植物のミカタ

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この記事は、植物の根と共生する菌根菌、特にグロムス門の菌について解説しています。菌根菌は細い菌糸で養分を吸収し宿主に供給する代わりに、炭素化合物を得ています。また、宿主の食害耐性を高める効果も指摘されています。記事では、グロムス門を理解するために、古い分類法である接合菌についても触れています。接合菌はカビなども含み、子嚢菌や担子菌のような大きな子実体を形成せず有性生殖を行います。胞子の散布範囲は比較的狭いと考えられています。

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この記事は、菌類の二つの生活環ステージ（有性生殖を行うテレオモルフと無性生殖を行うアナモルフ）と、それに由来する命名の混乱について解説しています。DNA解析以前は別種とされていたテレオモルフとアナモルフに異なる名前が付けられ、特に無性生殖を行うアナモルフは「不完全菌」と呼ばれていました。現在ではDNA解析により同種と判明しても、産業上の重要性からアナモルフの名前が使用されるケースがあり、混乱が生じています。例としてトリコデルマ(アナモルフ)とボタンタケ(テレオモルフ)の関係が挙げられ、両者の名前を知ることで、目視しづらい菌糸だけでなく、子実体(キノコ)の形から土壌中の存在を推測できるようになります。関連として、マッシュルーム栽培における培土の微生物叢の重要性も示唆されています。

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トリコデルマ理解のためには菌類の分類の歴史的変遷を学ぶ必要がある。トリコデルマ属など一部の菌類は、無性生殖段階で見つかった「不完全菌」として分類され、後に有性生殖段階が確認されたことで完全世代（子のう菌類のツノタケ属など）に分類し直された。しかし、歴史的に「不完全菌」として認識されていた名前も残っているため、トリコデルマのような菌は複数の学名を持つ。古い分類法と新しい分類法の両方を理解することで、トリコデルマのような菌の複雑な命名の理由が理解できる。例えば、アカボタンダケは不完全世代では*Trichoderma viride*、完全世代では*Hypocrea rufa*と呼ばれ、名前からは同一種と分かりづらい。国立科学博物館の『菌類のふしぎ 第2版』は、新旧の分類法を解説し、このような命名の経緯を理解するのに役立つ。

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栽培の中心には常に化学が存在します。植物の生育には、窒素、リン酸、カリウムなどの必須元素が必要で、これらの元素はイオン化されて土壌溶液中に存在し、植物に吸収されます。土壌は、粘土鉱物、腐植、そして様々な生物で構成された複雑な系です。粘土鉱物は負に帯電しており、正イオンを引きつけ保持する役割を果たします。腐植は土壌の保水性と通気性を高め、微生物の活動の場となります。微生物は有機物を分解し、植物が利用できる栄養素を供給します。これらの要素が相互作用することで、植物の生育に適した環境が作られます。つまり、植物を理解するには、土壌の化学的性質、そして土壌中で起こる化学反応を理解する必要があるのです。

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高槻の清水地区で行われたレンゲ米栽培では、田起こしの方法が注目された。一般的な稲作では土作りを軽視する傾向があるが、レンゲ米栽培では土壌の状態が重要となる。レンゲの鋤き込みにより土壌の物理性が改善され、保肥力も向上する。しかし、慣行農法の中干しは、畑作で言えばクラスト（土壌表面の硬化）を発生させるようなもので、土壌の物理性を低下させる。物理性の低い土壌は、酸素不足や有害ガス発生のリスクを高め、イネの根の成長を阻害する。結果として、病害虫への抵抗力が弱まり、収量低下や農薬使用量の増加につながる。経験と勘に頼るだけでなく、土壌の状態を科学的に理解し、適切な土作りを行うことが、レンゲ米栽培の成功、ひいては安全でおいしい米作りに不可欠である。

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高槻の原生協コミュニティルームで行われたレンゲ米栽培の報告会では、レンゲの土壌改良効果に焦点が当てられました。レンゲは窒素固定により土壌への窒素供給を助け、化学肥料の使用量削減に貢献します。また、土壌の物理性改善にも効果があり、透水性や保水性を向上させます。これは、今回の記事で問題視されている荒起こしによる土壌の弾力低下やガス交換能の低下といった問題への解決策となり得ます。さらに、レンゲは雑草抑制効果も持ち、無草化による土壌有機物減少を食い止める可能性も示唆されました。つまり、レンゲの活用は、化学肥料や家畜糞に頼らない持続可能な稲作への転換を促す鍵となる可能性を秘めていると言えるでしょう。

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高槻の原生協コミュニティルームでレンゲ米栽培の観測報告会が行われました。レンゲの生育状況、土壌分析結果、収穫量などが報告され、レンゲ栽培による土壌改善効果や収量への影響について議論されました。生育初期は雑草の影響が見られましたが、レンゲの成長に伴い抑制されました。土壌分析では、レンゲ栽培区で窒素含有量が増加し、化学肥料の使用量削減の可能性が示唆されました。収量については慣行栽培区と有意差は見られませんでしたが、食味についてはレンゲ米が良好との評価がありました。今後の課題として、雑草対策の改善や、レンゲ栽培による更なる土壌改善効果の検証などが挙げられました。

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街路樹の根元の苔むした地面に、ロゼットが芽生えている様子が観察されています。低い苔とロゼットは、限られた光を奪い合っているのでしょうか。やがて他の植物も生えてくるこの場所は、土壌形成の初期段階にあると考えられます。湿気を保つ苔は、ロゼットの成長に有利に働くかもしれません。関連する記事では、コケの透明感のある緑や、チャートの表面で土が形成される過程、桜の木の下に生えるキノコなどが紹介されています。これらの記事は、いずれも自然界の小さな命の営みと、環境との関わりを捉えています。

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家畜糞堆肥による土作りは、土壌の硝酸態窒素濃度を高め、作物の生育に悪影響を与える。高濃度の硝酸態窒素は根の成長を阻害し、土壌のヒビ割れを引き起こし、根へのガス障害も発生しやすい。結果として、作物は亜鉛などの微量要素を吸収できず、硝酸イオン濃度が高い葉を形成する。このような野菜は栄養価が低く、健康効果は期待できないばかりか、高濃度の硝酸イオンと不足する抗酸化物質により、健康を害する可能性もある。葉のビタミンCが硝酸イオンの影響を相殺するという意見もあるが、酸化ストレスの高い環境ではビタミンCも期待できない。適切な施肥設計で硝酸イオン濃度を抑制し、健康的な野菜を育てることが重要である。

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野菜の硝酸イオン濃度が高いと、体内でニトロソ化合物という発がん性物質に変換される可能性がある。日本では、特に葉物野菜の硝酸イオン濃度が高い傾向にある。これは、過剰な肥料施用や吸収によるものである。家畜糞堆肥は、熟成するほど硝酸イオン濃度が上昇する。そのため、過剰施用が日本各地の畑で問題となっている。ベテラン農家の場合、一時的に栽培が順調に見えるため、牛糞の使用を推奨することが多いが、その影響で硝酸イオンが蓄積され、植物のストレス耐性が低下する可能性がある。したがって、野菜の硝酸イオン濃度は低い方が望ましいとされる。その実現には、肥料の適切な施用や、家畜糞堆肥の過剰施用を避けることが重要である。

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光合成の質を高めるには、川が運ぶケイ酸とフルボ酸の活用が重要。ケイ酸は稲の光合成促進や病害抵抗性向上に寄与し、葉の強度を高めて倒伏を防ぐ。フルボ酸はミネラルと結合し、植物への吸収を促進するキレート剤として働き、光合成に必要な微量要素の供給を助ける。さらに、フルボ酸は土壌中の微生物活性を高め、根の成長を促進、結果的に光合成効率の向上に繋がる。これらの要素を活用することで、肥料効率を高め、環境負荷を低減しながら、質の高い農作物生産が可能になる。川は天然の栄養供給源として、農業における持続可能性に貢献する貴重な資源と言える。

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森林生態系の窒素・リン酸循環に着目し、家畜糞堆肥の散布が森林生産性に与える影響について考察している。窒素は森林生産性の制御要因であり、堆肥は窒素供給源となり得る。しかし、落葉分解における白色腐朽菌とトリコデルマの競合への影響や、土壌養分が急に豊かになった場合の樹木への影響は不明である。記事では、落葉の分解遅延による断熱効果の可能性にも触れつつ、堆肥散布のメリット・デメリットを比較検討し、最終的な判断は保留している。

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高槻の本山寺境内には砂岩頁岩互層と枕状溶岩（玄武岩）が近距離で露出し、土壌形成の違いを観察できる貴重な場所が存在する。アカガシのドングリ拾いの際、旧参道でこの露頭の上を歩き、土壌の違いを確認した。砂岩頁岩互層上の土壌は薄く砂っぽいのに対し、枕状溶岩上の土壌は黒く、肥沃な黒ボク土のようだった。これは母岩の違いによるものと考えられる。緑泥石の風化過程も観察でき、砂岩と玄武岩という異なる母岩による植生の違いも今後の観察課題とした。本山寺は土壌形成と植生の関係を学ぶ上で有益な場所である。

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筆者は近所の雑木林で、光が差し込む場所にブナ科の幼木を発見した。周辺の落葉をどけると、丸いドングリから芽が出ており、クヌギと推測している。更に落葉をかき分けると、ドングリから根も伸びていたが、土に埋まっておらず、落葉に覆われていた。このことから、前回の記事同様、落葉がドングリの発芽に適した環境を提供していることを実感した。

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レンゲ米栽培では、稲刈り後のレンゲの播種時期が重要となる。10月下旬が播種限界の中、10月上旬が一般的な播種時期とされている。しかし、稲刈り後、レンゲ播種までの期間が短いため、藁の腐熟が問題となる。藁をそのまま鋤き込むとC/N比の問題が発生するため、粘土鉱物と藁を混ぜることで藁の炭素化合物の量を減らし、土壌化を促進する方法が有効と考えられる。レンゲの播種時期を考慮すると、木質有機物ではなく、粘土鉱物と藁のみの組み合わせが有効な可能性がある。

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亜鉛は植物の生育に必須の微量要素であり、欠乏すると生育不良や収量低下を引き起こす。亜鉛は様々な酵素の構成要素や活性化因子として機能し、タンパク質合成、光合成、オーキシン生合成などに関与する。亜鉛欠乏下では、植物はオートファジーと呼ばれる細胞内成分の分解・再利用システムを活性化させる。これにより、古いタンパク質や損傷したオルガネラを分解し、得られたアミノ酸などの栄養素を再利用することで、生育に必要な資源を確保し、ストレス耐性を向上させている。特に、葉緑体の分解は亜鉛の再転流に重要であり、新しい葉の成長を支えている。したがって、オートファジーは亜鉛欠乏への適応戦略として重要な役割を果たしている。

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観測対象のレンゲ米水田は、ウンカの当たり年にも関わらず無農薬で収穫を達成した。驚くべきことに、近隣の殺虫剤を使用した水田ではウンカ被害が発生した。この水田は冬期にレンゲを栽培し、土壌改良材を用いて土壌を改善していた。レンゲ鋤込み後の土壌は、軽くて小さな塊の状態になっていた。一方、他のレンゲ栽培水田ではウンカ被害が多かった。このことから、ミツバチによるレンゲの花蜜と花粉の持ち出しが、ウンカ発生に影響を与えている可能性が示唆される。次作では今作の知見を活かし、秀品率向上を目指す。

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緑肥に関する書籍の内容を250文字で要約します。緑肥の効果的な活用には、土壌環境と緑肥の種類の組み合わせが重要です。土壌のpH、排水性、養分量などを分析し、適切な緑肥を選択する必要がある。レンゲは酸性土壌に強く窒素固定効果が高い一方、ヘアリーベッチはアルカリ性土壌にも適応し、線虫抑制効果も期待できる。緑肥のすき込み時期も重要で、開花期が最も栄養価が高く、土壌への還元効果が最大となる。土壌分析に基づいた緑肥の選択と適切な管理が、地力向上と健全な作物栽培につながる。

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農環研ニュースNo.107(2015.7)は、水田生態系における農薬の影響を評価するため、アマガエル幼生を用いた農薬感受性試験を実施した。27種の水稲用農薬を対象に、急性毒性試験と催奇形性試験を実施。急性毒性試験では、殺虫剤が最も毒性が高く、次いで殺菌剤、除草剤の順であった。ネオニコチノイド系殺虫剤は特に毒性が高く、致死濃度は他の殺虫剤より100倍以上低い値を示した。催奇形性試験では、一部の殺虫剤と殺菌剤で奇形が確認された。この研究は、水田生態系保全のためには、農薬の種類や使用量を適切に管理する必要があることを示唆している。特に、ネオニコチノイド系殺虫剤の使用には注意が必要である。

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高槻の水田でジャンボタニシ（スクミリンゴガイ）を発見。その駆除法として、天敵、トラップ、農薬の他、フルボ酸でイネを強化し食害を防ぐ方法や、水管理を徹底しジャンボタニシに除草をさせる方法が挙げられている。中でも注目されている農薬はリン酸第二鉄で、タニシに摂食障害を引き起こし、稲の肥料にもなるため初期生育に有効。つまり、土作りを徹底し、初期生育にリン酸第二鉄を与え、水管理を徹底することが重要。温暖化の影響で越冬生存率が増加しているため、対策の必要性が高まっている。

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冬期灌水のような環境保全型稲作でも、肥料成分が過剰になると害虫被害が増加する。農薬による防除は害虫の抵抗性や天敵への影響で効果が薄れるため、作物の抵抗性と天敵に着目すべきである。静岡県の研究では、水田のクモ類に着目し、コモリグモ科は米ぬか区、アシナガグモ科はレンゲ区で個体数が多いことがわかった。通常栽培区ではどちらのクモも少なかった。米ぬかは亜鉛豊富な有機質肥料だが、課題も多い。レンゲによる土作りが天敵の増加に繋がる可能性があり、今後の研究が期待される。

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愛媛県で行われた調査で、冬期湛水有機栽培水田でトビイロウンカの被害が増加した。冬期湛水によりイネの草丈、茎数、葉色が乾田より増加し、窒素含有量が高まったことが被害増加の要因と推測される。冬期湛水は有機物の分解を促進し養分吸収効率を高めるが、土壌の物理性改善効果は無く、窒素吸収がミネラル吸収を上回る傾向にある。調査地は花崗岩帯のため、川の水からミネラル補給は期待できない。ケイ酸含有量は冬期湛水と乾田で差が小さかった。窒素過多でミネラル不足のイネはウンカに弱いため、ケイ酸苦土肥料などでミネラルバランスを整える必要がある。

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猛暑日が続く中、中干しの効果について再検討が求められている。伝統的に中干しは土壌の亀裂を促し、根の成長を促進するとされているが、近年の猛暑下では土壌が極度に乾燥し、かえって根の生育を阻害する可能性がある。特に、保水性の高い圃場では過度な乾燥は逆効果となる。さらに、中干しによる急激な乾燥はイネにストレスを与え、生育に悪影響を及ぼす恐れもある。そのため、猛暑日が多い年には中干しの期間を短縮したり、土壌水分計などを活用して土壌の状態を適切に管理したりするなど、柔軟な対応が必要となる。また、品種や栽培方法によっても最適な中干しの方法は異なるため、それぞれの状況に合わせた対応が重要である。

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耕作放棄された水田は深刻なひび割れが生じ、土壌が劣化している。稲作はおろぼず、通常強いカヤツリグサさえも枯死していることから、土壌劣化の末期状態と考えられる。カヤツリグサ科の植物は土壌が固い場所を好むため、これらの植物の出現は土壌劣化、特に土壌の弾力低下を示す指標となる可能性がある。この状態では、緑肥を蒔いても効果は期待できない。土壌の劣化は作物の発根を阻害するため、カヤツリグサ科の植物の繁茂は、栽培を見送る、あるいは堆肥を増やすなどの対策が必要なサインとなる。

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川辺に群生するオギは、水からケイ素などを吸収して生育する。著者はかつて師匠が河川敷の刈草を畑に入れ、土壌を改善していたのを想起する。しかし、イネ科作物である稲作では、同じイネ科のオギをそのまま利用しても効果は薄いだろうと推測。そこで、オギの穂が実る前に刈り取り、堆肥化して秋のレンゲ栽培に用いることを提案する。これにより、ケイ素などミネラル分の供給、レンゲの生育促進、ひいては夏の猛暑対策といった複数の課題解決につながると期待している。

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水田土壌中の細菌がイネのケイ素吸収に関与する可能性が示唆されている。ケイ素を取り込む細菌24株は全てバチルス属で、食中毒菌のセレウス菌(B.cereus)や生物農薬に使われるBT剤(B. thuringiensis)なども含まれる。バチルス属はケイ素の殻を作ることで過酷な環境を生き抜くとされ、B.cereusはケイ素により耐酸性を得ている可能性がある。ケイ素の吸収にはマンガン、亜鉛、カルシウム、鉄等のミネラルが必要で、特に水田で欠乏しやすい亜鉛の供給が重要となる。土壌中の細菌がケイ素を吸収しやすい環境を整えることで、猛暑下でもイネの秀品率維持に繋がる可能性がある。

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ケイ酸苦土肥料を用いた稲作の可能性を探る記事。ケイ酸は稲作に有効だが、風化しにくい石英ではなく、風化しやすいケイ酸塩鉱物である必要がある。ケイ酸苦土肥料の原料は蛇紋岩で、風化しやすいネソケイ酸塩であるかんらん石が変質して生成される蛇紋石を主成分とする。水田上流にこれらの岩石が存在し、水路がコンクリートで固められていない環境であれば、ケイ酸が水田に供給され、猛暑でも登熟不良を起こしにくい稲作が可能になる可能性がある。しかし、そのような環境は標高の高い涼しい地域に限られる。蛇紋石とかんらん石に加え、緑泥石の活用にも言及。さらに、植物が利用できるケイ酸は、微生物が鉱物から溶出したものが多いと指摘している。

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猛暑日が続く中、稲作における中干しの意義を再検討する必要がある。高温は光合成の低下や活性酸素の増加につながり、葉の寿命に悪影響を与える。中干しは発根促進効果がある一方、高温時に葉温上昇を招く可能性もある。レンゲ栽培田では中干しによるひび割れがないにも関わらず、高温に耐えているように見える。ケイ酸質肥料は高温時の光合成を改善し、特に中干し後の幼穂形成期に吸収量が増加する。ケイ酸吸収が少ないと気孔の開きが悪くなり、葉温上昇につながる。また、珪藻等の微細藻類の殻は、植物が吸収しやすいシリカの形になりやすい可能性がある。

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レンゲ米栽培田と慣行栽培田を比較観察した結果、中干し後、慣行栽培田では葉色が薄くなっているのが確認された。これは幼穂形成期における養分転流の影響と考えられる。養分転流は微量要素の移動にも関わり、根の活性が高いと新葉での転流利用率は低下する。サイトカイニンは葉の老化抑制に作用するため、発根が盛んなレンゲ米栽培田では葉色が濃いまま維持されている可能性がある。猛暑時期の光合成を盛んにするには、地温・外気温・紫外線対策といった水管理が重要となる。

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レンゲの開花を前提とした栽培では、ミツバチが花粉を持ち去ることで微量要素、特に亜鉛が持ち出される点に注意が必要です。現代の整備された用水路はミネラル供給源として期待薄で、レンゲ米栽培を続けると亜鉛欠乏を招く可能性があります。米ぬかにも亜鉛が含まれるため、精米や研ぎ汁によって更に亜鉛が失われます。レンゲの花粉の持ち出しと併せて、亜鉛の流出は米の品質低下に繋がる可能性があるため注意が必要です。これはレンゲ米に限らず、全ての稲作に当てはまります。綺麗な水で作られた米が美味しいと言われる一方で、ミネラル不足のリスクも考慮する必要があります。免疫向上に重要な亜鉛を維持するためにも、土壌への適切なミネラル供給が重要です。

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稲作におけるカメムシ被害対策として、ネオニコチノイド系殺虫剤が使用されているが、人体やミツバチへの影響が懸念され、使用禁止の可能性が高まっている。代替手段として、レンゲ米の栽培が注目される。レンゲの鋤き込みは炭素固定量を増やし、冬季の雑草管理も軽減できる。一方、暖冬によるカメムシ越冬数の増加は、殺虫剤耐性を持つ害虫の出現など、深刻な農業被害をもたらす可能性がある。殺虫剤に頼らない栽培体系の確立が急務であり、レンゲ米はその有力な選択肢となる。さらに、殺菌剤の使用は虫害被害を増加させる可能性があり、総合的な害虫管理の必要性が高まっている。

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レンゲ米栽培では土壌の生物相が変化し、有機一発肥料の肥効が前倒しになる可能性がある。しかし、レンゲ由来の有機物も影響するため、無機一発肥料の方が適している可能性もある。ただし、無機肥料でも水が必要で、中干しで土壌水分が減ると肥効が抑制される。レンゲ栽培では土壌有機物が増えるため、中干しの効果が低く、肥料切れのリスクが高まる。そのため、レンゲ米栽培で一発肥料を使う場合は、肥効の遅いタイプを選ぶか、オーダーメイド対応が必要となる。

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長野県JAグループのサイトによると、飯綱町のオオアカウキクサは水田雑草抑制に利用されている。しかし、その効用は水温低下によるもので、稲の生育初期には生育を阻害する可能性がある。一方、生育後期には雑草抑制効果を発揮し、除草剤使用量を減らす効果が期待できる。また、オオアカウキクサ自体も緑肥として利用可能で、持続可能な農業への貢献が注目されている。しかし、水温への影響を考慮し、使用方法や時期を適切に管理する必要がある。さらに、オオアカウキクサの繁殖力の強さから、周辺水域への拡散防止策も必要となる。

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一発肥料には、シグモイド型とリニア型の二つの肥効パターンがある。樹脂コートで肥効を調整する無機一発肥料はシグモイド型、土壌環境に肥効を依存する有機一発肥料はリニア型となる。前者は初期の肥効が緩やかで、その後急激に効き始め、最後は緩やかになる。後者は比較的安定した肥効が持続する。レンゲ米栽培では、土壌環境の違いから一発肥料の肥効も変化する可能性が高い。レンゲを使う場合は有機一発肥料が魅力的に見えるが、土壌環境の違いを考慮すると無機一発肥料の方が適している可能性がある。

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レンゲ米栽培の水田では、葉色が薄く地上部の茂りが少ない一方で茎は太く、背丈が揃っている。慣行栽培と比べ、中干し時に土壌のひび割れが発生しにくい。これはレンゲによる土壌改良で有機物が増え、クラスト（乾燥ひび割れ）が生じにくいため。クラストは露地栽培では生育障害を起こすが、水田では発根促進のためのガス交換の場となる。レンゲ米ではひび割れがないことで有害物質の排出が懸念されるが、レンゲが事前に有害物質を軽減している。一方、中干しは根の損傷やROLバリアの質低下といったデメリットも持つ。レンゲ米で中干しの効果が薄まるなら、元肥設計を見直す必要がある。肥料偽装問題で硫安が使用された事例は、土壌への影響を考えると深刻な問題と言える。

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窒素過多の水田でいもち病が発生しやすいのは、アンモニア態窒素の毒性ではなく、硝酸態窒素の蓄積が原因の可能性がある。水田土壌には、表層の酸化層と還元層への移行部に硝酸態窒素が存在する。また、水稲根近傍では、過剰なアンモニウムイオンを無毒化するために硝化が行われ、硝酸態窒素が生成される。イネは硝酸態窒素も吸収するため、発根量の少ない株では葉に硝酸態窒素が蓄積されやすい。さらに、イネは土壌中のアミノ酸も吸収できる。有機態窒素の量、葉色、発根促進の関係を理解することで、いもち病予防や高品質米生産のヒントが得られる。

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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。

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イネの根腐れは、長雨による酸素不足ではなく、硫化水素の発生が原因である可能性が高い。硫化水素は、水田の嫌気環境下で、硫酸塩系肥料（硫安、キーゼライト、石膏、家畜糞堆肥など）が土壌微生物によって分解される際に発生する。生物は硫黄を再利用する進化を遂げているため、土壌に硫黄化合物が過剰に存在するのは不自然であり、肥料由来と考えられる。硫化水素は鉄と反応しやすく、イネの光合成や酸素運搬に必要な鉄の吸収を阻害する。水田は水漏れしにくいため、過去の肥料成分が蓄積しやすく、硫黄を抜く有効な手段がないため、田植え前の土壌管理が重要となる。ただし、長雨による日照不足や水位上昇も根への酸素供給を阻害する要因となりうる。

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イネはケイ酸を吸収し、葉や茎に蓄積することで、病害虫や倒伏への抵抗力を高めます。ケイ酸は細胞壁を強化し、物理的なバリアを形成することで、病原菌の侵入や害虫の食害を防ぎます。また、茎を硬くすることで倒伏しにくくなり、穂数を増やし、収量向上に貢献します。さらに、ケイ酸は光合成を促進し、窒素の過剰吸収を抑える効果も持ち、健全な生育を促します。葉に蓄積されたケイ酸は、古くなった葉から若い葉へと転流しないため、古い葉ほどケイ酸濃度が高くなります。このため、ケイ酸はイネの生育にとって重要な要素であり、不足すると収量や品質に悪影響を及ぼします。

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土壌藻は、陸上生態系の一部として重要な役割を担う、土壌に生息する藻類です。肉眼では見えず、その存在はあまり知られていませんが、光合成を通じて土壌に有機物を供給し、土壌構造の安定化にも貢献しています。土壌藻の種類は多様で、緑藻、珪藻、藍藻などが存在し、それぞれの環境に適応しています。乾燥や温度変化の激しい土壌表面で生き抜くため、休眠胞子を形成するなど独自の生存戦略を持っています。土壌藻の研究は、土壌生態系の理解や農業への応用など、様々な可能性を秘めています。しかし、その生態は未だ解明されていない部分が多く、今後の研究が期待されています。

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紅葉の鮮やかな赤色はアントシアニンによるもので、これが分解されると褐色になる。アントシアニンの一種シアニジンは還元されてフラバン-3-オール（例：エピカテキン）となり、これが重合して縮合型タンニン（プロアントシアニジン）を形成する。タンニンはさらに縮合し、腐植酸へと変化していく。腐植酸は土壌有機物の主要成分であり、植物の栄養源となる。つまり、紅葉の落葉は分解・重合・縮合を経て土壌の一部となり、新たな生命を育むための養分となる。

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緑肥栽培、特にレンゲは、地力維持に重要だが、ミネラル流出やアルファルファタコゾウムシによる食害増加など課題も多い。緑肥効果を高めるには発根量増加が鍵で、地上部の成長も促進される。そこで、作物ほどではないにしろ、緑肥栽培中にアミノ酸系葉面散布剤を散布することで、栄養補給だけでなく、病害虫への抵抗性も高まり、次作の生育に有利に働く可能性がある。特にマメ科緑肥は害虫被害を受けやすいため有効と考えられる。イネ科緑肥の場合は、家畜糞堆肥のような根元への追肥も有効かもしれない。

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レンゲ米の質向上には、レンゲの生育環境改善が鍵となる。レンゲの旺盛な発根を促し、根圏微生物の活動を活発化させることで、土壌の団粒構造が形成され、難吸収性養分の吸収効率が高まる。具体的には、稲刈り後の水田の土壌を耕し、粘土質土壌をベントナイト等の粘土鉱物や粗めの有機物で改良することで、レンゲの根張りを良くする。さらに、レンゲ生育中に必要な金属成分を含む追肥を行うことで、フラボノイドの合成を促進し、根粒菌との共生関係を強化する。つまり、レンゲ栽培前の土壌改良と適切な追肥が、レンゲの生育を促進し、ひいては次作の稲の品質向上、ひいては美味しいレンゲ米に繋がる。緑肥の効果を高めるためには、次作で使用する土壌改良資材を前倒しで緑肥栽培時に使用することも有効である。

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鉄は植物の生育に必須だが、アルミニウムは毒性を示す。土壌中の鉄は主に三価鉄(Fe3+)として存在し、植物はそれを二価鉄(Fe2+)に変換して吸収する。この変換には、根から分泌されるムシゲニンや、土壌中の微生物が関与する。ムシゲニンは鉄とキレート錯体を形成し、吸収を促進する。一方、アルミニウムもムシゲニンと錯体を形成するが、植物はアルミニウムを吸収せず、錯体のまま土壌中に放出することで無毒化する。レンゲなどの緑肥は土壌微生物を増やし、ムシゲニン分泌も促進するため、鉄吸収の向上とアルミニウム無毒化に貢献する。結果として、健全な植物生育が促される。

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レンゲ米は窒素固定による肥料効果以上に、土壌微生物叢や土壌物理性の向上、連作障害回避といった効果を通じて美味しさを向上させると推測される。レンゲ栽培は土壌への窒素供給量自体は少ないが、発根量が多いほど効果が高いため、生育環境の整備が重要となる。また、美味しい米作りには水に含まれるミネラルやシリカの吸収も重要であり、レンゲ栽培はこれらの吸収も促進すると考えられる。油かすや魚粉といった有機肥料も有効だが、高評価の米産地ではこれらを使用していない例もあり、美味しさの要因は複雑である。

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高槻市清水地区のレンゲ米水田では、冬季にレンゲを栽培することで土壌改良が行われている。レンゲを鋤き込んだ後の水田は土が柔らかく、トラクターの跡が残らないほど軽い。これはレンゲにより土壌中の有機物が分解され、土の粒子同士の結合が弱まったためと考えられる。一方、レンゲを栽培していない隣の田んぼは土が固く、大きな塊が目立つ。レンゲ栽培は土壌の物理性を改善し、イネの根の生育を促進、肥料吸収の向上に繋がる。この水田ではベントナイトも使用されているため、レンゲ単独の効果の検証ではないが、レンゲ栽培は根圏微生物叢の向上、ひいては土壌への有機物馴染みの促進に貢献する。窒素固定も微生物叢向上に繋がる重要な要素である。

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アザミの生育環境を考察するため、近縁種のアーティチョークの栽培条件を参考にした。アーティチョークはpH6.0〜6.5の土壌、13〜18℃の気温を好み、連作障害を起こしやすい。ノアザミとアーティチョークは属が異なるものの近縁種であるため、ノアザミも酸性土壌を好むとは考えにくい。前記事でアザミの根元にスギナが生えていたことから酸性土壌を好むと推測したが、スギナとアザミが同じ環境を好むとは限らないため、更なる考察が必要である。