産への世界的な需要が高まる中、環境への影響を最小限に抑えつつ高い栄養価を提供する牧草を見つけることが、農家や科学者にとって極めて重要な目標となっています。

トルコのイズミルにある地中海性気候において行われた最近の研究では、家畜の飼料として収穫するのに最適な時期を決定するために、熱帯性のマメ科植物であるサンニーヘンプ（Sunn Hemp）について調査が行われました。この植物は、成長が速く土壌を豊かにする能力があることで知られていますが、その飼料としての価値は成熟に伴って劇的に変化します。科学者たちはこの作物を栽培し、蕾が現れた時、花の半分が開いた時、すべての花が満開になった時、そして種子が形成され始めた時の4つの異なる発達段階で収穫しました。その後、それぞれの4回の収穫サンプルを少数の羊に与え、動物がその食物をどの程度消化できたか、および発酵中にどれだけのガスが発生したかを測定しました。

結果は、植物の栄養プロファイルが成熟に伴って明確かつ大幅に変化することを示しました。最も早い収穫段階では、植物は動物の成長に不可欠な栄養素である粗タンパク質を約16パーセント含んでおり、タンパク質が豊富でした。しかし、植物が種子形成の段階に進むにつれ、このタンパク質含有量は約13パーセントに低下しました。同時に、植物は非常に硬くなりました。植物の構造的な骨格として機能する繊維質の量は、最初の刈り取り時の約64パーセントから、最後の刈り取り時には84パーセント以上に増加しました。この構造的な変化により、植物は羊にとって著しく消化しにくいものとなりました。動物は最初の最も若い収穫物からは乾物量の約71パーセントを吸収できましたが、この消化率は、より古く成熟した植物に対しては約50から55パーセントにまで低下しました。その結果、動物が飼料から抽出できるエネルギーも急激に減少し、最初の刈り取り時の高値である1キログラムあたり10.67メガジュールから、最後にはわずか7.07メガジュールへと低下しました。

消化を超えて、研究は動物の胃の中で発酵プロセス中に何が起きているかについても調査しました。研究者が実験室でルーメン（第一胃）環境をシミュレートしたところ、若い植物は、より古く繊維質の多い植物と比較して、最初の数時間で微生物によってはるかに速く分解されることがわかりました。さらに重要なことに、生成されるガスの種類が植物の年齢とともに変化しました。古い成熟した植物の発酵は、メタンの生成を引き起こすことが知られている酢酸と呼ばれる特定の酸の生成を高めました。その結果、計算されたメタン排出量は、最初の刈り取り時の揮発性脂肪酸1モルあたり約10モルから、4回目の刈り取り時には1モルあたりNearly 14モルへと上昇しました。これは、成熟したサンニーヘンプを給餌することは、動物へのエネルギー供給を減少させるだけでなく、温室効果ガスの放出を増大させることも示しています。

本研究は、サンニーヘンプは早期に収穫する場合に限り、優れた高品質の飼料源となる、と結論付けています。最初と二番目の刈り取りは、優れたタンパク質とエネルギーレベルを提供し、メタン排出量を低く抑えることができるため、生産的な家畜にとって理想的です。対照的に、植物が完全に成熟したり種子を形成したりするまで待つことは、消化しにくく、より環境負荷の高い低品質な飼料へと変貌させてしまいます。成熟した植物は、要求の少ない動物のための粗飼料の充填材としての価値は依然としてありますが、データは、動物のパフォーマンスを最大化し、環境への影響を最小限に抑えるためには、農家はこの作物を初期の栄養成長段階で収穫することを優先すべきであることを強く示唆しています。