植物のミカタ

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米ぬか土壌還元消毒は有機態リン酸であるフィチン酸を大量に投入するため、土壌への影響が懸念されます。米ぬか1〜2トン/反の投入で、フィチン酸は85〜170kg/反も供給されます。これはトマトのリン酸施肥量の数倍に相当し、過剰なリン酸は亜鉛などの微量要素の吸収を阻害し、土壌劣化を招く可能性があります。特に土壌鉱物の劣化が進んだハウス栽培では深刻な問題となり得ます。有機態リン酸の蓄積と土壌鉱物の状態には注意が必要です。

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秀品率の高いネギ畑の土壌分析では、リン酸値が低いという共通点が見られました。これは、土壌分析で測定されるリン酸が、植物が利用できない形態のものを含んでいないためと考えられます。従来の土壌分析では、病原菌の栄養源となるリン酸のみを測定しており、植物が利用できる有機態リン酸（フィチン酸など）は考慮されていません。今回の分析結果はサンプル数が少ないため、あくまで傾向に過ぎません。今後、検証環境を整え、有機態リン酸を含めた土壌分析を進めることで、より正確な情報が得られると期待されます。

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土壌中の有機態リン酸であるフィチン酸は、過剰に蓄積すると植物の生育を阻害する可能性がある。しかし、既存の土壌分析では測定されていない。フィチン酸の測定は、食品分析の分野では吸光光度法やイオンクロマトグラフィーを用いて行われている。土壌中のフィチン酸測定には、アルミナ鉱物との結合を切る必要はあるものの、技術的には不可能ではない。にもかかわらず、土壌分析の項目に含まれていないのは、認識不足や需要の低さが原因と考えられる。

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土壌中のリン酸には、植物が利用しにくい有機態リン酸が存在します。特に、穀物や家畜糞に由来するフィチン酸は土壌に蓄積しやすく、問題を引き起こします。フィチン酸はキレート結合により土壌と強く結合し、植物が利用できません。さらに、亜鉛などの微量要素とも結合し、植物の生育を阻害します。また、既存の土壌分析ではフィチン酸は測定されないため、過剰蓄積に気づきにくいという問題もあります。米ぬか施用などでフィチン酸が蓄積する可能性があり、注意が必要です。

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土壌分析でリン酸値が高い場合、Ca型リン酸が多く病気リスクも高まります。記事で紹介されたラッカセイはAl型リン酸を利用できるため、石灰過剰の土壌ではリン酸値改善効果は期待できません。石灰過剰だと土壌pHが上がり、ラッカセイがAl型リン酸を溶解しにくくなるからです。リン酸値改善には、まず石灰値の適正化が必要です。鶏糞など酸性資材の活用も検討しましょう。

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速効性リン酸肥料として知られるリン酸アンモニウム（燐安）は、リン酸とアンモニアの反応で製造されます。しかし、原料のリン鉱石からリン酸を抽出する過程で硫酸を使用するため、燐安には硫酸石灰（石膏）などの不純物が含まれます。リン酸は土壌中で安定化しやすく過剰になりやすい性質を持つ上、燐安を用いると意図せず石灰も蓄積するため注意が必要です。土壌中のリン酸過剰は病気発生リスクを高めるため、施肥設計は慎重に行うべきです。

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畑作後に水田を作ると、リン酸が減少する理由は、水田の還元環境にあります。通常、土壌中のリン酸は鉄と結合し、水に溶けにくいFePO₄の形で存在します。しかし、水田の酸素が少ない環境では、鉄が還元されFe²⁺となるため、リン酸との結合が弱まり、水に溶けやすい形に変化します。また、カルシウムと結合したリン酸も比較的溶けやすく、水田環境では自然と減少します。これらの要素が重なり、畑作後の水田でリン酸が減少すると考えられています。

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土壌中のマグネシウム測定に原子吸光光度法が用いられる理由を解説しています。原子吸光光度法は、物質を高温で原子化し、そこに光を照射して特定の波長の光の吸収量を測定することで元素濃度を分析する方法です。マグネシウムは炎光光度法では測定できない波長を持つため、原子吸光光度法が適しています。一方、カルシウムも原子吸光光度法で測定されていますが、これはコストや感度、多元素同時分析の可能性などが関係していると考えられます。

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炎光光度法でマグネシウムを測定しない理由は、マグネシウムが発する光が人の目で見えない紫外線であるためです。マグネシウムの炎色反応の波長は285.2nmと、可視光線の範囲外です。一方、炎光光度法で測定されるカリウムは766.5nmと、可視光線の赤色の範囲に収まります。マグネシウムは燃焼すると強い白色光を発しますが、これは燃焼力が強いためであり、炎色反応とは異なる現象です。マグネシウムは光合成において重要な葉緑素の中心に位置していますが、その発熱力との関連は明らかではありません。

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土壌分析におけるカリウム測定は、炎光光度法という方法が用いられます。まず土壌から不純物を除去した溶液を作成し、そこにガス炎を当てます。カリウムは炎色反応によって淡紫色の炎を発し、その炎の波長を炎光光度計で測定します。炎光光度計は、炎の光を電気信号に変換することで、カリウム濃度を数値化します。このように、炎色反応を利用することで、土壌中のカリウム量を正確に測定することができます。

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本記事では、根圏のpH上昇がリンや鉄、マンガンなどの必須・有用栄養素を不溶化させ、土壌生物の栄養不足を引き起こすことに着目。これは土壌生物経由で植物へ栄養が移行する上で由々しき問題と指摘します。土壌診断で多い石灰過剰は、生理的塩基性肥料として土壌pHを高める作用があり、特にハウス栽培では微量要素が効きにくい不毛な土壌になりやすいと警鐘を鳴らし、土壌生物への影響も考慮した土壌管理の重要性を訴えています。

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この記事は、田んぼ一枚あたりの土に含まれる腐植の量を計算する方法を解説しています。土壌診断で腐植の割合が分かっても、具体的な量がイメージしにくいという問題意識から、1反(1000㎡)あたりの土の重量を計算し、そこから腐植の量を算出しています。具体的には、土の深さを10cm、比重を1と仮定し、1反あたりの土の重量を100トンと算出。土壌診断で腐植が3%だった場合、1反あたり3トンの腐植が含まれると結論付けています。そして、今後は田んぼ一枚あたりの腐植の割合をどれだけ増やせるかに注目していくべきだと締めくくっています。

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土壌診断における腐植の測定は、かつては土色や化学反応を利用した方法が主流でしたが、現在では乾式燃焼法が一般的になりつつあります。乾式燃焼法では、土壌サンプルを高温で完全燃焼させ、発生した二酸化炭素量を測定することで、土壌中の炭素量を算出します。さらに、同時に発生する窒素量も測定することで、土壌の炭素と窒素の比率を把握することができます。この方法は、従来の方法に比べて迅速かつ簡便であるため、多くの土壌分析機関で採用されています。ただし、測定には専用の装置が必要となるため、コストがかかる点がデメリットとして挙げられます。

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土壌分析でリン酸値が高いと、糸状菌由来の病害リスクが高まり農薬使用量増加の可能性も高まる。土壌中の吸収しやすいリン酸が多いと、病原菌が増殖しやすく、作物と共生する糸状菌は自身の力でリン酸を吸収するため共生しなくなるためだ。土壌分析では吸収しやすいリン酸しか検知できないため、リン酸値が高い場合は注意が必要。しかし、土壌中には吸収しにくいリン酸も豊富に存在するため、リン酸肥料を減らし、海外依存率を下げることも可能かもしれない。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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牛糞堆肥は土壌改良に有効だが、施用量や方法を誤ると弊害が生じる。未熟な牛糞堆肥はアンモニアガス害で植物を枯らし、土壌中の酸素を奪う。また、牛糞堆肥に含まれる窒素過多は硝酸態窒素の流出による地下水汚染、生育障害、軟弱徒長を引き起こす。さらに、過剰な塩類集積はEC値の上昇を招き、生育阻害や養分吸収阻害につながる。適切な施用量を守り、完熟堆肥を使用する、土壌分析に基づいた施肥設計を行うなどの対策が必要である。加えて、牛糞堆肥はリン酸、カリウムなどの養分過多にも繋がり、土壌バランスを崩す可能性もあるため、注意深い施用が求められる。

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施設栽培では、トマトなどの作物は鉄欠乏に陥りやすい。土壌中に鉄は豊富に存在するものの、土壌の酷使による鉄の絶対量の減少と、土壌の化学性の変化が原因となる。施設内では降雨がないため、土壌pHが低下しにくく、石灰やリン酸が過剰になりやすい。鉄の吸収は低いpHで促進されるが、高いpHでは阻害される。植物は根から有機酸を分泌して土壌pHを下げようとするが、施設栽培では発根量も少なく、この作用も限定的となる。結果として、鉄欠乏が生じやすく、光合成に不可欠な鉄の不足は、軽微であっても大きな影響を与える。さらに、アルミニウム過剰な酸性土壌では、アルミニウム耐性植物は鉄吸収メカニズムを利用してアルミニウムを無毒化するため、鉄欠乏を助長する可能性もある。

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土壌分析の結果pHが中性でもスギナが繁茂する理由を、アルミナ含有鉱物の風化に着目して解説しています。スギナ生育の鍵は土壌pHの酸性度ではなく、水酸化アルミニウムの存在です。アルミナ含有鉱物は風化により水酸化アルミニウムを放出しますが、これは酸性条件下だけでなく、CECの低い土壌でも発生します。CECが低いと土壌中の有機物や特定の粘土鉱物が不足し、酸が発生しても中和されにくいため、粘土鉱物が分解され水酸化アルミニウムが溶出します。同時に石灰が土壌pHを中和するため、pH測定値は中性でもスギナは繁茂可能です。対照的にCECの高い土壌では、腐植などが有機物を保護し、粘土鉱物の分解とアルミニウム溶出を抑えます。つまり、pHだけでなくCECや土壌組成を総合的に判断する必要があるということです。

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福岡県糸島市の海岸沿いの畑の土壌分析結果で、苦土（マグネシウム）が異常に高く、カリウムも多いという不思議な現象が見られた。現地調査の結果、畑の土は近隣の森を切り崩した土で客土されており、周囲の地質は花崗岩主体だが、斑れい岩質の深成岩も存在する事がわかった。斑れい岩は苦土や鉄を多く含むため、客土された土に斑れい岩由来の成分が含まれていると推測される。この仮説は、畑の土から緑色の鉱物粒子が確認されたこと、土壌図で畑が森林土に分類されていることからも裏付けられる。通常の砂質土壌とは異なり、この畑では苦土による緩衝作用は期待できないため、腐植による緩衝に注力する必要がある。近隣の他の畑は通常の砂質土壌で、今回の畑は特殊な事例と言える。

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植物の成長促進における枯草菌の役割に着目し、みすず書房「これからの微生物学」の記述を基に考察。枯草菌は植物ホルモンのオーキシンやブタンジオールを産生し、成長を促進する。また、納豆菌（枯草菌の一種）はフィチン酸分解酵素を分泌し、有機態リン酸を分解できる。このことから、家畜糞堆肥施用土壌で腐植主体に変えるとリン酸値が上昇する現象は、枯草菌による有機態リン酸の分解・可給化が要因だと推測される。この作用は、リン酸施肥量削減の可能性を示唆する。

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舞鶴でのグローバック栽培に関する勉強会をきっかけに、地域の土壌と水質について考察。グローバック栽培は初期費用が安く土壌病害のリスクも低い一方、水耕栽培のため原水のpH調整が重要となる。舞鶴のある施設では原水pHが7.5と高く、周辺の地質が斑れい岩であることを確認。斑れい岩は塩基性火成岩で、pHを高める鉱物を多く含むため、水質も高pHになると推測。さらに、塩基性火成岩はカリウム含有鉱物が少なく、土壌分析の結果もカリウム不足を示唆。カリウムは根の吸水に重要で、舞鶴の栽培ではカリウム肥料の施用が必須。土壌だけでなく、散水に使う川の水のミネラル組成も考慮する必要がある。

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京都農販アドバイザーとして、宮城県の肥料関係者向けに施肥設計の講演を行いました。普段、私が基肥設計で行っている背景にある考え方について解説しました。これは、施肥設計の見直しによって農薬防除の回数を減らせるという考えに基づいています。詳細については、サイトの記事「施肥設計の見直しで農薬防除の回数は確実に減らせる」(https://saitodev.co/article/施肥設計の見直しで農薬防除の回数は確実に減らせる) を参照ください。今回の講演を通して、参加者と相互に成長できればと考えています。

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京都農販のアドバイザーとして、仙台市内で肥料関係者向けに施肥設計のセミナーを実施しました。写真のように、参加者に向けて講演を行いました。京都農販のウェブサイト(https://kyonou.com/)もご参照ください。 このセミナーを通して、肥料関係者と共に施肥設計に関する知識・技術の向上を目指しました。相互の学びを通して、より効果的な施肥設計を実現し、農業の発展に貢献できればと考えています。

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長野県栄村小滝集落は、標高が高く冬季の積雪が多い地域。良質な米作りには土壌の理解が不可欠で、土壌図インベントリーとシームレス地質図を活用。インベントリーからは「黒ボク土」と判明し、保水性が高い反面、養分保持力が低い特性が明らかに。地質図からは、付近に蛇紋岩が多く分布し、土壌が弱アルカリ性であると推測。これらの情報から、小滝集落の土壌は水はけがよく、ミネラル豊富な一方、窒素が流亡しやすい特徴を持つと結論づけ、適切な施肥設計の必要性を示唆した。実際、小滝集落の土壌はpH7.0~7.2を示し、分析結果と合致した。この事例は、公開データを用いた土壌分析の有効性を示している。

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熊本JAやつしろで、京都農販の技術顧問として、栽培者向けの肥料勉強会の講師を務めました。JAやつしろは養液栽培やシステム化を進めており、ロックウール栽培も増加傾向にあります。土耕と養液栽培を組み合わせる場合、元肥の重要性が高いため、その見直しと肥効向上による秀品率向上を目指した講演を行いました。JAやつしろ、関係者への感謝を述べ、ロックウールと水耕栽培に関する関連記事へのリンクも掲載されています。

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尿素と塩化カリウムは、それぞれ窒素とカリウムを供給する重要な肥料ですが、特性を理解した上で使い分ける必要があります。尿素は土壌中の微生物によってアンモニア態窒素に変換され、その後硝酸態窒素へと変化します。この過程で土壌が一時的にアルカリ化するため、酸性土壌の矯正に役立ちます。ただし、揮散による窒素損失のリスクがあるため、施肥方法に注意が必要です。一方、塩化カリウムは速効性で水溶性が高く、カリウムを迅速に供給できます。しかし、塩素過剰による生育障害のリスクがあるため、塩素感受性作物には硫酸カリウムなどの代替肥料が推奨されます。土壌分析に基づき、作物の種類や生育ステージ、土壌特性を考慮して適切な肥料を選択することが重要です。

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土壌中の腐植量測定は、分光光度計を用いた紫外-可視吸収スペクトル測定で行われる。腐植は複雑な構造で、末端のカルボキシル基や水酸基が水の保持やpH緩衝、イオン保持に寄与する。測定は水溶液サンプルに光を当て、吸収された波長から量を計算するが、腐植の抽出の難しさから参考値となる。論文では、腐植量とCECには高い正の相関(R²=0.7)が見られた。腐植はアルミニウムと強く結合し長期間保持されることから、腐植のパフォーマンス向上策が重要となる。

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ヒマワリは土壌のリン酸吸収力を高める緑肥として有効です。リン酸を吸収したヒマワリを土にすき込むことで、土壌のリン酸過剰状態を改善できます。特に家畜糞堆肥の使用でリン酸値が高くなった土壌で有効です。ヒマワリは大きな根を張り、土壌深くのリン酸も吸収します。地上部はカリウムを多く含み、すき込みによりカリウムも土壌に供給できます。リン酸過剰でカリウム不足になりやすい土壌で、ヒマワリはバランスを整える効果を発揮します。ただし、ヒマワリは土壌の水分を多く吸収するため、乾燥に注意が必要です。

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土壌のCEC測定では酢酸アンモニウムで土壌中のミネラルをアンモニウムと交換する。しかし、硫安（硫酸アンモニウム）のような強酸塩を施肥すると、CEC測定以上のミネラルが交換され、苦土などの養分が溶脱する可能性がある。肥料偽装で革粉の代わりに硫安を使用していた事例では、残留性だけでなくミネラルの効きも弱まり、野菜の品質低下を招いていた可能性がある。つまり、アンモニア態窒素肥料は土壌への影響を考慮し、施肥する必要がある。

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土壌のCEC（陽イオン交換容量）測定は、土壌が保持できる養分の量を測る方法です。まず酢酸アンモニウムで土壌中の陽イオンをアンモニウムイオンに置換し、エタノールで洗浄後、塩化カリウムでアンモニウムイオンを溶出させます。この溶出したアンモニウムイオン量を測定することで、土壌のCEC、つまりマイナスの電荷量を間接的に測ることができます。測定単位はmeq（ミリイクイバレント）で、イオンの電荷数を示します。

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土壌中のカルシウム測定法は、酢酸アンモニウムで交換性石灰を抽出し、OCPC試薬で発色させ、吸光度を測定する。これは主に炭酸石灰やリン酸石灰由来のカルシウムを捉える。しかし、土壌劣化の原因となる硫酸カルシウムは難溶性のため、この方法では測定できない。農学的に「水溶性」とされるカルシウム塩も、化学的には難溶性であるため、土壌中の全カルシウム量を把握するには不十分。つまり、土壌分析の数値だけで判断せず、土壌の状態をよく観察することが重要である。石灰資材の過剰施用は土壌硬化や養分バランスの崩壊を招くため、注意が必要。

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牛糞主体で鶏糞追肥の土壌分析アプリ結果が、以前塩害土壌で示したグラフと酷似した。リン酸値が高く、ECも高いこの状態は土壌肥料成分の活用を諦めた方が良い。トルオーグ法によるリン酸測定は有機態リン酸を検出せず、測定値は飼料由来のリンカル残骸を示唆する。カルシウム値も高い。牛糞主体土壌は測定値以上にリン酸過剰の可能性があり、土壌バランスの崩壊を示す。指導にある牛糞主体土作りは危険であり、過剰成分は他要素に影響する。施肥設計見直しで農薬防除回数削減も可能。

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Go言語で開発された土壌分析Webアプリ「soil2」の紹介。 入力された土壌分析値をグラフ化し、将来的にはサードパーティアプリとの連携も視野に入れている。Go言語採用理由は、コンパイル言語のためサーバー環境によるコード変更の手間を省き、処理速度の向上も見込めるため。REST APIと管理者機能を実装し、グラフ表示にはChart.jsを使用。当初は身内向け公開予定だったが、最終的にはSOY Shopのマイページ機能に統合された。

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土壌分析は、畑全体の状況把握には費用対効果が低いと思われていたが、生育が悪かった箇所の土壌を分析することで、栽培者の施肥設計の癖を把握できる。土壌の良さは、各要素の量の多さではなく、バラつきの少なさで決まるため、生育の悪い箇所のデータから、無意識に投入しすぎている要素を特定できる。つまり、土壌の状態だけでなく、施肥の癖を知るために、バラつきのあるデータでも有効活用できる。

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EC値は水溶性肥料濃度の指標であり、高すぎると植物が吸水できず枯れる。JAは0.6～0.8S/mから警戒、1.0S/m以上で対策が必要としている。しかし、乾燥した石灰過剰の畑でEC値がほぼ0だった事例から、EC測定は水に溶けているイオンを測るため、乾燥土壌では正確な値を得にくいことがわかる。お茶のような液体は測定しやすいが、固形土壌は測定しにくい。測定対象を明確にしてデータ活用すべきであり、栽培は科学的なアプローチが重要。

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京都農販の人が土壌ECメーターで「お～いお茶」のEC値を測定したら0.6S/mだった。これは土壌の適正値0.2～0.4S/mより高く、肥料濃度の指標となるEC値の高さに驚いたというエピソード。EC値とは電気伝導率のことで、水中のイオン濃度が高いほど値も高くなる。土壌では残留肥料の指標となり、高すぎると石灰が溜まるなど問題が生じるため、管理が必要である。