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火山灰土壌に特徴的なアロフェンは、風化すると層状の粘土鉱物であるカオリナイトに変化します。この過程で、アロフェンの構造中の余剰なアルミニウム（Al）が活性アルミナとして遊離します。
アロフェンは、内側に少ないケイ素（Si）、外側に多くのAlを持つ構造です。風化によってAlが外れることで構造が変化し、カオリナイトのような層状構造が形成されます。
この活性アルミナは植物の根の成長に悪影響を与える可能性があり、火山灰土壌での栽培では注意が必要です。特に、アロフェンを多く含む黒ボク土では、活性アルミナの量が多くなる傾向があります。
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アロフェンは、土壌名「アロフェン質黒ボク土」に見られる重要な粘土鉱物です。非晶質で、中空球状の形態をしています。構造は、Al八面体シートとSi四面体シートが組み合わさり、球状に重なり合った形をしています。シートの重なりには小さな隙間が存在します。一般の粘土鉱物とは異なり、層状構造を持たない点が特徴です。
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凝灰岩が地下深くに埋没し、熱水変質作用を受けることで粘土鉱物が生成される。熱源の深さや熱水の流動性、水素イオン濃度、温度などが生成される粘土鉱物の種類（スメクタイト、沸石など）に影響する。山陰地方で産出される沸石凝灰岩は土壌改良材として利用される。モンモリロナイトや沸石は、凝灰岩が熱水変質作用を受けた後、地質学的イベントで隆起し地表に出現することで採掘可能になる。これらの粘土鉱物を土壌に投入すると、非アロフェン質の黒ボク土へと変化する可能性がある。
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つくばのHATAKEカンパニーで、圃場巡回と黒ボク土での施肥設計についての講演を行いました。
現地の土壌は腐植質厚層アロフェン質黒ボク土で、腐植に富み、土壌が深いという利点がある一方、活性アルミナの問題も懸念されます。
講演では、黒ボク土の特徴を踏まえ、リン酸施肥による活性アルミナ対策や、肥料による栽培環境改善の可能性について解説しました。
詳細は「黒ボク土の活性アルミナ対策としてのリン酸施肥」「土壌のアルミニウムが腐植を守る」及び京都農販日誌の記事を参照ください。
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山梨県甲府市で、黒ボク土での栽培に関する農業研修の講師を務めました。甲府市はアロフェン質黒ボク土が多く、排水性・保水性・CECが高い一方、活性アルミナ障害を受けやすいという特徴があります。研修では、この活性アルミナ障害の発生原因や、既存の肥料を用いた秀品率向上のための対策について解説しました。具体的には、リン酸施肥による活性アルミナ対策などを紹介し、黒ボク土の特性を理解した効果的な栽培方法を提案しました。
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苦土（マグネシウム）は植物の生育に必須で、葉緑素の構成要素やリン酸吸収を助ける役割を持つ。土壌中の苦土は、粘土鉱物や腐植に吸着された交換性苦土として存在し、植物はこれを利用する。しかし、火山灰土壌では交換性苦土が少なく、リン酸過剰やカリウム過剰によって苦土欠乏症が発生しやすい。土壌分析で交換性苦土が1.5cmol/kg以下なら欠乏の注意が必要。対策として、苦土肥料の施用が有効だが、土壌pHや他の養分とのバランスも考慮する必要がある。特に、リン酸とカリウムは苦土の吸収を阻害するため、過剰施用は避けるべき。苦土欠乏は葉脈間が黄化するなどの症状で現れるため、早期発見と適切な対応が重要。
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高槻の本山寺周辺で枕状溶岩を含む緑色岩の露頭を観察した。南側の砂岩頁岩互層から北上し、断層と思われる境を越えると緑色の露頭が現れた。風化部分は赤や黒色が混じり、黒ボク土のような黒い土も確認できた。地質図によれば、この地域は1億6000万年前の付加体で、緑色岩は玄武岩質。枕状溶岩であることから海底火山由来と考えられ、黒ボク土の元となった火山活動は3億年前ほど前と推定される。古代の火山活動が生んだ土壌が現代の農業に利用されていることを実感した。
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長野県栄村小滝集落では、火山灰土壌の弱点を克服するため、近隣の山の土壌を客土として利用している。小滝では、水はけの良い火山灰土壌に保水性のある土壌を混ぜることで、水稲栽培に適した土壌を作り出している。
今回紹介された事例でも同様に、グライ土壌の上に山から運んだ土壌で客土を行い、ハウス栽培に適した環境を作っている。この土壌はアロフェン質黒ボク土で、バークや籾殻も混ぜて土壌改良されている。アロフェン質土壌はアルミニウムの問題を抱えるが、バークの添加により相乗効果が期待できる。
このように、異なる土壌を組み合わせることで、それぞれの弱点を補い、作物栽培に適した土壌を作り出すことができる。小滝の事例と同様に、客土は土壌改良の有効な手段と言える。
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宮城県遠田郡涌谷町での農業研修を機に、東北地方の地質と土壌について考察。涌谷町はフォッサマグナや棚倉構造線の北に位置し、火山フロントの東側ながら黒ボク土は少ない。地質図によれば、山間部は火山岩、平野部は海成・非海成堆積岩から成り、土壌はグライ土が多い。実際に畑の土壌を観察すると、京都の土壌に似ているものの、乾燥した部分の形状は異なり、泥炭土の可能性が示唆された。
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鉄鉱石採掘跡の近くにある鍾乳洞を探検した記録。丹波地方の鐘乳洞は、かつて製鉄所で使われた鉄鉱石の産地付近に位置している。鉄鉱石は、鍾乳洞と同じく石灰岩地帯に多く存在する。鍾乳洞形成には、石灰岩を溶かす水と、空洞を作る地殻変動が必要となる。丹波地方は、地殻変動が活発な地域で、多くの鍾乳洞が存在する理由もそこにある。探検した鍾乳洞は、急斜面や狭い通路があり、内部は美しく、自然の神秘を感じさせる空間だった。鍾乳石や石筍などの鍾乳洞特有の景観も楽しめた。鉄鉱石と鍾乳洞という、一見無関係に見えるものが、地質学的な繋がりを持つことを示す興味深い探検だった。
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長野県栄村小滝集落の米作りに関する記事の前編。高品質の米が収穫できる理由を探るため、土壌や地質を調査。土壌は黒ボク土で、地質は玄武岩質の苦鉄質火山岩類。東日本大震災の地震で山に大きな亀裂が入り、周辺には玄武岩と思われる黒い石が散在。湧水が出ている場所の川底は赤く、鉄分が多いと推測される。この湧水が水田に流れ込んでいる。後編では、これらの要素が米作りにどう影響しているのかが解説される。
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黒ボク土は、水はけが良い反面、保水力・保肥力が低い。リン酸固定も多く、肥料効率が悪い。窒素過剰吸収による生育障害のリスクもある。団粒構造の発達が悪く、乾燥すると微細な土粒子となり、風食や土埃の原因となる。物理性が悪いため、耕耘の抵抗が大きく、過剰な耕耘は土壌構造を破壊し、悪化させる。保水性・保肥力の向上には、有機物添加が有効。土壌改良資材や被覆栽培も有効策となる。適切な管理を行うことで、黒ボク土の弱点を克服し、生産性を高めることができる。
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新横浜付近の畑の土は黒く、南九州の黒ボク土に似ている。地質図からは非海成堆積岩類としかわからず、火山灰由来の関東ローム層であることは判別できない。周辺の山も堆積物としか記載がない。黒ボク土分布図でアロフェン質黒ボク土と確認できたが、地質図だけでは土質の予想は難しい。平野部では土壌特定の別の指標が必要となる。
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鹿児島市南部は、主にシラスを起源とするアロフェン質黒ボク土が広がっている。この土壌は腐植に富み、保水性・排水性が高い反面、アルミニウムの溶脱による障害リスクも抱えている。見た目は黒色で柔らかく、ふかふかした状態。サツマイモ栽培に適した土壌だが、基肥設計を最適化することで更なる品質向上が期待できる。物理性は良好だが、化学性には注意が必要。
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関東中心に牛糞堆肥が良いとされる理由を、土壌の特性から考察した記事です。関東に多い黒ボク土は、アルミニウムイオンが溶脱しやすく根の伸長を阻害する一方、アロフェンによるAECで硝酸イオンなどを吸着します。牛糞堆肥はリン酸がアルミニウムを無害化し、硝酸塩もAECが吸着するため、黒ボク土の欠点を補う効果があります。また、牛糞堆肥の腐植はアロフェンと結合し土壌に残ります。つまり、黒ボク土と牛糞堆肥は互いの短所を打ち消し、長所を引き立て合う関係です。この相乗効果は北海道東部、東北東部、関東一帯、九州中南部といった黒ボク土地域で有効ですが、他の地域では牛糞堆肥の負の側面が目立ち、特にハウス栽培で顕著になります。加えて、牛糞堆肥は窒素肥料代替として減肥率向上にも貢献します。
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約10年前、岐阜県美濃加茂市で師の元で栽培を学んでいた人の畑が黒ボク土だった。当時は土壌に関する知識が乏しかったが、最近飛水峡を訪れた際に美濃加茂を再訪し、改めて黒ボク土の畑を観察した。その土は非常に黒く、家畜糞主体で土作りをしていても黒ボク土でなければ到達しない黒さだと感じた。近隣のトウモロコシ畑や耕起の時期から、水田ではなく畑作の土の色だと推測。黒ボク土分布図と日本シームレス地質図で確認すると、美濃加茂市の一部は黒ボク土の元となる苦鉄質火山岩類であることがわかった。石から得られる情報量の多さを改めて実感した。
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関西圏では、火山活動が少なく、黒ボク土は主に2:1型粘土鉱物が主体で、アロフェン質の黒ボク土に比べてアルミニウム障害が発生しにくい特徴があります。
一方、アロフェン質黒ボク土は火山灰の影響を強く受け、アルミニウム障害のリスクが高いです。
関西圏では、歴史的に黒ボク土での栽培が比較的容易であったため、「黒ボク土は良い土」というイメージが広まったと考えられます。
しかし、黒ボク土の性質は地域によって異なり、一概に「良い土」とは言えません。
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黒ボク土は通気性・保水性に優れる反面、アルミニウム障害という問題を抱えています。本稿では、黒ボク土の形成過程を、粘土鉱物であるアロフェンと非アロフェンに着目して解説しています。黒ボク土は、玄武岩質火山灰を基材とし、アロフェン質と非アロフェン質に分類されます。非アロフェン質はベントナイトなどの2:1型粘土鉱物ですが、アロフェン質は火山ガラスから生成されるアロフェンを含みます。アロフェンの生成には玄武岩質火山灰由来の成分が関与していると考えられています。