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柘榴石はケイ酸塩鉱物の一種で、研磨剤や宝石のガーネットとして知られています。栽培において重要なかんらん石もケイ酸塩鉱物ですが、柘榴石はアルミニウムを含むため風化耐性が強く、かんらん石のように土壌中の養分供給源として期待できません。そのため、柘榴石の存在は栽培上、直接的な影響は少ないと考えられます。ただし、柘榴石を含む土壌は水はけや通気性が良い可能性があり、間接的に植物の生育に影響を与える可能性はあります。
大阪府高槻市原地区で肥料教室を開いています
検索キーワード：「かんらん石」
栽培においてケイ酸塩鉱物の柘榴石は意識すべきか？
造岩鉱物の長石を見る
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長石は、アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルミノケイ酸塩を主成分とする鉱物グループです。ケイ酸四面体が三次元的にすべて結合したテクトケイ酸構造を持ち、その隙間にナトリウムやカリウム、カルシウムなどが配置されます。
テクトケイ酸は、ケイ酸四面体の4つの頂点がすべて他のケイ酸四面体と結合した構造をしています。すべてのケイ酸が完全に結合しているわけではなく、結合度の低い箇所が存在し、そこに金属イオンが入り込みます。
完全に結合したテクトケイ酸はSiO2と表され、石英となります。長石は石英と異なり、テクトケイ酸構造中に金属イオンを含むため、様々な種類が存在します。
造岩鉱物の黒雲母を見る５
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記事「く溶性苦土と緑泥石」は、土壌中のマグネシウム供給における緑泥石の役割について解説しています。
土壌中のマグネシウムは植物の生育に不可欠ですが、多くの場合、植物が直接吸収できる「く溶性」の状態にあるマグネシウムは限られています。そこで注目されるのが緑泥石です。
緑泥石は風化しにくいため土壌中に長期間存在し、ゆっくりとマグネシウムを供給します。つまり、緑泥石は土壌中のマグネシウムの貯蔵庫としての役割を担っています。
さらに、土壌中のpHや他の鉱物の影響を受けて緑泥石からマグネシウムが溶け出す速度が変化することも指摘されています。
造岩鉱物の角閃石を見る
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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。
改めて蛇紋石を見る
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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。
造岩鉱物の輝石を見る
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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。
造岩鉱物のかんらん石が風化するとどうなるか？
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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。
稲作でケイ酸を効かせるにはどうすれば良いのか？
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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。
ケイ酸苦土肥料から稲作を模索する
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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。
猛暑日が多い中で中干しの意義を再検討する
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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。
摂津峡で緑の石探し
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著者は、米の美味しさは水質、ひいては上流の岩石に含まれるかんらん石や緑泥石由来のマグネシウムとケイ酸に関係すると仮説を立て、摂津峡で緑の石探しを行った。芥川で緑泥石を含む緑色岩を発見した経験と、大歩危で緑色の岩石の種類の多様性を知ったことで、著者の岩石観察眼は向上していた。摂津峡では、一見緑色に見えない岩石にも接写で緑色の鉱物が含まれていることを確認。更に、周辺には濃い緑色の石が存在し、それらが水質に影響を与えていると推測した。これらの観察は、土壌形成や岩石の種類に関する過去の探求と関連づけられている。
蛇紋石という名の粘土鉱物
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蛇紋石は、蛇紋岩の主成分である珪酸塩鉱物で、苦土カンラン石や頑火輝石が熱水変質することで生成される。肥料として利用される蛇紋石系苦土肥料は、残留物として1:1型粘土鉱物を土壌に残す可能性がある。蛇紋石自身も1:1型粘土鉱物に分類される。1:1型粘土鉱物は、一般的にCECや比表面積が小さく保肥力が低いとされるが、蛇紋石は他の1:1型粘土鉱物と比べて高いCECを持つ。この特性は、土壌への養分供給に影響を与える可能性があり、更なる研究が必要である。
粘土鉱物が出来る場所、風化作用
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粘土鉱物は、岩石の風化によって生成される微粒で層状の珪酸塩鉱物です。風化には、物理的な破砕と、水や酸との化学反応による変質があります。カリ長石がカオリンに変化する過程は、化学的風化の例です。鉱物の風化しやすさは種類によって異なり、一般的に塩基性の強い火山岩ほど風化しやすいです。同じ珪酸含有量でも、急速に冷えて固まった火山岩は、深成岩より風化しやすい石基を多く含みます。そのため、玄武岩のような火山岩は斑れい岩のような深成岩よりも風化しやすく、結果として異なる種類の粘土鉱物が生成されます。
風化した斑れい岩を観察する前に斑れい岩について整理しよう
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竹野海岸のグリーンタフ（緑色凝灰岩）は、日本海形成時の火山活動で噴出した火山灰が海底に堆積し、熱水作用で変質した岩石。その緑色は、含まれる鉱物中の鉄イオンが酸化第二鉄から酸化第一鉄に変化したため。風化すると褐色になる。
グリーンタフは、その形成過程から、当時の日本海の環境や地殻変動を知る上で重要な手がかりとなる。周辺には、グリーンタフが風化してできた粘土質の土壌が広がり、水はけが悪く、稲作には不向きだが、果樹栽培などに適している。
記事では、グリーンタフを観察しながら、岩石の風化と土壌形成のプロセス、そして地域の農業との関連について考察している。火山活動が生み出した岩石が、長い時間をかけて土壌へと変化し、地域の産業に影響を与えていることを示す好例と言える。
もう春ですね。落ち葉の間からヨモギ
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春の訪れとともに、落ち葉の間からヨモギの新芽を見つけた筆者は、ヨモギの苦味と健康効果について考え始める。家庭で栄養への関心が高まる中、ヨモギの苦味が体に良いのかという話題になった。筆者は、苦味と健康効果の関連からマグネシウムを連想する。マグネシウムは植物の生育に必須で、光合成に重要な役割を果たす。しかし、人体におけるマグネシウムの働きについては詳しく知らないため、ヨモギの成分とマグネシウム、どちらを先に調べるべきか迷っている。
京都北部の舞鶴全般の土壌の考察
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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。
植物が利用しやすいシリカはどこにある？
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台風によるイネの倒伏被害を抑えるには、ケイ酸の吸収促進が有効である。イネはケイ酸を吸収し、細胞壁に蓄積することで茎葉を強化する。しかし、ケイ酸は土壌中で不溶化しやすく、吸収されにくい形態も多い。そこで、ケイ酸資材を施用することで吸収可能なケイ酸量を増やし、倒伏抵抗性を高める。さらに、ケイ酸吸収を促進する遺伝子の研究も進められており、品種改良による解決も期待されている。これらの取り組みによって、台風被害の軽減と安定した収穫量の確保を目指している。
二価鉄を求めて-後編
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この記事は、鉱泉に含まれる二価鉄の起源を探る後編です。前編では山の岩石が水質に影響を与えていることを示唆し、後編では岩石の中でも特にかんらん石に着目しています。かんらん石は鉄やマグネシウムを含む有色鉱物で、苦土やケイ酸の供給源となるだけでなく、二価鉄(Fe2+)を含む(Mg,Fe)2SO4という化学組成を持ちます。かんらん石は玄武岩に含まれ、風化しやすい性質のため、玄武岩質の山の川はかんらん石の影響を受け、二価鉄を含む水質になると考えられます。実際に、含鉄(Ⅱ)の鉱泉の上流は玄武岩質であることが地質図から確認できます。最後に、この考察に基づき、各地の調査結果を次回報告するとしています。
電子書籍 第3巻「地質と栽培」発刊しました！
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齋藤亮子氏による電子書籍第3巻「地質と栽培」が発刊。夫である齋藤氏が受け取った一通のメールをきっかけに、福井県への旅、そして各地の地質や岩石探訪が始まった。東尋坊の柱状節理、赤土、火山灰、フォッサマグナなど、多様な土地を巡り、土壌と地質の関係を探求する旅の記録をまとめたもの。岩石を知ることは土を知ること、ひいては栽培の土台を知ることになるという気づきから、一見無関係に思える地質や日本の成り立ちまでも探求対象となる。52記事、約267ページの内容には、著者の旅の思い出も深く織り込まれている。栽培への直接的な結びつきは不明瞭ながらも、一見関係ない事を知ることで得られる情報の重要性を説く。
イネがシリカを吸収すると
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イネのシリカ吸収は、倒伏防止、害虫忌避、病害耐性向上、リン酸吸収効率化、受光態勢改善など多くの利点をもたらす。ケイ酸はイネの組織を強化し、光合成を促進する。玄武岩質地質でも良質な米が収穫されることから、植物が吸収する「シリカ」は二酸化ケイ素ではなく、かんらん石等の可能性が示唆される。肥料としてシリカを与える場合は、グリーンタフ由来の粘土鉱物が有効。グリーンタフは火山灰が堆積したもので、モンモリロナイトなどの粘土鉱物を豊富に含む。
植物はどのようにしてシリカを吸収するか？
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植物は土壌中からケイ酸を吸収し、強度を高める。吸収の形態はSi(OH)4で、これはオルトケイ酸(H4SiO4)が溶解した形である。オルトケイ酸はかんらん石などの鉱物に含まれ、苦鉄質地質の地域ではイネの倒伏が少ない事例と関連付けられる。一方、二酸化ケイ素(シリカ)の溶解による吸収は限定的と考えられる。ケイ酸塩からの吸収は、酸による反応が推測されるが、詳細は不明。可溶性ケイ酸はアルミニウム障害も軽減する効果を持つ。つまり、イネのケイ酸吸収は、土壌中の鉱物組成、特にかんらん石の存在と関連し、可溶性ケイ酸の形で吸収されることで、植物の強度向上に寄与する。
植物が利用できるシリカはどこにある？
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あそこの畑がカリ不足している理由を、土壌中のカリウムの形態に着目して解説している。日本の土壌はカリウム含有量が多いと言われるが、それはカリ長石などの形で存在しており、植物が直接利用できる形態ではない。植物が利用できるのは土壌溶液中のカリウムイオンだが、その量は土壌全体の数%に過ぎない。土壌溶液中のカリウムイオンが不足すると、植物はカリウム欠乏症を起こし、収量低下や品質劣化につながる。したがって、土壌中のカリウム総量ではなく、実際に植物が利用できる形態のカリウム量を把握することが重要である。
台風でも倒伏しないイネ
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長野県栄村小滝集落では、特別な農法により高品質な米が栽培され、台風による倒伏被害もほとんど見られなかった。倒伏した一部の水田と健全な水田の違いは、赤い粘土の客土の有無であった。イネの倒伏耐性向上に有効とされるシリカに着目すると、赤い粘土に含まれる頑火輝石やかんらん石などの鉱物がケイ酸供給源となる可能性がある。これらの鉱物は玄武岩質岩石に多く含まれ、二価鉄やマグネシウムも豊富に含むため、光合成促進にも寄与すると考えられる。赤い粘土に含まれる成分が、米の品質向上と倒伏耐性の鍵を握っていると考えられるため、イネとシリカの関係性について更なる調査が必要である。ただし、玄武岩質土壌はカリウムが少なく、鉄吸収が阻害されると秋落ちが発生しやすい点に注意が必要。
ボーキサイトは土になるのか？
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ボーキサイトは、酸化アルミニウムを主成分とする鉱物で、ラテライトという土壌が岩化したものである。ギブス石など複数の鉱物の混合物であり、水酸化アルミニウムを含むため、土壌pHによっては水に溶け出す。溶出したアルミニウムは植物の生育に悪影響を与えるが、土壌中の珪酸と結合し白色粘土となる。ヤンゴンの赤い土に白いものが多く見られたのは、ボーキサイト由来のアルミニウムと珪酸の反応による可能性がある。ボーキサイトの多い花崗岩地帯は宝石の産地となる一方、アルミニウム溶脱の影響で農業には適さない可能性がある。
大陸のプレートは花崗岩
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ミャンマーの土壌ポテンシャルは、花崗岩に含まれるボーキサイトによるラテライト(紅土)形成の影響で低い。建築石材に茶色の花崗岩が多く見られ、これはボーキサイトを含むためと考えられる。ボーキサイトは酸化アルミニウムを主成分とし、風化するとラテライトとなる。ラテライトは農業に不向きな土壌として知られる。ミャンマーで真っ赤な土の畑が少ないのは、この土壌の栽培困難性によるものと推測される。地質図からもボーキサイトの存在が示唆されている。
蛇紋岩地植物群
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蛇紋岩地帯は、マグネシウムと鉄が多く、窒素、リン酸、カリウムが少ない特殊な土壌環境です。蛇紋岩はかんらん岩が水と反応して生成され、この過程で磁鉄鉱と水素も発生します。このため、蛇紋岩の山は磁性を帯びています。
土壌はpHが高く、蛇紋石は粘土鉱物であるものの、腐植蓄積は少ないと予想されます。一般的な植物はマグネシウム過多とカリウム欠乏で吸水障害を起こしますが、一部の植物は適応し「蛇紋岩地植物群」を形成します。水田には利点がある一方、畑作では対策が必要です。また、高pHのため土壌中の鉄が溶脱しにくく、鉄欠乏も起こりやすい環境です。
京都舞鶴の大江山超塩基性岩体地域
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京都舞鶴の大江山は、かんらん岩や蛇紋岩といった超塩基性岩で世界的に有名な地域。そこで緑色の石を発見し、かんらん石（宝石名：ペリドット）ではないかと推測。かんらん石はMg₂SiO₄とFe₂SiO₄の組成を持つケイ酸塩鉱物で、熱水変成すると蛇紋岩や苦土石に変化する。写真の白い部分は炭酸塩鉱物に似ているが、かんらん石が透明になったものか、蛇紋岩特有の模様かは不明。この地域で聞き取り調査を行い、次回に続く。
長野県下水内郡栄村の美味しい米
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長野県栄村の美味しい米の秘密を探るため、著者は地質に着目した。雪解け水に着目していた生産者とは異なり、地質図から、栄村は苦鉄質火山岩石（玄武岩質）の麓で、黒ボク土壌形成の条件を満たしていることを発見。黒ボク土壌は、玄武岩質火山灰、腐植、冷涼な気候の組み合わせで生まれる。栄村は積雪量が多く、5ヶ月にわたる積雪が土壌を湿らせ、苦鉄質ミネラル豊富な地下水を供給し、理想的な栽培環境を作り出している。さらに、地質図からカリウム不足を補う貫入岩の存在も示唆された。実際に現地調査を行った記事へのリンクも掲載されている。美味しい米は、優れた土壌とミネラル豊富な水、そして生産者の丁寧な栽培の賜物だと結論付けている。
大阪市内で日本式双晶と出会う
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鉱物は、その化学組成によって固有の形を持つ。例えば石英は六角柱、磁鉄鉱は八面体となる。今回、大阪で石英の珍しい形である「日本式双晶」に出会った。これは、複数の六角柱状の結晶が特定箇所を共有し、85度の角度で交わって成長したものだ。本来、吉野の洞川温泉で発見されたものだが、大阪で見ることができた。肥料と直接関係はないが、栽培環境で重要な石英の珍しい形態に触れることができたのは、何かの役に立つかもしれない。
磁鉄鉱の持つ磁性
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ハードディスクの故障は突然やってくるため、日頃からのバックアップが重要である。ハードディスクは精密機器であり、物理的な衝撃や経年劣化により損傷する。特に磁気ヘッドのクラッシュはデータ消失に直結する深刻な問題となる。そのため、外付けHDDやクラウドサービスなどを活用し、定期的にバックアップを行う必要がある。重要なデータは複数の場所に保存することで、万が一の故障時にも復旧できる可能性が高まる。また、SMART情報を確認することでハードディスクの状態を把握し、故障の予兆を早期に発見することも有効な手段となる。
栽培にとっての苦土の基のかんらん石
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大阪市立科学館で展示されている大きなかんらん石は、マグネシウムを含む苦土かんらん石(MgSiO₄)である。かんらん石は、マグネシウムを含む苦土かんらん石と鉄を含む鉄かんらん石に大別される。苦土かんらん石を主成分とする岩石の蛇紋岩が水的作用で変性すると、熱水で溶出して再結晶化し苦土石となる。苦土は栽培にとって重要な鉱物である。著者は、超苦鉄質の地質エリアでかんらん石の小石を探したいと考えている。
夜久野高原の宝山の麓に落ちていた緑の石
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夜久野高原の宝山で採取した緑色の石の正体を考察する記事です。宝山は玄武岩質の火山で、麓の土は黒、壁面の土は赤です。採取した石の中には、山頂付近のスコリア、内部が割れて出てきたと推測される玄武岩がありました。注目すべきは全体的に緑色の石で、筆者はマグネシウムを含む鉱物、または粘土を含むチャートではないかと推測します。チャートの可能性は光沢がないことから否定し、火山であることから超塩基性火山岩コマチアイトの可能性を検討します。コマチアイトの画像と類似していることから、コマチアイトの可能性が高くなります。また、玄武岩マグマの冷却初期にかんらん石ができるとの記述から、かんらん石の可能性も示唆されます。コマチアイトとかんらん石はどちらもマグネシウムを豊富に含むため、緑色の石はマグネシウムを多く含むと結論づけられます。宝山は二酸化ケイ素が少ない超塩基性岩で、鉄とマグネシウムを豊富に含むことから、京都の一般的な土地とは異なる特性を持つと考察しています。