植物のミカタ

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ミカン栽培において「青い石が出る園地は良いミカンができる」という言い伝えがあります。この青い石は緑泥石を多く含む変成岩である「青石」のことです。緑泥石は保水性・排水性・通気性に優れており、ミカンの生育に必要なリン酸の供給源となるため、良質なミカン栽培に適した土壌となります。言い伝えは、経験的に緑泥石がもたらす土壌の利点を表しており、科学的根拠に基づいた先人の知恵と言えます。

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かつて黒雲母は単一の鉱物と考えられていましたが、現在ではマグネシウムを多く含む金雲母と鉄を多く含む鉄雲母の固溶体であることが分かっています。金雲母の化学組成はKMg3AlSi3O10(OH)2、鉄雲母はKFe3^2+AlSi3O10(OH,F)2です。金雲母は風化すると、緑泥石やバーミキュライトといった粘土鉱物へと変化します。つまり、金雲母の風化を理解することは粘土鉱物の理解を深めることに繋がります。

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黒雲母の結晶構造は、ケイ酸の平面網状型重合体層間にAl、OH、Kが挟まれた構造をしています。Kは層間に位置し、2:1型粘土鉱物と類似していますが、黒雲母には水分子層が存在しません。2:1型粘土鉱物は層間にMⁿ⁺イオンと水分子を保持しており、これが保肥力に影響を与えると考えられています。水分子層の存在が黒雲母と2:1型粘土鉱物の大きな違いであり、その形成条件を理解することが重要です。そこで、粘土鉱物の構造と化学組成に関する文献を参考に、水分子層の形成メカニズムを詳しく調べていきます。

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黒雲母は、フィロケイ酸と呼ばれる層状のケイ酸が特徴の鉱物です。2:1型の粘土鉱物に似た構造を持ち、ケイ酸が平面的に網目状に結合した「平面的網状型」構造をとります。この構造は、粘土鉱物の結晶構造モデルにおける四面体シートを上から見たものに似ています。黒雲母は、風化によって粘土鉱物に変成する過程で、その層構造が変化していくと考えられています。

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鉱物の風化速度は結晶構造に影響されます。単鎖構造のケイ酸塩鉱物（例：輝石）は複鎖構造（例：角閃石）よりも風化に弱く、複鎖構造はさらに重合が進んだ環状構造（例：石英）よりも風化に耐性があります。これは、重合が進むほどケイ酸イオンが安定し、風化による分解に抵抗するためです。そのため、角閃石は輝石やかんらん石よりも風化に強く、風化が進んでから比較的長い間、元の形態を保持できます。

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蛇紋石は、かんらん石が水と反応して生成されるケイ酸塩鉱物です。化学的には1:1型粘土鉱物に分類されますが、その構造は異なる可能性があります。愛媛大学の研究では、蛇紋石の一種であるアンチゴライトの結晶構造が、Mg八面体とSi四面体が層状に重なっていることが判明しています。この構造は1:1粘土鉱物の構造に似ており、蛇紋石が1:1粘土鉱物として分類される理由を説明できる可能性があります。

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輝石はかんらん石よりもケイ酸の重合が進んだ構造を持っており、そのため風化しにくい。ケイ酸が一次元の直鎖状に並んでおり、その隙間に金属が配置されている。この構造では、金属が常に外側に露出しているように見えるが、ケイ酸塩鉱物では重合が進んだ構造ほど風化速度が遅くなることが知られている。つまり、輝石の金属溶脱はかんらん石よりも起こりにくい可能性がある。

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かんらん石は風化により、2価鉄が溶け出して水酸化鉄に変化する。また、ケイ酸も溶出し、重合して粘土鉱物に近づく。一次鉱物のかんらん石は二次鉱物として緑泥石を経てバーミキュライトになる。この反応では、かんらん石のアルミニウム以外の成分が溶脱し、ケイ酸は重合して粘土鉱物の形成に関与する。

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ケイ酸は、ケイ素と酸素で構成され、自然界では主に二酸化ケイ素(SiO2)の形で存在する。水に極わずか溶け、モノケイ酸として植物の根から吸収される。しかし、中性から弱酸性の溶液では、モノケイ酸同士が重合して大きな構造を形成する。この重合の仕方は、単鎖だけでなく複鎖など、多様な形をとる。造岩鉱物は、岩石を構成する鉱物で、ケイ酸を含有するものが多い。熱水やアルカリ性の環境では、ケイ酸塩が溶けやすくなる。

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珪藻土にはケイ酸が多く含まれ、多孔質構造で水分 retentionに優れています。このため、土壌改良材として使用することで、土壌水分保持力の向上と、ケイ酸の持続的溶出が期待されます。ケイ酸は植物の細胞壁の強化や病害抵抗性の向上に役立ち、特にイネ作では、倒伏防止や品質向上効果が期待できます。しかし、過剰に添加すると、土壌のアルカリ化や土壌養分の吸収阻害につながる可能性があります。珪藻土を土壌改良材として使用する場合は、土壌の性質や作物の種類に合わせて適切な量の添加が重要です。一般的には、土壌100kgあたり1～2kgの珪藻土を、耕起や移植時に混ぜ込む方法が推奨されています。

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稲作でケイ酸を効かせるには、田に水を溜めた状態を保つことが重要です。ケイ素を含む鉱物が水に溶けてケイ酸イオンを放出するためには、大量の水が必要です。イネはケイ酸イオンを細胞に取り込み、細胞壁を強化して倒伏を防ぎます。田から水を抜く期間を短くすることで、ケイ酸イオンの溶出とイネの吸収が促進されます。中干し期間を削減する稲作法では、ケイ酸を利用することで草丈を抑制し、倒伏を防止する効果が期待できます。

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コーヒー抽出残渣の施肥が1年目は植物の生育を抑制し、2年目は促進するのは、土壌微生物がカフェインを分解するためと考えられる。このカフェインは、植物の成長に抑制効果を及ぼす可能性がある。カフェインの障害には、細胞内のカルシウム濃度調整の異常と細胞分裂の阻害が含まれる。土壌消毒は、カフェインを分解する土壌微生物を減少させ、地力窒素の減少につながる可能性がある。したがって、土壌消毒を行う場合は、地力窒素の損失を考慮する必要がある。

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コーヒーかすに含まれるカフェインは、植物の生育を抑制する可能性があります。しかし、分解されると土壌を改善し、植物の成長を促進します。また、コーヒーかすにはクロロゲン酸というポリフェノールが含まれており、病気を抑制する効果があるとされています。2年目以降、クロロゲン酸はタンニンと反応するため、抑制的な効果が軽減されます。カフェインは植物にアデノシン受容体様の構造が存在しないため、動物に見られるような覚醒作用はありません。

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廃菌床を水田に入れると、有機物量が上がり、稲の秀品率やメタン発生量の抑制につながる可能性がある。廃菌床には鉄やリン酸も含まれており、稲作のデメリットを補うことができる。また、廃菌床の主成分は光合成産物であり、二酸化炭素の埋蔵にも貢献する。廃菌床に含まれる微生物はほとんどが白色腐朽菌であり、水田環境では活性化しないため、土壌微生物叢への影響も少ないとみられる。

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畑から田を復元するには、かつての田の構造を再現することが不可欠です。しかし、畑では鋤床層が邪魔になり、水持ちの悪化を招きます。ネギは浅い根の作物であるため、鋤床層が残存していても栽培可能です。しかし、ネギとイネの輪作では、両方の生育が不調になる場合があります。これは、畑作で蓄積された肥料が、田に水が張られた際に排出されずに残存するためと考えられます。したがって、畑から田を復元するには、肥料残留物を排出する仕組みが不可欠です。

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店舗で購入した枝豆に、莢を突き破って発根したものがあった。枝豆は未熟なダイズであり、通常は発芽しないが、発芽の原因として以下の可能性が考えられる。* ホルモンの合成不足による変異* 土壌のカリウム不足カリウム不足は土壌劣化の兆候であり、他の枝豆でも発芽が起こる可能性がある。そのため、注意が必要である。

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水田では、イネの根圏（還元層）にメタン酸化菌が生息し、メタンを消費している可能性があります。イネの根量を増やすことで、根圏でのメタン消費量が増加し、大気へのメタン放出量が減少する可能性があります。初期生育時に発根を促進する土作り（タンニンなどの有機物の定着）を行うことで、酸化層の厚みが増加し、イネの根の発根が促進されます。これにより、メタン消費量が上昇し、メタンの放出量をさらに抑えることができます。

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土壌中の硫黄蓄積、硫酸リグニンの鉄欠乏改善効果、水稲の硫黄欠乏リスク増加などを背景に、硫酸リグニンが水稲の硫黄欠乏解決策になり得るかという仮説が提示されています。減肥による硫酸塩肥料減少で水稲の硫黄欠乏が懸念される中、硫酸リグニンが土壌中で適切なタイミングで硫黄を供給し、硫化水素発生を抑える効果が期待されています。

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黒色土は硫黄保持力が高く、特に有機態硫黄の保持に優れています。有機態硫黄は、チロシンなどの芳香族アミノ酸と硫酸イオンがエステル結合したフェノール酸スルファートのような形で存在し、土壌中のプラス電荷と結合したり腐植酸に取り込まれたりしています。しかし、誰が硫酸エステルを合成するのか、それが植物にとって利用しやすい形態なのかは、まだ解明されていません。今後の研究が待たれます。

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日本の土壌では、火山活動の影響で硫黄を含む黄鉄鉱が多く存在するため、硫黄欠乏は起こりにくいとされています。黄鉄鉱は金色の鉱物で、水田の秋落ち現象にも関わっています。土壌中に含まれる黄鉄鉱は、酸化により鉄と硫酸に分解され、植物に硫黄を供給します。そのため、頻繁な土壌交換を行わない限り、硫黄不足の心配はほとんどないと言えるでしょう。

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硫安などの硫酸塩肥料を多用した土壌では、硫酸還元細菌が硫酸根から硫化水素を生成している可能性があります。そこに土壌消毒剤メチルイソチオシアネートを使用すると、硫化水素と反応して二硫化炭素が発生する可能性があります。二硫化炭素は土壌を酸化させるため、肥料成分の吸収を阻害する可能性も考えられます。硫酸塩肥料は多用されがちですが、土壌への影響も考慮する必要があるかもしれません。

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最近の肥料に記載される「酸化還元電位」は、土壌中の物質が電子をやり取りするしやすさを示します。電位が高いほど酸化状態になりやすく、低いほど還元状態になりやすいです。酸素呼吸をする植物の根は、土壌を還元状態にするため、酸化還元電位の調整は重要です。窒素肥料は、土壌中で硝酸化成を経て硝酸態窒素になる際に、土壌を酸化させるため、酸化還元電位に影響を与えます。適切な酸化還元電位の管理は、植物の生育にとって重要です。

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春の山菜として親しまれるツクシ。しかし、栄養豊富な半面、スギナは土壌の質を低下させるため、食用量に疑問を持つ人もいる。スギナが繁茂する土壌は、カリウムや亜鉛が少ない傾向がある。一方で、牛糞を多用した畑では、土壌が劣化しているにも関わらず、カリウムが多くスギナが繁茂する。ツクシとスギナの複雑な関係、そして土壌への影響について考察している。

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この記事では、痩せた土壌に生ゴミを埋めると、土が塊になりやすく、ミミズも集まりにくいため、生ゴミの分解が遅いという問題提起をしています。解決策として、土壌改良の必要性を訴えており、特に、土を柔らかくし、ミミズや微生物の活動を活性化する落ち葉の重要性を強調しています。具体的な方法として、過去記事「落ち葉のハンバーグ」を参考に、落ち葉を土に混ぜ込むことを推奨しています。さらに、生ゴミを埋めた後に素焼き鉢で覆う方法も紹介し、効果的な土壌改良と生ゴミ処理の方法を模索しています。

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桃の根は、青酸配糖体を含むため周囲の植物の成長を抑制するアレロパシー現象を起こし、桃の木の下には草が生えにくい。古代の人々にとって、他の木の周りは雑草だらけなのに、桃の木の下だけ綺麗な状態が続くことは、神秘的な力を持つと思わせるほど不思議な現象だったろう。この桃の力によって作られた美しい桃源郷は、ユートピアのイメージと結びついたと考えられる。桃が持つ青酸配糖体の毒性については、別の記事で解説済みである。

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和歌山県紀北地方は、和泉山脈南麓に広がる和歌山平野に位置し、紀の川が流れる。瀬戸内海性気候で降水量が少なく温暖なため、桃の栽培が盛ん。紀の川は中央構造線に沿って流れ、結晶片岩の土砂を運ぶ。結晶片岩は水はけが良く、桃栽培に適した土壌となる。紀北地方を訪れた筆者は、結晶片岩と桃栽培の関係性を農業史の観点から探求したいと考えている。

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田んぼでレンゲの播種むらにより、草の生育に差が出ている様子を観察しています。レンゲが密生している場所では、中心にイネ科の草が青々と育ち、レンゲに囲まれていない場所の同じ草は生育不良です。まるでレンゲとイネ科の草が共存関係にあるように見えます。レンゲが良好な環境を作り出し、イネ科の草が恩恵を受けている可能性も考えられます。この現象は、単なる肥料の撒きむらではなく、植物間の相互作用を示唆しているのかもしれません。

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アカマツは、栄養分の少ない酸性土壌でも育つ理由として、窒素の利用方法が関係しています。アカマツは、アンモニア態窒素を吸収し、速やかにアミノ酸に変換します。硝酸態窒素を吸収した際も、根でアンモニア態窒素に還元してから利用します。アンモニア態窒素の吸収は、硝酸態窒素のように塩基バランスをとる必要がなく、カルシウムなどの陽イオン要求量も少ないため、アカマツの生育に有利に働いていると考えられます。

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記事では、日本の神話や文化において、松は神聖な木として描かれていることが解説されています。特に、松の根元に湧き出る泉は「神の出現」を象徴し、生命力の源泉と結びつけられています。これは、松が常緑樹であることから、永遠の命や不老不死の象徴とされていることと関連しています。また、松は神聖な場所を示す木としても信仰されており、神社仏閣によく植えられています。このように、松は日本の歴史や文化において重要な役割を果たしており、神聖な存在として深く根付いています。

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海岸の砂浜で生育する松の栄養源に関する研究紹介記事です。松と共生する外生菌根菌は、海水の主成分である塩化ナトリウムの影響で成長が促進される種類が存在します。これは、海岸沿いの松の生育に外生菌根菌が大きく貢献している事を示唆しています。また、松の落葉により土壌の塩分濃度が低下すると、他の植物が生育可能になり、松の生育域が狭まるという興味深い現象も解説されています。さらに、記事後半では、防風林の松の定植において、外生菌根菌を考慮することの重要性についても触れています。

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海岸の砂浜には、マツの成長に必要な栄養が乏しいように思えますが、実際にはそうではありません。マツは菌根菌と共生し、砂に含まれる少量の花崗岩や頁岩から栄養を得ています。頁岩は泥が固まったもので、有機物や微量要素を含んでいます。また、海水に含まれるミネラルもマツの栄養源となる可能性があります。菌根菌が海水から養分を吸収しているかなど、詳しいメカニズムはまだ解明されていません。

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水田を乾田にすることでメタン発生は抑えられますが、鉄の溶脱が減り、下流の生態系や生物ポンプへの影響が懸念されます。水田は腐植蓄積によってメタン抑制と減肥を両立できるため、安易な乾田化ではなく、水田の特性を活かした持続可能な農業が重要です。また、畑作における過剰な石灰施用も、土壌劣化や温室効果ガス排出増加につながるため、土壌分析に基づいた適切な施肥が求められます。

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筆者は、稲刈り後に耕起せずにレンゲを直接播種する田が増えていることを好意的に見ています。収穫機の重みで土が固くてもレンゲは旺盛に育ち、稲のひこばえと共存することで立体的な構造が生まれていることを観察しました。一方で、土壌への有機物供給が少ないため、根よりも葉の成長が優勢になっている可能性を指摘しています。しかし、耕起を減らすことで燃料使用量と二酸化炭素排出量を削減できるメリットを重視し、レンゲ鋤き込み時の有機物固定が重要だと結論づけています。さらに、関連する記事では、中干しを行わない稲作が利益率向上に繋がるという筆者の考えが示されています。

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八女産のミカンについて、その品質の高さの理由を探る文章です。著者は、八女が日本のミカン栽培の上位に入る適地だと考えています。その理由は、八女が緑泥石帯に位置し、良質なミカン栽培の条件である「青い石が出る園地」と一致するためです。緑泥石帯は土壌の排水性と保肥性に優れ、ミカンの栽培に適しています。八女は海から遠く日射量は少ないですが、土壌の質の方が重要だと著者は考えています。そして、石灰岩土壌を好むと思えないミカンにとって、緑泥石帯である八女の土壌は最適な環境を提供していると考えられるのです。

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シイタケ栽培の排水はタンニンを分解するシイタケ菌を含みます。この排水処理にゼオライトを使用すると、汚泥が発生しますが、これには有害金属が含まれず、土壌改良剤として再利用できます。汚泥は団粒構造の形成に役立ち、土壌肥沃度に貢献します。これにより、キノコ需要の増加は、廃棄物利用の増加と土壌改善をもたらす良い循環につながります。

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この記事は、植物が「見えない干ばつ」にどのように反応するかを探っています。目に見える萎れが現れる前の軽度の乾燥状態でも、植物はリン酸欠乏応答を示すことがわかったのです。リン酸は植物の生育に不可欠なため、この発見は重要です。さらに、以前の記事で紹介されたナイアシンによる乾燥耐性向上との関連性も示唆しています。ナイアシンは乾燥に備え、様々な生合成に必要なNADHやNADPHの合成を促進する可能性があります。これらのことから、土壌の保水性を高めることの重要性が改めて強調されています。目に見えない干ばつにも備え、早期に対策を講じることが、安定した農業生産には不可欠と言えるでしょう。

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大豆は窒素肥料を与えなくても、土壌中の窒素だけで十分な根の生育が見込めます。特に、排水性と保水性を高めるタンニン由来の地力窒素を 활용すると効果的です。ただし、土壌中の酸素が多くなると根粒菌の活性が低下するため、鉄分の供給も重要になります。鉄分は腐植酸とリン酸が適度に含まれる土壌で効果を発揮します。大豆栽培において、窒素肥料の代わりに土壌中の栄養を最大限に活用することが、収量と品質向上に繋がります。

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東京農工大学の研究で、木材由来のバイオマス廃棄物「硫酸リグニン」が植物成長促進効果を持つ可能性が示されました。これは、硫酸リグニンを水溶化処理すると、アルカリ性土壌で問題となる鉄欠乏を解消する効果があるためです。硫酸リグニンは土壌投入による環境影響が懸念されますが、土壌中の硫黄化合物の動態や腐植酸への変換によるリン酸固定への影響など、更なる研究が必要です。

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土壌中でタウリンを資化する微生物は存在するのか？調査の結果、硫黄還元細菌などがタウリンを利用している可能性が示唆されました。タウリンはタウリンデヒドロゲナーゼやタウリンジオキシゲナーゼといった酵素によって酸化され、最終的に硫化水素に変換される経路が考えられます。これらの酵素を持つ細菌の存在は、土壌中でのタウリン分解を示唆しており、更なる研究が期待されます。

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山形県天童市は東北地方のグリーンタフ帯に位置し、青い石や緑の石が多く見られる。これらの石は、土壌を肥沃にする効果があり、天童市が果物王国と呼ばれるほど農業が盛んな理由の一つとなっている。豊かな土壌は農作物だけでなく、遺跡の多さからも、古くから人々が暮らすのに適した土地だったことが伺える。しかし、土壌の条件は地域によって異なるため、天童市の農業をそのまま他の地域で再現することは難しい。

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植物は根酸を使ってタンニンを分解し、凝集したタンパク質を分散させて地力窒素を活用する可能性があります。しかし、石灰過多の土壌では根酸が石灰と優先的に反応するため、タンニンの分解が阻害され、地力窒素の発現が低下する可能性があります。さらに、石灰過多は微量要素の溶脱も抑制するため、分散したタンパク質の無機化も遅延する可能性があります。つまり、石灰過多は地力窒素の活用を阻害する要因となる可能性があります。

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落葉樹の葉は、晩秋になるとタンニンを蓄積し、落葉とともに土壌へ還元されます。タンニンは植物にとって、食害から身を守る役割や、有害な微生物の活動を抑制する役割を担っています。落葉樹の葉に含まれるタンニンは、土壌中でゆっくりと分解され、植物の生育に必要な栄養分を供給するとともに、土壌の構造改善にも貢献します。このプロセスは、持続可能な森林生態系の維持に重要な役割を果たしています。

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稲作における地力窒素の増強方法について議論されています。地力窒素は土壌粒子に吸着した有機物と考えられ、腐植酸に組み込まれた窒素がその役割を担うと推測されています。具体的には、レンゲを育てて土壌に鋤き込む際に、2:1型粘土鉱物を施肥することで、レンゲ由来の有機物の固定量を増やし、地力窒素を増強できる可能性が示唆されています。これにより、土壌の団粒構造も改善され、初期生育や穂の形成にも良い影響を与えることが期待されます。

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この記事では、米の粒を大きくするために重要な「地力窒素」について解説しています。地力窒素とは、土壌中の微生物によって分解され、植物が利用できるようになる窒素のことです。記事では、窒素肥料の種類や、土壌中の有機物が分解されて地力窒素になる過程などを説明しています。そして、土壌粒子に付着した有機物が地力窒素の重要な要素であることを示唆し、その増強方法について、次回以降に解説することを予告しています。

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レンゲ栽培の履歴の違いで米粒の大きさが異なるという相談に対し、有機物の量とレンゲ由来の地力窒素に差がある可能性が指摘されました。米粒の大きさは養分転流に影響され、養分転流を促進するにはサイトカイニンホルモンが必要です。サイトカイニンの合成は発根量と関係しており、初期生育時の発根を促進することで合成を促せます。レンゲ栽培期間の短い場合に即効性の窒素追肥を行うのは、サイトカイニン合成を抑制する可能性があり、逆効果になると思われます。

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隣接する田んぼで米粒の大きさに差が出た原因について考察しています。水源は同じだが、土壌改良(レンゲ＋粘土鉱物)を１年早く開始した田んぼで米粒が大きくなったことから、土壌改良の効果の可能性が高いと推測しています。土壌改良は、レンゲ刈り取り前に粘土鉱物を施肥し、レンゲを鋤き込む方法で行っています。これにより、土壌の物理性が改善され、窒素の効き目が長く続くためと考えられます。詳細なメカニズムは今後の課題です。

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田の酸化還元電位に関する記事は、土壌中の鉄分の状態から、田んぼの土が酸化的か還元的かを判断する方法を解説しています。健康な土壌は還元状態ですが、酸化的になると稲の生育に悪影響が出ます。酸化的かどうかの指標として、土中の鉄分の状態を観察します。還元状態の土壌では鉄分は水溶性の2価鉄として存在し、土の色は灰色や青灰色になります。一方、酸化的になると鉄分は水に溶けにくい3価鉄になり、土の色は赤褐色や黄色っぽくなります。記事では、これらの色の変化を写真で比較し、土壌の状態を診断する方法を紹介しています。