Tokyo University of Agriculture Repository / 東京農業大学リポジトリ

東京農業大学博士（国際ﾊﾞｲｵﾋﾞｼﾞﾈｽ学

髙橋, 優希

4049

TAKAHASHI, Yuki

4050

Empirical Study on the Economic Transformation of Cambodian Rice Farming

東京農業大学博士（生物産業学

馬場（本間）, 良子

3920

BABA, Ryoko

3921

- 1 - 
 
氏 名   馬場（本間） 良子 
学位（専攻分野の名称）   博 士（生物産業学） 
学 位 記 番 号   乙 第 936 号 
学 位 授 与 の 日 付   平成 30 年 3 月 17 日 
学 位 論 文 題 目   小葉系茶葉を用いた伝統茶の特徴香気寄与成分の解明と香料開 
                       発への応用 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・学 術 博 士 久保田 紀久枝 
               教 授・農 学 博 士 戸 枝 一 喜 
               教 授・農 学 博 士 佐 藤 広 顕 
                    博士（学術） 飯 島 陽 子＊ 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
 世界中で最も多く飲用されている嗜好飲料である茶は，近年の生活様式の変化を受け，飲
料製品をはじめとする加工食品としての利用が増大している。このような茶加工食品にとっ
て，香りはおいしさを決定づける重要な要素であり，嗜好性の高い茶加工食品の製造におい
ては，良質な茶の香りの再現が課題である。食品香料は，そのような需要を満たすために現
在考え得る最上の手段であり，茶加工食品に良質な茶の香りを賦与できる高品質な食品香料
の開発が求められている。そのような高品質な食品香料を開発するためには，目的とする茶
の特徴的な香りに寄与する成分およびその特性に関する知見が必要であるが，良質な茶の特
徴的な香りについては不明な点が多く，茶加工食品に求められる高品質な食品香料の開発に
はいたっていない。 
 そこで本研究では，茶加工食品において良質な茶の香りを再現するための食品香料開発の
基となる知見を得ることを目的に，食品香料に大きな需要が見込まれる，小葉系茶葉から作
られる４種の茶（煎茶，抹茶，中国緑茶，ダージリン紅茶）の特徴的な香りに寄与する成分
および特徴的な香りの形成に関与する要因を検討した。実験には，各々の伝統的な製法に則
して製造され，良質な香りを強く有する高品質な茶（伝統茶）を用い， Gas 
Chromatography-Olfactometry（GC-O）を利用して各成分の香気への寄与度を評価する手法で
ある Aroma Extract Dilution Analysis（AEDA）により香気寄与成分を探索した。さらに，見
出された香気寄与成分と主要香気成分の生成機構を併せて検討し，各種茶の特徴的な香気の
形成に関与する要因を考察した。 
 
第２章 高品質な煎茶の香りに関する研究 
本章では，一番茶に代表される良質な煎茶特有のグリーンな香りへの寄与が示唆されてい
る 4-mercapto-4-methyl-2-pentanone（MMP）と，煎茶浸出液の香りおよび煎茶の香りへの影
＊神奈川工科大学 教授 
- 2 - 
 
響が示唆されている蒸熱条件の関係を検討した。蒸熱条件の異なる複数の一番茶の MMP 含
有量および浸出液の香りを比較した結果，MMP は良質な煎茶特有のグリーンな香りおよび
浸出液の香りの強さと密接に関わっており，その含有量は，蒸熱時間の長い深蒸し煎茶にお
いては顕著に少ない傾向のあることが明らかとなった。さらに，cysteine-MMP および
glutathione-MMP を合成し，煎茶における MMP の抱合体からの酵素的生成について検討し
たところ，生成が確認されず，荒茶分画物の火入れモデル反応でのみ MMP の生成が確認さ
れたことより，煎茶における MMP の生成は，すでに検証されている生成経路，すなわち，
4-methyl-3-penten-2-one（MP）への硫化水素の付加により生成する可能性が高いことを確認
した。また，茶葉中の硫化水素量は蒸熱時間が長くなるほど減少することから，蒸熱条件の
違いによる硫化水素含量の変動が MMP 生成量に影響することが推察された。 
以上の結果より，MMP は良質な煎茶特有の香りに寄与する重要な成分であり，その含有
量には蒸熱条件が密接に関わっていることが推察され，良質で嗜好性の高い煎茶の香りは，
深蒸し製法よりも伝統的な浅蒸し製法にて形成されやすいことを明らかにした。 
 
第３章 高品質な抹茶の香りに関する研究 
 本章では，高級抹茶特有の甘く香ばしい香りに寄与する成分を探索した。品質の異なる３
種類の抹茶（高級，並，低級）について，溶剤抽出により得た香気濃縮物およびヘッドスペ
ースの AEDA を行い，見出された香気寄与成分を比較した。その結果，抹茶の香気は，ス
イート，グリーン，メタリック，フローラルな香調を有する８成分（4-hydroxy-2,5-dimethyl
-3(2H)-furanone，trans-4,5-epoxy-(E)-2-decenal，coumarin，3-methyl-2,4-nonanedione，(E,Z)-2,
6-nonadienal，(Z)-1,5-octadien-3-one，α-ionone，(E)-isoeugenol）を主体とし，高級抹茶では，
海苔様の香調を有する dimethyl sulfide，ロースト香を有するピラジン類，低級抹茶では，フ
ァッティーな香調を有する脂質由来のアルデヒド類が加わり構成されていることが明らか
となった。見出された成分のうち，trans-4,5-epoxy-(E)-2-decenal は，煎茶にほとんど含まれ
ない一方で，紅茶の重要香気寄与成分として知られている。そこで，抹茶香気における役割
を官能評価にて検討した結果，抹茶特有の甘い香味に強く寄与することが明らかとなった。
さらに，抹茶中のエポキシデセナールの立体異性体比率を調べた結果，S 体が優位な紅茶と
異なり，ラセミ体（鏡像体過剰率：2.78 % ee）であった。すなわち，抹茶のエポキシデセ
ナールの生成機構は紅茶とは異なり，リポキシゲナーゼが関与しない非酵素的な機構にて生
成することが推察された。 
以上の結果より，高級抹茶の特徴的な香りに寄与する重要な香気成分が明らかとなり，特
有の香りの形成に，適切な被覆栽培を施した一番茶を，揉捻せず，碾茶炉にて高温かつ長時
間乾燥させる伝統的な製法が密接に関与することを明らかにした。 
 
- 3 - 
 
第４章 中国緑茶の特徴的な香りに関する研究 
 本章では，中国緑茶特有のフローラルな香りに寄与する成分を探索した。代表的な中国緑
茶３種（西湖龍井，黄山毛峰，碧螺春）の春および夏収穫品の主要香気成分を比較した結果，
いずれの茶も，配糖体の分解，茶葉のストレス応答，糖とアミノ酸の加熱反応により生成す
る成分を多く含有していた。一方，香気寄与成分を比較した結果，いずれの茶の香気も，ス
イート，フローラル，焼けたような香調を有する７成分（4-hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-fura-
none，3-hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanone，coumarin，vanillin，geraniol，(E)-isoeugenol，2
-methoxyphenol）を主体として構成され，中でも，フローラルな中に若干のスパイシーさを
併せ持つ(E)-isoeugenol が，“中国茶らしい香り” に強く寄与することが明らかとなった。
さらに，生成機構を検討した結果，萎凋および釜炒り工程中に，内生酵素の作用により， 
coniferinのような前駆体から加水分解酵素の作用で coniferyl alcoholが生成し，続く釜炒り，
乾燥工程中の加熱反応により，coniferyl alcohol からキノンを経由して(E)-isoeugenol が生成
する経路を推定した。 
 以上の結果より，中国緑茶の特徴的な香りに寄与する重要な香気成分が明らかとなり，特
有の香りの形成に，萎凋や釜炒り殺青といった，茶葉の内生酵素の働きを利用する工程を含
む伝統的な製法が密接に関与することを明らかにした。 
 
第５章 ダージリン紅茶の特徴的な香りに関する研究 
 本章では，ダージリン紅茶の，マスカットフレーバーを含む特徴的な香りに寄与する成分
を探索した。ダージリン紅茶と，産地（銘柄）の異なる７種の紅茶の主要香気成分を比較し
た結果，ダージリン紅茶の香気組成は他の紅茶とは大きく異なり，配糖体より生成する成分，
糖とアミノ酸の加熱反応により生成する成分，脂質より生成する成分が顕著に多いことが明
らかとなった。一方，上述の８種の紅茶の香気寄与成分を主成分分析により比較した結果，
ダージリン紅茶の特徴的な香りへの関与が推察される３成分（3,7-dimethyl-1,5,7-octatrien-3-
ol (hotrienol)，2,3-diethyl-5-methylpyrazine，MMP）を見出した。これらのうち，最も高い寄
与度を示した MMP は，マスカット果実の重要香気寄与成分として報告されており，紅茶に
おけるマスカットフレーバーの発現にも深く関与していることが明らかとなった。また，上
述の３成分は，hotrienol が 3,7-dimethyl-1,5-octadien-3,7-diol の加熱による脱水反応，pyrazine
がアミノ酸と糖のメイラード反応，MMP が緑茶の火入れ工程により生じることが知られて
おり，茶葉の加熱により生成するという共通点を有する。 
これらの結果とダージリン紅茶の特異的な香気組成を併せて考察した結果，ダージリン紅
茶の特徴的な香りの形成に，茶葉の品種（小葉系）や生育環境（標高の高い山岳地帯，ヨコ
バイによる食害など），時間をかけて丁寧に萎凋，揉捻を行う，伝統的なオーソドックス製
法が深く関与すると推察された。 
- 4 - 
 
 本研究の結果より，小葉系茶葉を用いて作られる４種の茶（煎茶，抹茶，中国緑茶，ダー
ジリン紅茶）について，良質な茶の特徴的な香りに寄与する成分が明らかとなるとともに，
特有の香りの形成に，茶葉のポテンシャル（品種，栽培条件，摘採時期等の影響を受けて獲
得した生葉の特性）および製造工程の違いが密接に関与していることが分かった。本研究に
て得られた知見は，嗜好性の高い茶加工食品を製造するための良質な食品香料の開発のみな
らず，近年盛んに行われている，香りの優れた新しい茶を作り出す試みにも役立つものと考
える。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
 茶加工食品は近年需要が増大しており，製造において良質な茶の香りの再現が重要な課題
であるが，茶の重要香気成分については不明な点が多く残されていた。本研究では，小葉系
茶葉から作られる煎茶，抹茶，中国緑茶，ダージリン紅茶について，伝統的な製法に即して
製造された高品質な香りに着目し，それぞれの特徴的な香りに寄与する成分の解明およびそ
の香りの形成に関与する要因を検討した。その結果，各茶において，4-mercapto-4-methyl-2-
pentanone，trans-4,5-epoxy-(E)-2-decenal，(E)-isoeugenol など，良質な茶の香りに寄与する重
要香気成分の特定に成功するとともに，生成経路から各成分の生成には各茶の伝統的な製造
工程が密接に関与することを明らかにした。これらは，良質な食品香料の開発という産業界
への貢献だけでなく，今後，良質な茶の製造にも応用できる成果であり，学術的および産業
学的意義は高いと評価される。これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査員一同は博
士（生物産業学）の学位を授与する価値があると判断した。 


Characterization and application to the flavor development of the potent odorants contributing to the characteristic aroma of traditional teas made from Camellia sinensis var.sinensis.

東京農業大学博士（環境共生学

朴, 相俊

3908

PARK, Sang-joon

3909

地域社会における自殺対策とゲートキーパーの機能―ソーシャル・キャピタルに着目して―

東京農業大学博士（バイオセラピー学

渕上, 真帆

3904

FUCHIKAMI, Maho

3905

Characterization and Adaptation of Horses for Handicapped People

木村, 俊昭

3912

KIMURA, Toshiaki

3913

- 1 - 
 
氏 名   木 村 俊 昭 
学位（専攻分野の名称）   博 士（経営学） 
学 位 記 番 号   乙 第 932 号 
学 位 授 与 の 日 付   平成 30 年 3 月 17 日 
学 位 論 文 題 目   地域政策の課題と人財育成が地域創生に与える影響に関する実 
                       証的研究 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農業経済学） 黒 瀧 秀 久 
               教 授・博士（農業経済学） 菊 地 哲 夫 
               教 授・博士（工学） 松 村 寛一郎 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
 序章「地域創生の現状と課題の設定」では，地域創生の現状と先行研究を概観し，人財育
成という視点が不十分であることを述べた。なかでも，地域活性化プロデューサー人財育成
という課題を提示した。 
 少子高齢化が急速に進む日本は，ついに人口減少社会に突入した。国立社会保障・人口問
題研究所「日本の将来推計人口（平成 24 年１月推計）」によれば，総人口は 2030（平成
42）年１億 1,662 万人であるが，2048（平成 60）年には 9,913 万人となって１億人を割る。
2060（平成 72）年には，8,674 万人に減少すると推計されている。また，生産年齢人口の
減少と高齢化率の高まりも，地方を衰退させていく要因となりうる。 
 危機を目の前にして，地域活性化の試みが続けられてきたが，これまでのところ状況の大
幅な改善は見られない。 
 地域づくりやまちづくりの先行研究は，全体的な方向性には同意できるものの，地域で実
際に活用できる改善策を提出できていない。 
そこで本論文は，社会的実践に基づく新しい事業構想・実現と人財育成の方法を提示し，
実証研究を通じてその効果を明らかにすることを目的とする。この事態を打開しうるのが地
域人財，特に地域活性化プロデューサー人財であると考えるからである。 
 
第１章「地域経済学と地域政策に関する理論的考察」では，論文中で用いる概念を定義
し，地域経済と地域政策に関する理論的課題を考察した。 
本研究では，我が国で展開されてきた地域経済学研究における，研究成果をもとに，地域
活性化の地域開発成果の具体的方法を追求することを目的として研究を行ってきた。その過
程で，判明したことは従来までの地域経済学研究が，主として，分析科学の手法の上に，構
築されてきたために，こうした研究手法が地域活性化に直結することには限界があることが
- 2 - 
 
明らかになった。 
今日の地域では，ダイナミックな変化が生じている。マクロな地域政策の流れとミクロな
まちづくりの流れの双方で，「自立」した主体に対する分権化が進められている。地域づく
りの主導権と責任が地域の人財に移りつつあるといえる。 
この変化は歓迎すべきことでもあるが，これまでの地域活性化策が「全体最適」（全体的
に最もよい状態）を達成できずにせいぜい「部分最適」（部分的に最もよい状態）にとどま
っていたこと，そして全体を俯瞰し調整を行える位置にいた中央政府等が地方等に権限を委
譲すれば「全体最適」がより困難になることを考えれば，安心できる状況ではない。地域の
人みなが満足できる「全体最適」を実現するためには，地域活性化プロデューサー人財が求
められることを提起した。 
 
第２章「地域活性化に向けた実践的手法としての人材養成」では，地域人財の養成と定
着のシステムづくり，地域活性化プロデューサー人財に求められる具体的な能力について，
社会実践経験から仮説を提示した。また，これらの能力のあり方と，能力形成の具体的方法
について論じた。 
 近年の地域人財養成・定着に向けた取り組みとしては，内閣府が地域再生のための人財育
成に向けて地域の大学を拠点に開講することを策定した「地域再生システム論」（後の「地
域活性化システム論」），2008（平成 20）年に「地域活性化システム論」の講座関係者を中
心に立ち上げられた「地域活性学会」等がある。 
 今日の地域創生において必要とされる能力は，従来型の人材育成方式では十分に開発でき
ない可能性が高い。講義形式に代表される従来型の研修は，個別の能力を効率よく向上させ
る目的に適しているが，以下の問題を抱えている。第１に，地域を知ることが軽視されてい
る。第２に，部分・個別最適思考であり，統合・調整の視点が乏しい。第３に，政治，行政，
民間企業，市民等の協働という視点が不足している。 
 本章では，次のような事項を実践できるようになる人財養成プログラムを提案した。たと
えば，産業・歴史・文化の掘り起こしと情報発信，実学・現場重視の視点と役割分担（出番
創出），事業構想と事業継承，全体最適・価値共創と地域活性化，一言で表現するキャッチ
コピー，「五感六育」の視点からのまちづくり，学校の巻き込み，地域活性化事業における
時間軸に合わせたまちづくり，地域経済分析，「産学官金公民」連携，モチベーションの向
上などである。 
ここまでの議論を補強する第３章，第４章の実証研究は，以下のように行われる。まず研
究仮説（課題）を要約しておくと，本論文では，地域活性化のカギとなる要素として，特に
①地域リーダーおよびキーパーソンの存在，②全体最適と地域の産業政策，③まちづくりと
住民参画の 3 つを指摘しておきたい。また，①～③を改善させる要素として，④人財養成を
- 3 - 
 
挙げる。 
 
第３章「「先取り自治体」における地域創生の実践事例」では，本論文の提唱する地域創
生モデルを実践している２自治体を取り上げ，実践事例を分析した。地方にあって人口増加
を続けている山形県東根市，基幹産業を発展させようとしている茨城県行方市を事例として
取り上げ，分析した。その結果，本論文のモデルが機能するメカニズムの一端が明らかにさ
れた。 
具体的には，地域活性化の事例を用いて，前述した３要素と，地域活性化の度合いの相関
を分析した。「原因となる要素①リーダー・キーパーソン」では，該当するような人物の行
動の活発さを評価した。「原因となる要素②全体最適・産業政策」では，その地域の地域活
性化策が「全体最適」を志向しているかどうかを評価した。「原因となる要素③まちづくり・
住民参画」では，住民の出番が創出され，まちづくりが円滑に進んでいるかどうかを評価し
た。また，「結果となる要素」としては地域活性化の成否を設定した。具体的には，「人口増
減」と「基幹産業発展」を評価した。 
東根市の人口は，4 万 7865 人（2015（平成 27）年国勢調査）である。さくらんぼ生産
量が日本一で，その産出額は 55 億円（2006 年）ほどであり，全国シェアの約 18％を占め
ている。産業別就業人口（2010（平成 22）年）では，東根市は農業，製造業，公務の占め
る割合が県平均に比べて高い。 
 「リーダー・キーパーソン」に関して，同市では，1998（平成 10）年９月に就任した土
田正剛市長（現在５期目，これまで無投票当選を続けている）がリーダーシップを発揮し，
さくらんぼを活用したまちづくり等が行われていた。 
 「全体最適・産業政策」については，たとえば子育て事業において，広く関係者を巻き込
んだ動きがみられた。 
「まちづくり・住民参画」については，NPO との協働や子育て世代の活性化が注目され
た。 
 結果として，これらの要素が，人口増加傾向の維持，基幹産業の発展に貢献している可能
性が示唆された。人口が減少している山形県にあって，東根市の人口は，2000（平成 12）
年の 44,800 人から，2015（平成 27）年には 47,865 人へと増加している。 
 これに対し，行方市は深刻な人口減少を経験している自治体である。2005（平成 17）年
に合併によって誕生した行方市は，当初 4 万人以上いた人口が 2015 年（平成 27）には３
万 5106 人にまで減っている。 
基幹産業の農業では，特にサツマイモの生産が盛んである。日本では 36,000ha のサツマ
イモが栽培され，866,700t が収穫されており，茨城県は鹿児島県の 322,800t に次いで
172,000t と全国２位の地位にある。なかでも行方市はその茨城県の中で第２位の生産量を
- 4 - 
 
誇り３万 t 前後の収穫量を維持している。しかし，後継者不足が課題となっている。生産年
齢人口のいる専業農家の急減，農家総数と経営耕地面積の長期にわたる減少傾向，近年にな
っての経営耕地面積が急減と耕作放棄地の拡大がデータから明らかである。 
 このような状況下で，「リーダー・キーパーソン」である鈴木周也市長の取り組みは特筆
に値する。2013（平成 25）年 10 月より行方市長を務める鈴木周也氏は，木村塾において
本論文のプログラムを学んでいる。 
「全体最適・産業政策」としては，行方市の「なめがたファーマーズヴィレッジ」を中核
とする事業などが機能していた。 
 「まちづくり・住民参画」については，市長と市民の意見交換など，住民参画に向けた取
り組みがみられた。 
 それらの効果の一端が，農業従事者の個人住民税納税額が 2013（平成 25）年の約 5,700
万円から 2016（平成 28）年の約１億 2,800 万円に急増したことに表れているといえよう。 
本章の実証分析の結果は，おおむね仮説と整合的であったと考える。 
 
第４章「地域活性化プロデューサー人財の養成」では，求められる地域活性化プロデュ
ーサー人財の養成プログラムを提示し，それらを実践中の自治体の事例を分析した。 
これまで，小樽を拠点に「木村塾 地域活性プロデューサー人財塾」（以下では「木村塾」）
が毎月１回開催されている。「木村塾」を通じ，塾生のプレゼン力，事業構想力，実現力，
継続力を磨き，コミュニティリーダー役，プロデューサー役を養成している。 
そこでは，講義，対話，グループワークを通じ，皆が共に学び，考える。合宿形式による
濃密かつ集中的な学びの機会も用意している。実際にテーマとなるのは以下のような内容で
ある。 
 ①自治体の分かりやすい総合計画 
 ②地方創生戦略 
 ③わがまち白書の作成 
 ④「広聴」重視からの広報のススメ方 
 ⑤課題解決力から先取り力の研き方 
 ⑥人口推計からの先駆的政策の策定と実践 
 ⑦全体最適の思考 
 ⑧組織の基本をコミュニティに学ぶ 
 ⑨産業振興（６次産業化・農商工連携）と創業・起業の仕方 
 ⑩地域人財養成と定着 
次に，実践事例の分析では，前述の２自治体以外に秋田県由利本荘市，茨城県行方市，大
分県別府市，奈良県吉野町をとりあげた。人財養成がキーパーソンの活躍，全体最適化への
- 5 - 
 
動き，住民参画等によい影響を与えて始めていることが見てとれた。 
由利本荘市では，「由利本荘市地域を支える人財育成塾」が開かれ，キーパーソンのネッ
トワークが形成され始めるとともに，「木育・遊育」推進の提言が出されてきており，今後
の事業展開に期待がもてる。 
 第３章でも紹介した行方市では，「地域プロデューサー」・「メディアプロデューサー」の
育成が行われ，市長のリーダーシップの下，塾生が総合戦略書の計画実行へ実際に参加して
いた。「なめがたファーマーズヴィレッジ」のような産業政策，「なめがた地域活性化協議会」
のような住民参画策の重要性も指摘できる。 
 別府市では，「地域プロデューサー育成塾」が実施されていた。市長主導で地場産業振興，
関連する起業の促進が試みられ，塾生がそれらに関わっていくことが期待されていた。 
 吉野町では，総合戦略策定のワーキンググループ，「地域リーダー・プロデューサー人財
塾」を通じた人財養成が特徴的であった。ワーキンググループは，住民参画の手段であるだ
けでなく，事業を実現するための組織でもあることがわかった。 
 
 終章〔結論〕；本研究では，我が国で展開されてきた地域経済学研究における，研究成果
をもとに，地域活性化の地域開発成果の具体的方法を追求することを目的として研究を行っ
てきた。その過程で，判明したことは従来までの地域経済学研究が，主として，分析科学の
手法の上に，構築されてきたために，こうした研究手法が地域活性化に直結することには限
界があることが明らかになった。 そのため政策科学としての地域活性化論がこの研究の方
法論上に浮かび上がってきたが，「地方創生政策」上の課題とコミットメントするには更な
る実践科学としての行動理論として理論追求と研究仮説の提示が重要であるという結論に
至る。特に，地域活性化を担いうるプロデューサー的人材育成のプログラムを開発し，その
実践を具体化することが必要であることを明らかにした。本研究ではこの結論に基づき地域
活性化を実践している自治体を事例として取り上げ，こうした手法が地域活性化方策として
極めて重要であるという結論を導出した。 
今後，地域活性化プロデューサー人財の必要性がますます高まることが理論上も推測でき
る。地域人財養成の必要性を明らかにし，あるべき姿とその効果の一部を提示したことにお
いても，本論文は一定の貢献をすることができたと考えている。また，本論文の地域活性化
モデルは，ただちに人口増加を期待できるほどの急激な効果は表れないものの，基幹産業の
活性化に向けた政策づくりへの動きなどが確認された。 
本論文は，まだ地域活性化における地域創生政策の実践事例の一部の調査研究に過ぎない
ところがあり，新しい方法を導入した自治体の経過を注視していくことが必要である。さら
に，残された課題としては，たとえば，現時点では住民の収入増を地域活の性化のひとつの
指標としているが，本質的にはその指標そのものを住民が決める必要があろう。そのプロセ
- 6 - 
 
ス研究も望まれる。 
 これからは，国内での実践事例数を増やし，この方策を一般化していくことも重要である。
また，ASEAN 諸国をはじめ，海外の地域での実践行動をし，一層，本論文の理論を普遍化
するなどして，研究内容を深めたい。今後とも地域創生政策と地域活性化に関する研究を，
継続，実践していく考えである。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
 本論文は，地域創生が求められるなかで人財育成の社会的実践に基づき，新しい事業構
想・実現のための方法を提示し，実証的にその効果を明らかにしたものである。第一に，地
域政策の課題としての内発的発展のみならず，ガバナンス下で部分最適から全体最適に達す
るための人財の必要性を明らかにした。第二に，地域創生を実践している山形県東根市と茨
城県行方市の事例分析から人口増減・基幹産業の発展，まちづくり・住民参画の視点での地
域政策の有効性を明らかにした。第三に，地域活性化プロデューサー人財の養成プログラム
の開発という実践を通して地域活性化手法の有効性を明らかにした。本研究は生物産業学に
おいて有用な知見であり，審査員一同は博士（経営学）の学位を授与する価値があると判断
した。 


地域政策の課題と人財育成が地域創生に与える影響に関する実証的研究

染谷, 高士

3914

SOMEYA, Takao

3915

- 1 - 
 
氏 名   染 谷 高 士 
学位（専攻分野の名称）   博 士（生物産業学） 
学 位 記 番 号   乙 第 933 号 
学 位 授 与 の 日 付   平成 30 年 3 月 17 日 
学 位 論 文 題 目   化粧品における植物資源の付加価値向上に関する研究 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農芸化学） 渡 部 俊 弘 
               教 授・博士（獣医学） 丹 羽 光 一 
               教 授・博士（生物産業学） 相 根 義 昌 
               教 授・博士（農業経済学） 黒 瀧 秀 久 
                    工 学 博 士 長 沢 伸 也＊ 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
 我が国における平均寿命は，ほぼ⼀貫して延伸し続けており，世界有数の⻑寿国となって
いる。しかし，「健康上の問題で⽇常⽣活が制限されることなく⽣活できる期間」と定義さ
れる，いわゆる，健康寿命との間に約10年の差があり，この期間は，「不健康な期間」を過
ごすこととなる。また，複雑に多様化する現代社会に⽣きる我々は，⽇常的なストレスを受
けることとなり，⽣活習慣病などのリスクにさらされた⽣活を送っているともいえる。その
ような状況の中，⽇常的に健康に気遣う機運が⾼まっており，治療や健康改善のために医薬
品として利⽤されていた⽣薬や薬⽤植物が，健康の促進や維持のための化粧品や⾷品などに
も利⽤されるようになり，その需要はますます増⼤する事が予測される。⽣薬や薬⽤植物は，
元来，野草など天然の植物であるが，医薬品や化粧品，⾷品としての有効性が⾒出されたこ
とで産業へ利⽤されるようになった植物である。すなわち，植物資源の利⽤価値を明らかに
することで植物の付加価値が向上し，ひいては，これらの植物資源を利⽤した新規産業の創
出へと繋がることとなる。本論⽂では，植物資源の化粧品への利⽤を焦点に，植物資源の付
加価値向上について，① 科学的根拠の解明による植物資源の付加価値向上，② 新たな機能
性の解明による植物資源の付加価値向上，および，③ 「経験価値」の付与による植物資源
の付加価値向上の3つの視点から研究を⾏った。 
 
 
＊早稲田大学 教授 
- 2 - 
 
① 科学的根拠の解明による植物資源の付加価値向上 
 化粧品において，植物から得られるエキスは，肌に対して何らかの効果を付与するために
必須の成分である。しかしながら，現在使⽤されている植物資源の多くは，⺠間伝承的な根
拠など，明確な科学的根拠がないまま利⽤されていることも多く，これらの植物資源が持つ
本来の機能が明らかでないことも多い。本研究では，スリランカの伝統医療であるアユール
ヴェーダに利⽤されているが，機能性が未解明である植物 18 種について，その抽出液の抗
酸化活性および細胞賦活活性から化粧品としての有効性を基にスクリーニングを⾏った。な
かでも⾼い有効性が認められた植物については，線維芽細胞や表⽪⾓化細胞への作⽤を明ら
かにするために，細胞内の遺伝⼦発現への影響を解析した。⼀⽅，これらの植物のうち，化
粧品として⾼い有効性が認められているニームについて，さらに詳細な検証を⾏い，⽑髪⽣
育への影響を明らかにした。 
1）スリランカ伝統植物の化粧品としての有効性解明 
 アユールヴェーダに利⽤される 18 種の植物抽出液の抗酸化活性および細胞賦活活性を調
べたところ，malabar nut，holy basil，neem および emblic myrobalan において⾼い活性が認め
られた。さらにこれらの抽出物を線維芽細胞および表⽪⾓化細胞に添加したところ，細胞分
裂の活性化，細胞外マトリクスの合成あるいは細胞の光⽼化抑制に関わる遺伝⼦発現が活性
化し，これらの植物抽出液の化粧品への有⽤性が⽰された。 
2）⽑乳頭細胞に対するニーム葉エキスの効果 
 アユールヴェーダに利⽤される植物のうち，すでに化粧品原料として利⽤されているニー
ム葉抽出液の⽑乳頭細胞に対する効果を調べた。その結果，ニーム葉抽出液が，⽑髪の成⻑
に関わる遺伝⼦の発現を活性化し，⽑髪の成⻑を阻害する因⼦の発現を低下させることを⾒
出した。以上の結果から，ニーム葉抽出液には，化粧品としての利⽤価値だけでなく，育⽑
剤への応⽤が可能であることを明らかにした。 
 
② 新たな機能性の解明による植物資源の付加価値向上 
化粧品は，本来，塗布，散布といった肌の外部から作⽤させるものである。しかしながら，
- 3 - 
 
近年，特にスキンケア化粧品において，肌への効果を求める消費者に対して美容⾷品という
概念が登場し，市場を活性化させている。また，植物由来の⾹り成分には，⾝体や精神の恒
常性の維持と促進，不調の改善などの効能があることが知られている。本研究では，化粧品
成分として利⽤されているローズウォーターの飲⽤による効果およびヨモギ精油由来芳⾹
成分のリラクゼーション効果について明らかにし，これらの植物資源のさらなる付加価値の
向上を検討した。 
1）ローズウォーター飲⽤による更年期障害改善と疲労回復機能改善 
ローズウォーターを配合した飲料を作製し，35歳から55歳の⽇本⼈⼥性17名を対象とした
飲⽤試験を実施した。その結果，7名の被験者において，⾝体的および精神的ストレスによ
り増加が誘発されると考えられるコルチゾール量の有意な低下が⾒られた。さらに，飲⽤回
数にほぼ依存して，17名中16名の⽪膚⾓質状態が改善し，⽪膚⽔分量については全被験者が
増加していた。慢性ストレスにより⽪膚バリア機能回復障害が誘導されることが知られてお
り，これらの結果は，ローズウォーターを含む飲料の摂取により慢性的なストレスが改善さ
れる可能性を⽰した。 
2）ヤマヨモギの⾹気成分による鎮静効果 
化粧品成分として利⽤されるヤマヨモギから精油を調製し，官能評価および唾液アミラー
ゼ活性の測定を⾏った。その結果，すでに鎮静効果を有することで知られるラベンダー精油
と同等の鎮静効果が⾒られ，さらに，唾液アミラーゼ活性も低下傾向にあった。このことは，
ヤマヨモギの⾹りがリラクゼーション効果を有することを⽰唆するものである。さらにヤマ
ヨモギ精油のリラクゼーション効果は，脳機能イメージング⼿法の⼀つである近⾚外分光法
によっても確認された。また，これらの効果は，ヤマヨモギ精油に含まれる 1,8-cineol によ
るものであることが明らかとなった。 
 
③ 「経験価値」の付与による植物資源の付加価値向上 
 近年，消費者の感情や感性に訴えるマーケティング⼿法として，Bernd H.Schmittが提唱し
た「経験価値」が注⽬されている。この経験価値という概念は，化粧品のような消費者の感
- 4 - 
 
情や感性に訴える商品価値に関して，その商品価値や魅⼒を5つの経験価値と⾔う概念で説
明しようとするものである。本研究では，「経験価値」によって解析することによって，植
物資源の付加価値を⾼めるための⽅策を提⾔し，その有⽤性を⽰した。 
1）ヤマヨモギ配合化粧品の経験価値に基づく商品開発研究 
ヤマヨモギ配合化粧品である「イグニス・ネイチャーシリーズ（アルビオン社製）」のリ
ニューアルにあたって，既存商品を経験価値マーケティングの概念で解析するとともに，付
加価値の導⼊を検討した。その結果から，ヨモギを⾃家栽培することが，同商品にとって最
⼤の付加価値になるとの仮説を基に，新規商品を開発し，販売した。その結果，新商品を追
加した2011年度以降，4倍近く売り上げが上昇し，確実に商品リニューアルの成功が⽰され
た。したがって，明らかに経験価値マーケティングの応⽤例として，この⼿法が売り上げ増
⼤に寄与しその有効性が⽰されたものと考えられる。 
2）銀座産ハチミツ配合化粧品の経験価値に基づく商品開発研究 
 ハチミツを利⽤した新商品の開発にあたって，経験価値マーケティングの概念を基に検
討を⾏い，「イグニス・銀座ハチミツシリーズ（アルビオン社製）」の新商品を検討した。す
なわち，ハチミツの由来である銀座ミツバチプロジェクトの活動，企業としての環境保護活
動が存在することが，最⼤の付加価値になるとの仮説を基に新商品を開発した。その結果，
販売した2011年度以降は，売り上げが30%あまり上昇し，これがその後も維持されている。 
 
本研究では，細胞化学，栄養学，⽣理学およびマーケティング論等の⼿法を基に，先に挙
げた3つの観点から，化粧品における植物資源の付加価値の向上を試みた。すなわち，① 科
学的な根拠が未解明であったスリランカアユールヴェーダに⽤いられる植物の作⽤を培養
細胞や遺伝⼦解析を⽤いた解析によりその化粧品あるいは育⽑剤としての有効性を明らか
にした。また，② すでに化粧品として利⽤されているローズウォーターやヨモギなどの植
物資源を栄養学的あるいは⽣理学的観点から再評価し，新たな機能性を活かした美容⾷品あ
るいは化粧品としての利⽤価値を⾼めることに成功した。さらに，③ 最近，注⽬されてい
るマーケティング⼿法である，「経験価値」の概念を取り⼊れることにより，ヨモギや蜂蜜
- 5 - 
 
を配合した化粧品に，感動や満⾜感など⼼理的・感覚的な価値を効果的に取り⼊れることで，
これらの資源の価値をさらに向上させることにも成功した。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
 本論文は，化粧品開発において植物資源の付加価値を向上させる手法を三つの視点から体
系化したものである。第一に，科学的根拠の解明による価値の向上として，スリランカアー
ユルヴェーダ植物の抗酸化性，細胞増殖機能，肌バリア機能を測定して伝承的な効能を科学
的に実証した。第二に，すでに化粧品素材として使用されているローズウォーターやヨモギ
精油のストレス改善効果や精神の鎮静効果などを新たに解明し，これらの資源の付加価値の
向上に成功している。第三に，化粧品に対して，消費者の感動や共感など感性に関わる価値，
すなわち「経験価値」を付与することで，商品の売り上げを向上させ，ヨモギやハチミツな
どの資源の価値向上を実現した。そしてこれらの成果を活用した商品を開発することで，基
礎的な学問を産業化に結びつけている。本研究は生物産業学において有用な知見であり，審
査員一同は博士（生物産業学）の学位を授与する価値があると判断した。 


化粧品における植物資源の付加価値向上に関する研究

水島, 智史

3906

MIZUSHIMA, Satoshi

3907

Study of propagation methods in Elatostema involucratum Franch. & Sav.

伊藤, 哲也

3965

ITO, Tetsuya

3966

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氏 名   伊 藤 哲 也 
学位（専攻分野の名称）   博 士（畜産学） 
学 位 記 番 号   甲 第 760 号 
学 位 授 与 の 日 付   平成 30 年 3 月 21 日 
学 位 論 文 題 目   デュロック種における飼料利用性形質の育種改良効率の改善に 
                       関する研究 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 古 川   力 
               教 授・博士（農学） 野 村 こ う 
               教 授・博士（畜産学） 池 田 周 平 
               教 授・博士（農学） 谷 口 信 和 
                    博士（農学） 小 林 栄 治＊ 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
わが国の養豚産業において，肥育豚生産費における飼料費が占める割合は平成 27 年度に
おいて 65.2%を示している。また，飼料価格は穀物原料相場によって変動するだけでなく，
世界的な人口増加および食肉生産量の増加による穀物需要の増加が予想されており，特に飼
料自給率が低く，家畜の濃厚飼料原料を輸入に依存している日本にとっては将来的な穀物価
格の上昇が危惧されている。このことから，わが国の養豚産業において飼料費を削減するこ
とは肥育豚生産費の低減を通じて農家の経営の改善に大きく寄与すると考えられ，飼料原料
の確保や新たな飼料原料の開発とともに種豚の飼料効率に関する育種改良が重要である。 
 そこで本研究では，国内種豚の飼料利用性形質の育種改良効率を改善するため，自動飼料
摂取量記録装置を用いて測定した日本国内のデュロック種育成豚の飼料摂取量データを利
用し，（１）Loess 法を利用した飼料摂取量の欠測記録の補正法の確立，（２）欠測記録の補
正による飼料摂取量データの利用性の改善と遺伝的能力評価の正確度の向上，（３）飼料利
用性形質と飼料摂取行動形質の分散成分および産肉形質との遺伝相関の推定，（４）ゲノム
情報を活用した ssGBLUP 法による飼料要求率のゲノム育種価推定と育種改良効率の改善
についての検討を実施した。 
 
１．デュロック種における欠測した飼料摂取量の補正が飼料利用性形質の遺伝的パラメー
タおよび推定育種価に及ぼす影響 
１）回帰モデルを利用した欠測した飼料摂取量記録の補正方法の検証 
 DFI の欠測記録を含まない 902 個体から無作為に欠測値を発生させた無作為欠測 DFI デ
ータセットを用い，二次回帰式，直交多項式四次式および Loess 法の３つの回帰式の補正
値の適合度を検証した結果，真の TFI 値と補正した TFI 値間の相関係数は 0.981 から 0.999
を示し，いずれの回帰式においても欠測割合の増加によって相関係数が低下した。真の値に
＊国立研究開発法人 農研機構 畜産研究部門 家畜育種繁殖研究領域 有用遺伝子ユニット長 
- 2 - 
 
対する各回帰式で補正した値の AIC および BIC を比較した結果，すべての無作為欠測 DFI
データセットにおいて Loess 法が最小値を示した。これらの結果から，育成豚における個々
の欠測した DFI 値の補正方法として，二次回帰式や直交多項式四次式よりもノンパラメト
リック回帰である Loess 法が適していた。本試験の結果を受けて，第３節以降の試験では
DFI の欠測値の補正方法として Loess 法を用いることとした。 
 
２）飼料摂取量の欠測記録の有無が一日平均飼料摂取量に対する遺伝的パラメータおよび育
種価の推定に及ぼす影響 
 5%から 50%まで無作為に DFI 記録を欠測させた無作為欠測 DFI データセットを用いて，
無作為欠測区および Loess 補正区の真の ADFI に対する遺伝的パラメータおよび育種価の
変動を検証した。その結果，DFI の欠測記録割合や DFI の欠測値の補正の有無にかかわら
ず，ADFI の分散成分，遺伝率およびそれらの標準誤差は大きく変動しないことが明らかと
なった。一方，ADFI の育種価の推定に対して，Loess 法を用いて欠測した DFI 値を補正す
ることによって，欠測記録を補正しない場合と比較して 5%程度の欠測記録の場合でさえ，
真の育種価の順位に対する相関を有意に上昇させることを示した。さらに，Loess 法による
DFI の欠測記録の補正は補正をしない場合に比べ真の ADFI の育種価に対する適合度を上
昇させたことから，Loess 法による DFI の欠測記録の補正によって，真の ADFI の育種価
に対する育種価の数値の変動と育種価の順位の変動を小さく抑えることが可能であること
を明らかにした。 
 
３）ADFI と産肉形質との遺伝相関の推定 
 実際に測定したデータに基づく結果から，ADFI の表型値は補正の有無によって大きく変
化しないものの，ADFI の遺伝的パラメータの推定に対して形質値保有個体数が影響を及ぼ
し，標準誤差の観点から個体数が多いほどより正確な分散成分を推定できることを示した。
また，ADFI の遺伝率は中程度であり，ADFI は ADG と強い正の相関，BFT および IMF
と中程度の正の相関が示されたことから，ADFI の遺伝的改良は可能であり，ADFI の増加
とともに ADG，BFT および IMF が増加することが示唆された。 
 
２．デュロック種における飼料要求率および飼料摂取行動の遺伝的パラメータと産肉形質
との遺伝相関の推定 
１）飼料要求率および飼料摂取行動形質の遺伝率 
 デュロック種集団における FCR の遺伝率は 0.27 と中程度を示し，飼料摂取行動形質の遺
伝率は 0.4 以上の中〜高程度の比較的高い遺伝率を示した。FCR および飼料摂取行動形質
は中程度以上の遺伝率を示したことから，デュロック種においてこれらの形質の遺伝的改良
- 3 - 
 
が十分に可能であることが示された。 
 
２）飼料要求率および飼料摂取行動形質と産肉形質との遺伝相関 
FCR における産肉形質および ADFI との遺伝相関の結果から，FCR は ADG と中程度(－
0.50)の負の相関が確認され，その一方で ADFI との遺伝相関は低い正の相関(0.09)を示した
ことから，本研究に用いたデュロック種集団においては，FCR を改良形質として用いるこ
とによって，ADFI を大きく変化させることなく FCR とともに間接的に ADG を改良する
ことが可能であることが示唆された。 
 飼料摂取行動形質において，本研究で用いたデュロック種集団では訪問１回あたりの飼料
摂取量が多く且つ滞在時間が長い個体ほど増体が高く，FCR が改善する傾向が確認された。
一方，訪問回数が多い個体では逆の傾向がみられた。これらの結果は，本研究で用いたデュ
ロック種集団における結果であるため，他の集団や他の品種においても検証を行う必要があ
る。 
 
３．BLUP 法による推定育種価と ssGBLUP 法によるゲノム育種価の正確度および遺伝的改良
量の比較 
 2010 年から 2013 年生まれの産肉形質および飼料利用性形質の形質値を持つ個体を参照
集団として用い，2014 年生まれの個体 214 頭について従来の BLUP 法による育種価と SNP
情報を考慮した ssGBLUP 法によるゲノム育種価を推定し，育種価とゲノム育種価の比較を
行った結果，選抜時に形質データを保有していない一次選抜時における FCR の推定育種価
の正確度は ssGBLUP 法によるゲノム育種価において 2.81 倍に増加した。個体の形質デー
タを加えた二次選抜時の推定育種価の正確度と１世代当たりの遺伝的改良量は，BLUP 法
と比較して ssGBLUP 法において 1.41 倍増加することを示した。さらに，一次選抜と二次
選抜を通じた１世代当たりの遺伝的改良量は ssGBLUP 法を用いることによって１世代あ
たりの遺伝的改良量が約 1.57 倍増加することが示された。産肉形質では，一次選抜時およ
び二次選抜時における ADG，BFT，EMA および ADFI の ssGBLUP 法による推定ゲノム
育種価の正確度および１世代当たりの遺伝的改良量はそれぞれ 2.34 倍，2.26 倍，2.52 倍，
2.49 倍および 1.30 倍，1.26 倍，1.39 倍，1.35 倍に増加することを示した。また，ADG，
BFT，EMA および ADFI の一次選抜および二次選抜を含めた一世代当たりの総合改良量は
従来の BLUP 法と比較して ssGBLUP 法を用いることによって 1.44 倍，1.40 倍，1.53 倍
および 1.50 倍に増加することが示された。 
 これらの結果より，ゲノム情報を利用した ssGBLUP 法を用いることによって，従来の
BLUP と比較して産肉形質および飼料利用性形質の推定育種価の正確度が向上し，１世代
当たりの遺伝的改良量を増加させることが可能であることを明らかにした。また，ssGBLUP
- 4 - 
 
法は遺伝率の低い形質や，形質データを持たない状況において従来の BLUP 法よりも効果
的であることが示唆された。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
わが国の養豚産業では肥育豚生産費において飼料費が 65％以上を占めており，三元交雑
における雄品種デュロック種の飼料利用性を改良する必要がある。本研究では，まず，自動
飼料摂取量記録装置において機械的に発生した飼料摂取量の欠測値を補正するためには
Loess 法が適していることを明らかにし，この補正により個体の育種価をより正確に推定で
きることを検証した。さらに，網羅的な SNP 情報を用いて推定したゲノム育種価は従来の
育種価よりも改良効率が約 1.5 倍向上すること，さらに 12 個の SNP は飼料効率と増体能力
に関わる遺伝子と連鎖していることを明らかにした。これらの結果から，自動飼料摂取量記
録装置から得たデータを活用することにより，デュロック種における飼料利用効率の育種改
良効率を改善することが可能であることを示唆した。 
 これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査委員一同は博士（畜産学）の学位を授与
する価値があると判断した。 


デュロック種における飼料利用性形質の育種改良効率の改善に関する研究

窪江, 優美

3898

KUBOE, Masami

3899

A study on transition of wood distribution and forest management

DAWLATZAI, Abdul Malik

3900

3901

- 1 - 
 
氏 名   Abdul Malik Dawlatzai 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農業工学） 
学 位 記 番 号   甲 第 757 号 
学 位 授 与 の 日 付   平成 30 年 3 月 20 日 
学 位 論 文 題 目   Erosion Assessment and Soil Conservation Strategy in Degraded 
                       Soil Condition of Paktya Province, Afghanistan 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 三 原 真智人 
               教 授・博士（農学） 渡 邉 文 雄 
               教 授・博士（農学） 鈴 木 伸 治 
               准 教 授・博士（農学） 中 村 貴 彦 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
1. Background and objectives 
Afghanistan remains very poor, and the living standards are among the lowest in the world. 
Almost 80% of the population depends on agricultural activities and 90% of the population lives in 
rural areas. Agriculture plays an indispensable role in their livelihoods. Although total arable land is 
12%, only 6% is cultivated. The climate of the country is arid and semi-arid with cold and relatively 
rainy in winter and hot summer. Rainfall is infrequent with very low precipitation around 300 mm 
yr-1 annually, but having high rainfall intensity. Afghanistan is suffering from lack of data, 
information, particularly soil and water conservation plans. Therefore, soil erosion is one of serious 
problems throughout the country due to the topography of the landscape, arid and semi-arid climates, 
barren nature of the land and desertification. However, little attention has been paid to address soil 
erosion problem in the country, particularly in Paktya Province. Hence, this study was conducted to 
estimate soil erosion through the application of the Universal Soil Loss Equation (USLE) on GIS and 
to discuss the effective conservation practices. As effective conservation practices, crop management 
and gypsum mineral (CaSO4.2H2O) application in agricultural lands were evaluated to reduce 
sediment concentration in runoff as well as soil erosion in agricultural lands. 
 
2. Current agricultural conditions and constraints 
Paktya Province is based on agricultural economic with 61% of the population depending on 
agricultural activities. About 96% of the population lives in the rural areas. Most of these 
agriculture-related activities fall within small-scale production systems with only a few farmers 
being self-sufficient. To identify the current agricultural conditions and constraints, a questionnaire 
survey was conducted in Dawlatzai Village of Gardez District, Paktya Province. The main problems 
- 2 - 
 
that Paktya Province is facing are; soil degradation, deforestation, inadequate of irrigation water, 
poor extension services and inadequate of agricultural inputs. In addition, based on the survey 
conducted in the study area, 32% of the farmers responded that soil erosion happens very severely 
and 50% responded as severely. It means that more than 80% of farmers require proper conservation 
strategies for holding soil fertility and reducing soil erosion. 
 
3. Estimation of soil erosion based on USLE and GIS 
Soil erosion risk mapping was done using empirical model, the Universal Soil Loss Equation 
(USLE) on ArcGIS platform. The USLE model can be used as predictive tools for assessing soil loss, 
conservation planning and project planning. Different components of the USLE model were used 
with mathematical equations. This study identified that the rainfall erosivity factor (R-factor) 
observed with an installed rainfall gauge for a year at 217.5 MJ mm ha-1 h-1 yr-1 made a good 
agreement with that calculated at 207.7 MJ mm ha-1 h-1 yr-1 based on the annual amount of rainfall 
for the Gardez Basin. Also, soil erodibility factor (K-factor) was obtained from the soil classification 
map of the country. And the K factor ranged from 0.038 to 0.063 t ha h ha-1 MJ-1 mm-1. The LS factor 
was calculated from Digital Elevation Model (DEM), LS factor values were in the range from 0 to 
176. Crop management factor was calculated based on the national land cover map. Additionally, 
there are no conservation practices for the study area; hence a conservation practice factor P-factor 
was assigned 1 in the calculation. The data layers extracted for R, K, LS, C and P factors were 
multiplied within the raster calculator of ArcGIS spatial analyst tool to generate the soil loss map. 
Also, the land use map of the study area was prepared and the average annual soil losses from 
different land uses were determined for recognizing priority areas for application of soil conservation 
practice. 
On the other hand, the USLE model was calibrated by the erosion pin method. The results of the 
calibration indicated that the observed soil losses with the erosion pin method in the field showed 
certain agreements with the calculated soil losses based on the USLE model in this study. 
 
4. Conservation strategy by crop management and amending soil with gypsum mineral  
Although there are many soil conservation practices, crop management and gypsum application 
have been focused in this study. Preventing soil erosion with cultivating crops is a common farming 
practice in agricultural lands. Also, gypsum mineral is an amendment widely accepted in the recent 
days because of its availability in most regions and relatively low-cost. To evaluate the effectiveness 
of crop management and gypsum application in reducing sediment concentration in runoff with 
eliminating soil erosion in agricultural lands, a field experiment was conducted in Dawlatzai Village 
- 3 - 
 
using a portable rainfall simulator. Four erosion plots, as gypsum-treated plot, clover cultivated plot, 
maize cultivated plot and control plot were designed. For the gypsum-treated plot, gypsum at the rate 
of 5 t ha-1 was applied. The experimental results indicated that total soil losses from gypsum-treated, 
clover and maize cultivated plots were reduced to 33%, 8% and 46% of that from the control, bared 
plot. Gypsum mineral, slightly increased EC of surface runoff because it is sparingly soluble salt but 
did not change largely the pH values of surface runoff. So, it was considered that gypsum is not a 
liming agent and does not neutralize the hydrogen ion in the soil solution.     As crop cultivation is 
not available during the period of insufficient irrigation water in Dawlatzi Village of Gardez District, 
research interest was focused on gypsum application as an alternative conservation strategy. So, an 
additional experiment was conducted for discussing more detail about the effects of gypsum 
application in the laboratory using two different soil textures; one is sandy loam and the other loamy 
soils. The results showed that reduction in surface runoff by 38.8% was observed for sandy loam soil 
and 37.0% for loamy soil texture compared to the control. Likewise, infiltration into the soils was 
increased at 2.3 times for sandy loam and loamy soil textures compared to the control. Consequently, 
total soil losses from gypsum-treated plots were significantly reduced to 39.7 and 18.1% of the losses 
from the control for sandy loam and loam soils, respectively. Soil particles were well flocculated in 
gypsum-treated plot compared to the control. This flocculation phenomenon could have contributed 
towards the increased infiltration into the soil and the reduced sediment concentration and soil 
erosion in the gypsum-treated plot. 
Accordingly, it was concluded that the conservation practice factor P-factor with gypsum 
application at 5 t ha-1 was in the range from 0.18 to 0.40 based on the field and laboratory 
experiments. 
 
5. Evaluation of gypsum application as conservation practice factor using USLE with GIS 
  To determine the effectiveness of gypsum application as a conservation practice in Dawlatzai 
Village, P-factor was assumed as 0.33 based on the results of the field experiments. The maximum 
soil losses at 79 t ha-1 yr-1 from the agricultural lands without any conservation practices decreased to 
20 t ha-1 yr-1 when gypsum application is done as a conservation practice. Accordingly, it was 
concluded that conservation practice with applying gypsum mineral in agricultural lands in 
Dawlatzai Village is one of the effective ways for reducing soil erosion.  
 
6. Conclusions and recommendations 
According to the results of the questionnaire survey conducted in the initial stage of this study, soil 
erosion is one of the main agricultural problems in Paktya Province. Therefore, this study dealt with 
- 4 - 
 
the estimation of soil erosion through the application of the Universal Soil Loss Equation (USLE) on 
ArcGIS platform and to discuss the effective conservation practices. Although there are many soil 
conservation practices being applicable in Paktya Province, crop management and gypsum 
application have been focused in this study. Preventing soil erosion with cultivating crops is a 
common farming practice in agricultural lands. Also, gypsum mineral is an amendment widely 
accepted in the recent days because of its availability in most regions and relatively low-cost. To 
evaluate the effectiveness of crop management and gypsum application in reducing sediment 
concentration in runoff with eliminating soil erosion in agricultural lands, a field experiment was 
conducted in Dawlatzai Village using a portable rainfall simulator. The experimental results indicated 
that total soil losses from gypsum-treated, clover and maize plots were reduced to 33%, 8% and 46% 
of that from the control.  
As crop cultivation is not available during the period of insufficient irrigation water in Dawlatzi 
Village of Gardez District, research interest was focused on gypsum application as an alternative 
conservation strategy. So, an additional experiment was conducted for discussing more about the 
effects of gypsum application in the laboratory using two different soil textures as sandy loam and 
loamy soils. The results showed that total soil losses from gypsum-treated were 39.7 and 18.1% of 
the losses from the control for sandy loam and loam soils, respectively. Soil particles were well 
flocculated in gypsum-treated plot compared to the control, and it was considered this flocculation 
contributed to reduce sediment concentration and soil erosion. 
Accordingly, the estimated P-factor with gypsum treated at 0.33 was substituted into the Universal 
Soil Loss Equation (USLE) for re-calculating the maximum soil losses in Dawlatzai Village. The 
calculated results indicated that the soil losses at 79 t ha-1 yr-1 from the agricultural lands without any 
conservation practices changed to 20 t ha-1 yr-1 when gypsum application is done as a conservation 
practice. 
  Consequently, it was concluded that conservation practice with applying gypsum mineral in 
agricultural lands in Dawlatzai Village is one of the effective ways for reducing soil erosion, 
especially during the period of insufficient irrigation water. It is suggested and recommended that 
farmers in Paktya Province apply gypsum mineral on their farmlands for reducing surface runoff and 
soil loss. Therefore, gypsum mineral application should be adopted as a policy and be provided 
through agricultural extension services to farmers to enhance their knowledge and skill regarding its 
benefits and proper application in their agricultural lands for reducing soil erosion. 
 
和文要旨 
本研究は，アフガニスタン国パクティア州の土壌劣化地域を対象として，汎用土壌流亡量
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予測式 Universal Soil Loss Equation (USLE) に基づき GIS を適用して面的な土壌流亡量の把
握と現地で適用できる土壌保全対策について論議したものである。研究初期の段階で，パク
ティア州ダウラザイ村の現地農家を対象として，農業の現状と課題に関するアンケート調査
を実施した結果，土壌侵食に起因した土壌劣化，森林伐採，灌漑水不足，農業普及の未整備，
劣悪な農業資材等の問題が明らかとなった。特に土壌侵食に関しては，32％の現地農家が「非
常に厳しい」と，50％が「厳しい」と回答し，合わせて 80%以上の現地農家が土壌侵食によ
る土壌劣化を問題視していることから，本研究では土壌侵食の把握と現地で適用できる土壌
保全対策について論議を進めることとした。 
現地で適用できる土壌保全対策には様々な手立てが考えられたが，作物栽培による土壌植
被を検討するとともに，灌漑水が不足し作物を栽培できない期間にも適用可能で現地で容易
に入手できる石膏（硫酸カルシウム・2 水和物）添加による土壌保全対策を提案して研究を
進めた。ダウラザイ村に設置した畑地圃場試験枠および大学研究室内のモデル試験枠を適用
して，土壌侵食の抑制効果を評価した。現地での畑地圃場試験の結果，クローバー栽培では
8.0％にまで，トウモロコシ栽培では 46％にまで，流亡土量を削減できることが示された。
また，石膏添加によっても 33.0％にまで流亡土壌を削減できることが実証された。併せて，
大学研究室内のモデル試験枠を適用して石膏添加による土壌侵食の抑制効果を詳細に検討
した結果，石膏添加によって 18％から 40%にまで流亡土量を削減することに成功した。こ
れは土壌粒子に吸着した Na イオンが Ca イオンに置換して，表面流去水中の懸濁粒子が分
散から凝集に変化することに起因したものであると，土壌懸濁水の分散凝集実験からも考察
できた。 
 これらの結果から汎用土壌流亡量予測式に作物管理因子（C 因子）を 0.08 および 0.46，
および保全因子（P 因子）を 0.33 として予測式に適用し，パクティア州ダウラザイ村を対象
として保全対策前後における土壌流亡量の比較を行った。その結果，保全対策前には最大で
79 t/ha/y であった土壌流亡量は，本研究で扱った保全対策によって 20 t/ha/y 以下に抑えられ
ることが明らかとなった。本研究を通して，無耕作期間の保全対策として，現地で容易に入
手できる石膏を施用することで，効果的に圃場で発生する土壌侵食とともに流亡土量を削減
できることが定量的に明らかになった。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究では，アフガニスタン国パクティア州の土壌劣化地域を対象として，汎用土壌流亡
量予測式 (USLE) に基づき GIS を適用して面的な土壌流亡量の把握と現地で適用できる土
壌保全対策について検討した。先ず作物栽培による土壌植被を検討するとともに，現地で容
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易に入手できる石膏添加による土壌保全の効果について，同州ダウラザイ村に設置した圃場
試験枠および研究室内のモデル試験枠を適用して評価した。その結果，クローバー栽培では
8.0％にまで，トウモロコシ栽培では 45.5％にまで，流亡土量を削減できることを示した。
また，乾季には多くの畑地で灌漑水が不足し作物を栽培できないため，乾季にも適用可能な
石膏添加による土壌保全対策を提案し，実験的に評価した結果，33.0％にまで流亡土壌を削
減できることを実証した。これは土壌粒子に吸着した Na イオンが Ca イオンに置換して，懸
濁粒子が分散から凝集に変化することに起因したものであると，懸濁粒子の分散凝集実験か
らも確認した。さらに，これらの結果から汎用土壌流亡量予測式に作物管理因子（0.08，0.46）
および保全因子（0.33）を各々適用し，ダウラザイ村を対象として保全対策前後における土
壌流亡量の比較を行った。その結果，保全対策前には最大で 79 t/ha/y であった土壌流亡量
は，本研究で扱った保全対策によって 20 t/ha/y 以下に抑えられることを明らかにした。 
 これらの得られた研究成果は，アフガニスタン国の土壌保全技術として適用可能であるこ
となどを評価し，審査員一同は博士（農業工学）の学位を授与する価値があると判断した。 


Erosion Assessment and Soil Conservation Strategy in Degraded Soil Condition of Paktya Province, Afghanistan

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