植物のミカタ

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軽石を落葉抽出液（おそらくタンニンを含む酸性）に浸したところ、黒い鉱物が脱落し、軽石に穴が空いた。軽石の主成分である無色鉱物（石英、長石）は酸に反応しないため、脱落した黒っぽい鉱物は有色鉱物（角閃石か磁鉄鉱と推測）と考えられる。これらの有色鉱物は酸に反応し溶解することで軽石から脱落した可能性がある。結果として軽石表面に穴が空き、水の浸透による風化が促進されると考えられる。

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庭の軽石の表面の茶色い部分は風化によってできた粘土鉱物ではないかと考え、軽石の風化を早める方法を模索している。軽石の主成分である火山ガラスは、化学的風化（加水分解）によって水と反応し、粘土鉱物に変化する。水に浸けるだけでは時間がかかりすぎるため、より効率的な風化方法を探している。

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筆者は、遠方の土壌診断に関する問い合わせをきっかけに、造岩鉱物に着目した土壌分析手法を確立し、研修会で共有した。地質図と地理情報を用いて土質や天候を予測し、施肥設計まで落とし込む内容を体系化し、ブログにも詳細を掲載している。この手法により、問い合わせ内容の質と量が向上した。今後は、造岩鉱物、腐植、そしてEFポリマーの知識を組み合わせることで、より多くの栽培問題を解決できると考えている。EFポリマーは保水性、通気性、排水性を向上させ、肥料の効果を高める画期的な資材であり、土壌改良に革新をもたらす可能性を秘めている。効果的な使用には、土壌の状態、作物の種類、生育段階に合わせた適切な施用方法が重要となる。

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ポリフェノールを理解するため、まずはその構成要素であるヒドロキシ基(-OH)を含むエタノールから解説します。エタノールは消毒液として身近ですが、水に溶けるものの酸としては非常に弱いです。これは、エタノール中のO-H結合が強く、水素イオン(H+)が解離しにくいことを意味します。それでも水に溶けるのは、ヒドロキシ基が水分子と水素結合を作るためです。

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白榴石はカリウムを多く含むため肥料として使われるケイ酸塩鉱物です。輝石と同じケイ酸の形なのに、アルミニウムが入る隙間があるのが化学的に不思議です。白榴石はカリウム豊富でシリカが少ない火成岩にできますが、日本の火成岩分類では該当するものがなく、海外では異なる可能性があります。このことから、土壌を理解するには火成岩の知識がまだまだ必要だと感じます。

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白雲母は、フィロケイ酸塩鉱物の一種で、化学組成はKAl2□AlSi3O10(OH)2です。特徴は、鉄の含有量が少なく絶縁体や断熱材としての性質を持つことです。黒雲母と違い、白っぽい色をしています。菫青石が風化する過程で生成されることもあり、栽培においてはカリウム供給源として利用されます。風化が進むと、2:1型粘土鉱物へと変化します。

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山口県岩国市の「ざくろ石帯」は、石灰岩とマグマが反応して形成されたスカルン鉱床です。スカルン鉱床は、石灰岩中の柘榴石を多く含んでいます。柘榴石は、カルシウム、マグネシウム、鉄を含むネソケイ酸塩鉱物で、Yにアルミニウム、Zにケイ素が入っているのが一般的です。この地域では、柘榴石が土壌の母岩として風化するため、柘榴石に由来する土壌が形成されていると考えられます。

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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。

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アロフェンは、外側にAl、内側にSiが配置する独特な構造を持つ粘土鉱物です。Alによる正電荷とSiによる負電荷が、特徴的なAECを示します。また、Si-O結合の不規則な切断（Broken-bond defects）により、高いCECを示します。アロフェンは火山ガラスだけでなく、長石の風化過程で生成されることもあります。

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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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カリ長石(KAlSi3O8)は水と二酸化炭素と反応し、カオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)、炭酸カリウム(K2CO3)、二酸化ケイ素(SiO2)を生成します。カオリナイトは1:1型粘土鉱物の一種です。二酸化ケイ素は石英などの鉱物になります。ただし、長石からカオリナイトへの風化は段階的に進行し、両者間には複数の粘土鉱物が存在します。造岩鉱物と土壌の関係を深く理解するには、これらの粘土鉱物についても学ぶ必要があります。

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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。

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同型置換とは、粘土鉱物の結晶構造中で、Si四面体が壊れ、代わりにAl四面体が配置する現象です。Si四面体のSiはAlと置き換わるのではなく、結晶が壊れて再構成する際にAl四面体が組み込まれる形となります。壊れたSi四面体はSi(OH)4として水に溶けると考えられます。同型置換により結晶構造は負に帯電し、CEC（保肥力）が増大します。pHや温度が同型置換に影響を与える可能性があります。

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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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湘南の砂浜で、キラキラと輝く雲母を見つけた筆者。白雲母か金雲母と思われるそれは、カリを含んだケイ酸塩鉱物で、元はと言えば岩石を構成していたものだ。遠く海まで流れ着くとは、自然の力は偉大だ。高校生による「相模湾の雲母の起源」という興味深い研究資料もある。 関連記事「バーミキュライトという名の薄板状粘土」では、バーミキュライトという鉱物が、熱を加えると層状に剥がれ、軽量で断熱性・保温性に優れた材料になることが紹介されている。バーミキュライトも雲母と同様に、自然の力によって生まれた不思議な鉱物である。

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黒曜石は、花崗岩質マグマが急冷してできたガラス質の岩石です。粘性が高く鉄が少ないため黒く見えます。鋭利に割れやすく、古代ではナイフ型石器の材料として重宝されました。 神津島産の黒曜石は、古代の人々にとって「海の彼方」と「先の尖ったもの」という二つの信仰対象を兼ね備えた特別な存在だったのかもしれません。

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ツクシはミネラル豊富だが、チアミナーゼ、アルカロイド、無機ケイ素の摂取には注意が必要。 チアミナーゼはビタミンB1を分解する酵素だが、ツクシのアク抜きで除去可能。 ビタミンB1は代謝に重要だが、チアミナーゼは植物、魚、細菌などに存在し、その役割は不明。 ツクシは適切に処理すれば健康 benefitsを提供できる。

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川崎重工業が開発した新型ジョークラッシャ「AUDIS JAW™」は、鉄鋼スラグ処理に特化した破砕機です。従来機に比べ処理能力が高く、大きなスラグも破砕できるのが特徴です。電気系統の省エネ化や摩耗部品の長寿命化など、環境性能と経済性に優れた設計となっています。鉄鋼スラグを有効活用する上で、破砕処理の効率化は重要な課題であり、AUDIS JAW™はその解決策として期待されています。

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中干し無しの稲作に取り組む農家の米が、品質検査で最高評価を得た事例を紹介しています。 この農家は、土壌改良、レンゲ栽培、中干し無しに加え、減肥にも取り組んでおり、収量が多いだけでなく、品質も高い米を生産しています。 記事では、この品質向上の要因として、 1. **初期生育段階での発根促進** 2. **猛暑日における水張りによる高温障害回避** 3. **川からのミネラル供給量の増加** の3点を挙げ、土壌の物理性改善とガス交換能向上による重要性を指摘しています。 さらに、中干し無しの稲作は、水管理コストや農薬散布の削減、夏季の気温上昇抑制にも繋がり、環境にも優しい持続可能な農業を実現するとしています。

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リン酸過剰な土壌に腐植酸を施用すると、土壌中の炭酸石灰とリン酸石灰を溶解し、植物が利用しやすい形に変えます。また、腐植酸はアルミニウムイオンと結合し、土壌中に留まりながらリン酸を可溶化します。さらに、腐植酸は団粒構造を促進し糸状菌を活性化、糸状菌が分泌するシュウ酸もリン酸の可溶化を助けます。そのため、腐植酸の施肥はリン酸過剰な土壌の改善に有効と考えられます。

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沖縄・名護の土壌「国頭マージ」は、酸性で粘土質、保水性が高く栄養分が少ないため、サトウキビ栽培に適していません。そこで、生育旺盛なマメ科植物「ウマゴヤシ」を活用し、緑肥として土壌改良を試みています。ウマゴヤシは、空気中の窒素を土壌に固定する性質を持つため、有機物が蓄積しにくい国頭マージでも土壌改善効果が期待されています。

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沖縄の土壌改良、特に国頭マージについて考える。国頭マージは酸性が強く、カオリナイトを多く含むため土が固く、有機物が定着しにくい。さらに微量要素も不足しがちである。これらの特徴から、家畜糞を土壌改良材として使う場合、負の影響が懸念される。具体的には、家畜糞に含まれるリン酸が土壌中で過剰に蓄積され、リン酸過剰を引き起こす可能性がある。リン酸過剰は作物の生育阻害や環境問題を引き起こす可能性があるため、国頭マージでの家畜糞の使用は慎重に検討する必要がある。

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稲作では地力の向上が重要ですが、そのためには土壌生物の栄養不足を解消する必要があります。土壌生物は植物が吸収できない形態の栄養分を分解し、吸収可能な形に変える役割を担っています。土壌中の有機物が不足すると土壌生物の栄養が不足し、結果として植物の生育にも悪影響が出ます。BMようりんはリン酸だけでなく、微量要素やケイ酸も含むため、土壌改良材としての役割も果たします。腐植と併用することで土壌の物理性・化学性が向上し、土壌生物の活性化、ひいては地力向上につながります。

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この地域で稲作にごま葉枯病が多発している原因は、土壌劣化によるカリウム、ケイ酸、マグネシウム、鉄などの要素の欠乏が考えられます。特に鉄欠乏は土壌の物理性悪化による根の酸素不足が原因となり、硫化水素発生による根腐れも懸念されます。慣行農法では土壌改善が行われないため、根本的な解決には土壌の物理性向上と、それに合わせた適切な施肥管理が必須です。経験的な対処法や欠乏症の穴埋め的な施肥では効果が期待できません。

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## 中干しをしない稲作で利益率向上の確信を得た理由（250字以内） 著者は、水田における中干しの効果に疑問を持ち、試験的に中干しを行わない稲作を実践しました。その結果、収量や品質に問題はなく、むしろ収量が増加する傾向が見られました。 中干しを行わないことで、用水量の削減、稲の根の成長促進、土壌の生物活性向上などの効果が期待できます。これらの効果により、稲の生育が促進され、結果として収量の増加につながると考えられます。 さらに、中干し作業の省略により、労働時間や燃料費などのコスト削減も実現しました。これらの結果から、中干しを行わない稲作は、従来の方法と比べて収量や品質を維持しながら、コストを削減できる可能性があり、利益率向上につながると確信を得ています。

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レンゲ栽培と中干しなし稲作で、土壌の物理性向上による肥料過多と倒伏が課題として浮上。レンゲによる窒素固定量の増加と、物理性向上による肥料効能の持続が重なった可能性。中干しのメリットは物理性向上により減少し、デメリットである高温障害回避と益虫増加の方が重要となる。解決策は施肥量減らし。この技術確立は、肥料・農薬削減によるSDGs、土壌炭素貯留によるCO2削減、鉄還元細菌によるメタン発生抑制に繋がり、持続可能な稲作に貢献する。

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植物の不定根は、通常の根の成長が阻害された際の「最後の手段」として機能する。通常、植物は主根や側根で水分や養分を吸収するが、洪水や乾燥、病気、害虫などによりこれらの根が損傷すると、植物は生存のために不定根を発生させる。不定根は茎や葉などの地上部から生じ、損傷した根の代替として機能することで、植物の生存を支える。挿し木で植物が増やせるのも、この不定根の発生能力によるものである。不定根の発生は植物ホルモン、特にオーキシンとエチレンによって制御されている。これらのホルモンは、環境ストレスによって誘導され、不定根の形成を促進する。つまり、不定根は植物の環境適応能力を示す重要な指標と言える。

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トマト栽培において、落葉を用いた土壌改良は有効だが、大量調達は困難である。落葉にはタンニンが多く含まれており、土壌中の鉱物と反応して粘土有機複合体を形成する。これは土壌の物理性を改善し、窒素過多を防ぐ効果がある。しかし、落葉の使用は土壌鉱物の消費を招くため、長期的には客土の投入が必要となる。トマト栽培ではケイ素の施用も有効であり、根の成長促進や病害抵抗性の向上が期待できる。結論として、落葉と客土、ケイ素などを組み合わせた総合的な土壌管理が重要となる。

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農研機構の報告によると、稲作においてカリウム施肥量を減らすと土壌中に難分解性炭素が蓄積し、土壌の物理性・化学性が改善され、翌年以降の秀品率が向上する。カリウム不足になるとイネは鉱物を破壊してカリウムを吸収し、同時にケイ酸やアルミニウムも溶脱する。このアルミニウムが腐植を守り、有機物の蓄積につながる。この蓄積は二酸化炭素排出削減にも貢献し、土壌のヒビ割れを防ぐため中干しの必要性も減少する。慣行農法の中干しは環境負荷とみなされる可能性があり、土作り不要論から脱却し、炭素蓄積と生産性向上を両立する栽培方法が求められる。水田のメタン発生は、有機物蓄積による抑制効果で相殺可能である。

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トマトはケイ素を必要とするが、根の輸送体の一部欠損により葉への運搬が不十分である。ケイ酸の葉面散布以外に、菌根菌との共生によるケイ素供給の可能性を探ったが、確証を得るに至らなかった。トマトは菌根菌と共生可能であり、共生菌がケイ素輸送を補完すれば、緑肥マルチムギとの同時栽培が有効となるかもしれない。たとえケイ素吸収への効果が無くても、マルチムギ栽培は鉄欠乏の回避に繋がる。

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トマトへのケイ素施用は、葉内マンガンの均一化を通じて光合成効率向上に寄与する可能性がある。マンガン過剰による活性酸素発生と葉の壊死、マンガン欠乏による光合成初期反応の阻害という問題をケイ素が軽減する。キュウリで確認されたこの効果がトマトにも適用されれば、グルタチオン施用時と同様に光合成産物の移動量増加、ひいては果実への養分濃縮につながる。つまり、「木をいじめる」ストレス技術に頼らずとも、ケイ素によって果実品質向上を図れる可能性がある。

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土壌の形成過程において、緑泥石は重要な役割を果たす。緑泥石は一次鉱物である雲母や長石などが風化・分解される過程で生成される二次鉱物で、粘土鉱物の一種である。緑泥石の生成は、カリウムやカルシウムなどの塩基が溶脱し、ケイ素とアルミニウム、鉄、マグネシウムなどが残留・再結合することで起こる。この過程で土壌は酸性化し、塩基は植物の栄養分として利用される。 緑泥石自体は風化しにくいため、土壌中に長期間残留し、土壌の骨格を形成する。また、緑泥石は保水性や通気性を高める効果があり、植物の生育に適した土壌環境を作る。特に、火山灰土壌では緑泥石が主要な粘土鉱物となり、その特性が土壌の性質に大きく影響する。

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土壌微生物とケイ素は密接な関係を持つ。植物はケイ酸を吸収し、一部を土壌に放出する。このケイ酸は、特定の微生物によって利用される。例えば、珪藻や放散虫はケイ酸を使って殻を形成し、バクテリアの中にはケイ酸を細胞壁に取り込むものもいる。また、ケイ酸は土壌構造の改善にも寄与し、微生物の生育環境を良好にする。さらに、ケイ酸は植物の病害抵抗性を高める働きがあり、間接的に微生物の活動にも影響を与える。土壌中のケイ酸の存在は、微生物群集の構成や活動に影響を及ぼし、ひいては植物の生育にも関与する複雑な相互作用が存在する。

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ケイ素は植物に様々な効果をもたらす。レタスではマンガン毒性を緩和し、トウモロコシでは蒸散を抑制する。トマトはケイ素集積量が低いものの、全くないと奇形が生じるため微量は必要。トマト体内でのケイ素輸送機構に欠損があり、効率的に運搬できないことが原因と考えられる。ケイ素はトマトの葉内マンガンの分布均一化を通して光合成ムラをなくし生産性向上に寄与する可能性があり、蒸散にも影響すると思われる。

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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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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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イネの生育に影響を与える水素酸化能を持つ内生菌に関する研究報告が紹介されている。この内生菌は土壌や海洋由来の水素を酸化すると考えられ、そのエネルギーを利用している可能性が示唆されている。 以前のケイ酸と土壌微生物の関係性についての考察を踏まえ、ストレプトマイセス属のような細菌とイネの共生関係について調査した結果、この水素酸化菌の報告に辿り着いた。水素酸化の目的は不明だが、今後の研究でケイ酸と微生物、そしてイネの関係性が解明される可能性に期待が寄せられている。

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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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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。

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1:1型粘土鉱物は、風化により正電荷を帯び、病原菌を吸着不活性化する可能性を持つ。火山灰土壌に多いアロフェンではなく、畑土壌に豊富な1:1型粘土鉱物に着目し、その風化を促進する方法を考察する。風化には酸への接触が必要だが、硫安等の残留性の高い肥料は避けたい。そこで、米ぬかボカシ肥に着目。嫌気発酵で生成される乳酸による持続的な酸性環境が、1:1型粘土鉱物の風化を促すと考えられる。同時に、嫌気発酵中の微生物増殖により病原菌も抑制できる。理想的には、米ぬかボカシ肥が1:1型粘土鉱物の正電荷化を促進し、病原菌の吸着・不活性化に貢献する効果が期待される。

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ゼオライトは、沸石とも呼ばれる多孔質のアルミノケイ酸塩鉱物で、粘土鉱物のように扱われるが粘土鉱物ではない。凝灰岩などの火山岩が地中に埋没し、100℃程度の熱水と反応することで生成される。イオン交換性や吸着性を持つ。記事では、凝灰岩が熱水変質によってゼオライトや粘土鉱物などに変化する過程が解説され、同じ火山灰でも生成環境によって異なる鉱物が形成されることが示されている。ベントナイト系粘土鉱物肥料の原料である緑色凝灰岩とゼオライトの関連性にも触れられている。

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緑泥石は2:1型粘土鉱物だが、層間物質のためCECは低い。しかし風化と有機酸でスメクタイト状になり、CECが向上する。ベントナイト(モンモリロナイト)は緑泥石を含みCECが低く見られがちだが、海底由来でカリウムやマグネシウムを含む。緑泥石のCEC向上と合わせ、ミネラル供給源として優れている。カリウムは作物生育に重要で、ベントナイトは自然な補給を可能にする。また、緑泥石の緩やかなCEC上昇は連作土壌にも適している。ゼオライトより劣るとされるベントナイトだが、水溶性ケイ酸供給や倒伏軽減効果も期待できる。つまり、緑泥石を含むベントナイトはミネラル豊富な土壌改良材として有望である。

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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。

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曽爾高原の広大なススキ草原は、長年にわたり連作されているにも関わらず、障害が発生していない。山焼きの灰が肥料となる以外、特に施肥されていないにも関わらず、ススキは元気に育っている。これは、ススキがエンドファイトによる窒素固定能力を持つこと、そして曽爾高原の地質が関係していると考えられる。流紋岩質の溶結凝灰岩や花崗岩といったカリウムやケイ素を豊富に含む岩石が風化し、ススキの生育に必要な養分を供給している。さらに急な勾配により、風化による養分は流出せず高原に留まる。長期間の連作を可能にする曽爾高原の土壌は、重要な知見の宝庫と言える。

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鉱物の風化と植物の死が、岩石を土壌へと変える過程を解説している。岩石は、風化によって物理的・化学的に分解され、細かい粒子となる。物理的風化は、温度変化や水の凍結などにより岩石が砕ける現象。化学的風化は、水や酸素などが岩石と反応し、組成が変化する現象。生成した粘土鉱物は保水性や保肥性に優れ、植物の生育に適した環境を作る。さらに、植物の死骸は微生物によって分解され、有機物となる。この有機物は土壌に養分を供給し、団粒構造を形成、通気性や保水性を向上させる。つまり、岩石の風化と植物の死骸の分解が土壌生成の重要な要素であり、両者の相互作用が豊かな土壌を育む。

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黒ボク土は、火山灰土壌であり、保水性、通気性、排水性に優れ、リン酸固定が少ないため、肥沃な土壌として認識されている。しかし、窒素供給力が低いという欠点も持つ。黒ボク土壌で窒素飢餓を起こさないためには、堆肥などの有機物施用と適切な土壌管理が必要となる。 記事では、鳥取砂丘の砂質土壌に黒ボク土を客土した圃場での栽培事例を通して、黒ボク土の特性と砂質土壌との比較、土壌改良の難しさについて考察している。黒ボク土は砂質土壌に比べて保水性が高い一方で、窒素供給力が低いことから、窒素飢餓対策が必要となる。また、砂質土壌に黒ボク土を客土しても、水管理の難しさは解消されず、土壌改良は容易ではないことが示唆されている。

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テロワールに関する科学的見解を取り上げた論文では、土壌の違いがワインの品質に影響することが示されました。粘土の多い土壌から作られたワインは、タンニンが少なく、こくが不足する傾向があります。一方、石灰岩と粘土が混在した土壌からは、タンニンが強く、熟成にも適したワインが得られます。 これらは、土壌中のミネラル組成がブドウの生育やワインの風味に影響を与えるという考えを裏付けています。この研究は、テロワールが単なる抽象的な概念ではなく、科学的に測定可能な品質の決定要因であることを示唆しています。

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水田の水が濁り続ける原因として、コロイド化物質の存在が考えられる。コロイドには粘土鉱物や有機物の可能性がある。粘土鉱物はモンモリロナイトのような2:1型ではすぐに沈殿するものの、カオリナイトのような分子量の小さいものだと沈殿が遅くなる可能性がある。一方、有機物の場合は低分子の有害物質が塩となってコロイド化し、沈殿しにくいと考えられる。対策として、粘土鉱物による濁りには腐植酸が効果的だが、有機物による濁りには時間が解決策となる可能性が高い。

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かつて京都南部に存在した広大な巨椋池は、干拓事業により姿を消し、現在は農地となっている。宇治川は残るものの、池の面影はほとんどない。Wikipediaには、京都競馬場の池が名残だとする記述もある。 巨椋池南西部の干拓地を訪れ土壌を観察したところ、石英のような小石を含む砂質土であった。これは、干拓により山から運ばれた風化しにくい土砂が堆積したためと考えられる。鳥取砂丘で見られた花崗岩質の砂と同様に、干拓地の土壌の特徴を示す一例と言えるだろう。

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スギナは酸性土壌を好み、活性アルミナが溶出し他の植物の生育を阻害するような環境でも繁茂する。これはスギナがケイ酸を多く吸収する性質と関係している可能性がある。酸性土壌ではケイ酸イオンも溶出しやすく、スギナはこれを利用していると考えられる。イネ科植物もケイ素を多く蓄積することで知られており、スギナも同様にケイ酸を吸収することで酸性土壌への適応を可能にしているかもしれない。また、スギナ茶を飲んだ経験や、土壌の酸性度に関する考察も述べられている。

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エノコロ（ネコジャラシ）が繁茂した畑は、次作の生育が良いという師の教えの背景には、エノコロのアレロパシー作用と土壌改善効果があると考えられる。エノコロはアレロケミカルを放出し、土壌微生物叢に影響を与える。繁茂したエノコロを刈り込み鋤き込むことで、土壌に大量のアレロケミカルが混入し、土壌消毒効果を発揮する。さらに、エノコロの旺盛な発根力は土壌の物理性を改善し、排水性・保水性を向上させる。これらの相乗効果により、病原菌を抑え、有益な微生物が優位な環境が形成され、次作の生育が促進されると考えられる。稲わらから枯草菌が発見されたように、エノコロわらにも有益な細菌が存在する可能性がある。

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植物が利用しやすいケイ素の在処を探る中で、土壌微生物とケイ素の意外な関係が見つかった。コショウ科植物*Piper guinensis*の根から単離された*Streptomyces*属細菌が生成するシデロフォアは、通常鉄と結合するが、ケイ素にも安定的に結合することが判明した。シデロフォアは鉄キレート剤として知られるが、この発見はケイ素と生物の関わりにおける新たな可能性を示唆する。今後の研究で、この結合が植物のケイ素利用にどう関わるのか、解明が期待される。

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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。

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植物が利用できるシリカは、土壌中に溶解したモノケイ酸の形で存在するが、その濃度は低く、pHや他のイオンの存在に影響を受ける。植物は根からモノケイ酸を吸収し、篩管を通して葉や茎などに輸送する。シリカは植物の成長を促進し、病害虫や環境ストレスへの耐性を高める役割を果たす。土壌中のシリカは、岩石の風化や微生物の活動によって供給される。植物は土壌中のシリカ濃度が低い場合、根から有機酸を分泌して岩石を溶解し、シリカを可給化することもある。さらに、植物根に共生する菌根菌は、シリカの吸収を助ける役割を持つ。

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高槻樫田温泉が2018年の台風21号の被害により休館。温泉自体は無事だったが、木質バイオマス燃料「ペレット」を生産するための周辺林が被災し、運営継続が困難になった。環境に配慮した運営を行っていた同施設の閉鎖は、大型化する台風被害への対策の必要性と、自然と調和した持続可能な社会の重要性を改めて示すものとなった。温泉成分や周辺地質への言及を通し、筆者は環境問題への関心の高さを示している。樫田温泉周辺は植物観察にも適した場所で、筆者にとって思い入れのある場所であったことが伺える。

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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。

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地球温暖化による猛暑や水害増加への対策として、土壌への二酸化炭素固定が提案されている。従来のNPK肥料中心の土壌管理から脱却し、木質資材由来の堆肥を用いて土壌中に無定形炭素(リグノイド)を蓄積することで、粘土鉱物と結合させ、微生物分解を抑制する。これにより土壌への二酸化炭素固定量を増やし、植物の光合成促進、ひいては大気中二酸化炭素削減を目指す。家畜糞堆肥は緑肥育成に限定し、栽培には木質堆肥を活用することで、更なる根量増加と光合成促進を図る。キノコ消費増加による植物性堆肥生産促進や、落ち葉の焼却処分削減も有効な手段として挙げられている。

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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。

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ハウスミカン栽培では、石灰を好む、弱酸性土壌を好む、水はけの良い場所を好む、といった相反する条件が挙げられる。銅欠乏の視点から見ると、石灰施用によるpH上昇は銅の吸収阻害につながる。硝酸石灰や硫酸石灰はpH上昇は抑えるが、それぞれ土壌EC上昇や栄養塩増加による弊害がある。水はけの良さは、粘土鉱物の蓄積を防ぎ、銅吸収阻害を抑制する上で重要となる。しかし、栽培を続けると粘土鉱物の蓄積は避けられない。これらの複雑な要素がミカン栽培を難しくしている。近年では「ミカンが石灰を好む」は誤りで、土壌pHの微妙な変動と銅、亜鉛などの微量要素の吸収が重要との見解が出ている。

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煉瓦は粘土を焼成した人工物で、主成分はケイ酸アルミニウム等を含む粘土鉱物。赤煉瓦の色は酸化鉄による。製法は、粘土を成形・乾燥後、800〜1200℃で焼成する。この高温焼成により、粘土鉱物は化学変化を起こし、硬く焼き固まる。多孔質構造で吸水性がある一方、耐火性・耐久性も備える。種類は、普通煉瓦、耐火煉瓦など用途に応じて多様。現在も建築材料として広く利用され、その歴史は古代メソポタミア文明に遡る。

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京都府亀岡市にある桜石は、菫青石の仮晶で、都道府県の石に指定されている。泥質岩にマグマが貫入し、熱変成作用を受けてホルンフェルス化した際に再結晶した鉱物である。六角短柱状で、容易に割れる断面には花弁状の模様が現れることから「桜石」と呼ばれる。産地の積善寺・桜天満宮付近は付加体であり、周辺の山地には花崗岩が分布する。桜石の形成はマグマの熱変成作用と関連し、近隣に存在するラドン温泉の熱源も深成岩中の放射性鉱物の崩壊熱と推測される。

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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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イネ科植物は土壌から吸収したシリカを体内に蓄積し、強度を高める。枯死後、このシリカはプラント・オパールというケイ酸塩鉱物として土壌中に残る。プラント・オパールは土壌の団粒構造形成に重要な役割を果たすと考えられている。特にソルゴーは緑肥として有効で、強靭な根で土壌を破砕し、アルミニウム耐性により根から有機酸を分泌してアルミニウムを無害化する。枯死後はプラント・オパールとなり、活性化したアルミニウムを包み込み、団粒構造形成を促進する可能性がある。

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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。

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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。

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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。

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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。

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粘土鉱物の保肥力向上に寄与する同型置換について解説。Si四面体やAl八面体構造において、Si⁴⁺がAl³⁺、Al³⁺がMg²⁺などに置換されることで、全体が負に帯電する。この負電荷が養分を引き付けるため、保肥力が高まる。置換されたAl³⁺は水と反応し、水酸化アルミニウムAl(OH)₃とH⁺を生成する。この水酸化アルミニウムは、正長石からカオリナイト(1:1型)が形成される過程にも関与する。同型置換は粘土鉱物の風化過程で発生し、2:1型から1:1型への変質にも関連している。

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筆者は、土の成り立ち、特に粘土鉱物について深く知りたいと考えています。土壌学では粘土鉱物の性質について学びましたが、生成過程や分布など、鉱物としての視点からの情報が不足していました。そこで、各地のジオパークや博物館を訪れ、地質や岩石について学びを深めてきました。その過程で、粘土鉱物が珪酸塩鉱物、特にテクトケイ酸塩と関連性が深いことを知り、さらなる探求を続けています。

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ボルドー液は、硫酸銅と消石灰を混ぜて作る殺菌剤で、19世紀末にフランスのボルドー地方でブドウのべと病対策として開発されました。銅イオン(Cu²⁺)は殺菌効果を持ちますが、植物にも有害です。そこで、消石灰を加えて水酸化銅(II)を生成し、銅イオンの溶出速度を調整することで、植物への毒性を抑えつつ殺菌効果を発揮します。ボルドー液は、現在でも有機農法で広く利用されている、歴史ある銅製剤です。銅の結合力の強さは諸刃の剣であり、生物にとって必須であると同時に過剰になると有害となるため、その微妙なバランスが重要です。

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大鹿村の中央構造線安康露頭では、日本列島を東西に分ける大断層である中央構造線の露頭を見ることができる。ここでは、内帯の領家変成帯と外帯の三波川変成帯が接しており、異なる時代の地層が押し付け合う様子が観察できる。領家変成帯は高温低圧型変成岩で構成され、花崗岩などがみられる。一方、三波川変成帯は低温高圧型変成岩で、緑色片岩や青色片岩などが特徴的。この露頭は、地質学的に重要なだけでなく、断層活動による地殻変動を理解する上で貴重な場所となっている。

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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。

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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。

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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。

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徳島でのネギ栽培者向け勉強会の休憩中、公民館で「江川の湧水」の看板を見つけた著者は、珍しい地質の三波川変成帯にある名水への期待を膨らませた。勉強会後、湧水を見に行ったが、水は湧いていなかったものの、川底に緑色の石を発見。これは、この地域特有の緑泥石で、ベントナイトに含まれる緑の石に似ていた。緑泥石はマグネシウムを含む鉱物で、周辺の石材屋や石垣、畑でも多く見られた。著者は、緑泥石が風化してマグネシウムを土壌に供給し、この地域の栽培を容易にしているのではないかと推測した。

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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。

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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。

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ゼオライト（沸石）は、結晶構造内に水を含み、加熱すると沸騰しているように見えることから名付けられた。化学組成は(Na,K)Ca₄(Al₉Si₂₇O₇₂)・29H₂Oなどで表され、多くの種類が存在する。ケイ素(Si⁴⁺)とアルミニウム(Al³⁺)が骨格内で入れ替わることで結晶全体が負に帯電し、この負電荷により陽イオンを吸着するため、土壌改良材として保肥力(CEC)向上に効果がある。また、結晶構造内の空隙に水を吸着するため、保水性も高い。

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お菓子の袋の乾燥剤、シリカゲル(SiO₂・nH₂O)の吸水性の秘密を探る。シリカゲルはメタケイ酸ナトリウムの加水分解で生成され、二酸化ケイ素の微粒子が網目状の微細な孔を形成し、そこに水蒸気を吸着する。吸着には化学的吸着と物理的吸着があり、化学的吸着はシラノール基(-Si-OH)が水を静電気的に吸着する。珪藻土も同様の構造で吸水性を持ち、建材にも利用される。石英にも同様の性質があるか疑問が残る。

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宝山の赤い土から大陸の紅土について考察。宝山の赤い土は玄武岩質噴出物の鉄分が酸化したもの。一方、紅土（ラテライト）は高温多湿な気候で、鉄・アルミニウム水酸化物が集積した痩せ土。宝山周辺は黒ボク土だが、紅土は保肥力の低いカオリナイトが主成分で、鉄酸化物と相まって栄養分が溶脱しやすい。さらに高温環境では有機物の分解が早く腐植も蓄積されないため、赤い鉄酸化物が目立つ。つまり、母岩は類似していても、気候条件の違いが土壌形成に大きく影響する。

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リービッヒは、植物の栄養源は無機物であるとする無機栄養説と、植物の成長は最も少ない栄養素によって制限される最小律を提唱した。これは現代農業でも有用だが、欠点もある。例えば、カルシウム欠乏は土壌中のカルシウム不足だけでなく過剰によっても発生する。リービッヒの最小律だけを適用すると、カルシウム欠乏にカルシウムを追肥し続け、症状を悪化させるという誤った対応につながる可能性がある。

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エノコロの繁茂を見て、師は次作の豊作を確信していた。イネ科C4植物のエノコロはケイ酸を多く含み、土壌にケイ酸を含む有機物を還元する。これは土壌有機物の蓄積モデルに合致し、地力の維持に貢献する。師の畑は関西特有の真砂土で、粘土が少ないため有機物蓄積には不利なはずだが、師は高品質な作物を収穫し続けた。その秘訣は、エノコロのようなイネ科植物を育て土に還すルーチンを確立した点にある。この手法は土地を選ばず重要であり、師はそれを私に示してくれた。この話は畜産問題にも繋がるが、それはまた別の機会に。

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可溶性ケイ酸は植物の成長を促進する効果がある一方で、土壌中でケイ酸がどのような働きをしているかは未解明な部分が多い。ケイ酸は植物に吸収されると、細胞壁に蓄積して物理的強度を高め、病害虫や環境ストレスへの耐性を向上させる。また、ケイ酸は土壌中のアルミニウムと結合し、アルミニウム毒性を軽減する役割も持つ。さらに、ケイ酸はリン酸と鉄の可給性を高める効果も示唆されている。これらの効果は土壌の種類やpH、他の養分との相互作用に影響されるため、更なる研究が必要とされている。

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ポリフェノールとアミノ酸は反応し、メラノイジンと呼ばれる褐色物質を生成します。この反応は、食品の加工や貯蔵中に起こる褐変現象の原因となります。ポリフェノールは植物に含まれる抗酸化物質であり、アミノ酸はタンパク質の構成要素です。両者が反応するには、熱やアルカリ性の条件が必要です。メラノイジン生成反応は複雑で、様々な中間生成物を経て進行します。生成物の種類や量は、反応条件やポリフェノール、アミノ酸の種類によって異なります。この反応は食品の風味や色に影響を与えるだけでなく、栄養価の低下にもつながる可能性があります。

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筆者は、野菜の美味しさは栽培方法ではなく、光合成の効率に依存すると主張する。有機無農薬栽培でも、牛糞堆肥の過剰使用による塩類集積や、植物性有機物に偏った土壌管理は、ミネラル吸収を阻害し、光合成を低下させるため、美味しい野菜は育たない。逆に、農薬を使っていても、適切な土壌管理で光合成を促進すれば、美味しい野菜ができる。つまり、農薬の有無ではなく、栽培者の技術が美味しさを左右する。有機栽培で品質が落ちる例として、果実内発芽、鉄欠乏による病害、硝酸態窒素の還元不足などを挙げ、美味しい野菜作りの要諦は、光合成を最大限に高める土作りにあると結論づけている。

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カボチャの果実内発芽は、土壌の深刻な風化を示唆する指標となる。果実内発芽は、種子の休眠を誘導するアブシジン酸の不足によって引き起こされ、その原因として土壌中の硝酸態窒素過多またはカリウム不足が挙げられる。硝酸態窒素は施肥で調整可能だが、カリウムは土壌の一次鉱物の風化によって供給されるため、連作により枯渇しやすい。果実内発芽が発生した場合、土壌の風化が進みカリウム供給源が不足している可能性が高いため、単純な作物変更や休耕では改善が難しい。土壌の根本的な改善策として、一次鉱物を含む資材の投入や、カリウムを保持する腐植を増やす緑肥の導入などが有効と考えられる。

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ヤブガラシが生い茂っていた畑が、廃菌床と二次鉱物の投入により土質改善後、ほぼ消滅した。ヤブガラシは土壌の指標植物になり得るのか？ 図鑑には記載がない。ヤブガラシが消えた土壌には弱酸性土壌の指標植物シロザが生育していた。シロザは土壌に良い影響を与える緑肥候補。ヤブガラシとシロザの生育時期は重なるため、ヤブガラシ優勢下ではシロザは育ちにくい。土壌pHが安定し緩衝能を持つ土壌ではヤブガラシは弱体化するようだ。ヤブガラシ旺盛な土壌は作物に不向き。ヤブガラシの繁茂は土壌改善のサインと言える。

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エノコロは畑の状態を判断する指標となる。どこにでも生えるほど丈夫で、荒れ地でも実をつけ、良い環境では大きく育つ。人の背丈ほどになれば、作物にも理想的な環境であることを示す。 イネ科のエノコロはケイ酸を利用し、プラント・オパールとして土壌に腐植をもたらす。また、強い根は土壌を柔らかくし団粒構造を形成する。エノコロの背丈は根の深さと比例し、高いほど排水性と保水性が高い土壌を示す。 師は、自然に生えるエノコロの状態から土壌の良し悪しを判断し、収穫を予測していた。緑肥ではなく、自然発生のエノコロこそが環境を正確に反映していると言える。写真の土壌はまだ発展途上で、エノコロも低い。

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アジサイは梅雨の時期に美しく咲き、鮮やかな青色は土壌中のアルミニウムに由来する。雨は二酸化炭素を吸収し炭酸水となり、土壌の鉱物を溶かす。その過程で水酸化アルミニウムが放出され、梅雨の時期に土壌中に蓄積される。アジサイはアルミニウムを吸収し、青色色素を生成する。装飾花には生殖機能や光合成機能がないため、アルミニウムを蓄積することで、葉が動物に食べられるのを防ぎ、光合成効率を高めている可能性が考えられる。

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土壌の酸性化は、植物の生育に悪影響を与える。酸性土壌ではアルミニウムイオンが溶け出し、植物の根に障害を引き起こす。具体的には、根の伸長阻害や養分吸収の阻害が起こり、生育不良につながる。また、土壌pHの低下は、リン酸固定や微量要素欠乏も引き起こす。対策としては、石灰資材の施用によるpH調整が有効である。定期的な土壌診断を行い、適切なpH管理を行うことで、健全な植物生育が可能となる。さらに、酸性雨の影響も考慮し、土壌環境の保全に努める必要がある。

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アジサイの青い花は、土壌のpHが低い（酸性）ことを示す。pHが低い土壌ではアルミニウムが溶け出すが、アジサイはこれを吸収し、アントシアニン色素と結合させることで青い花を咲かせる。このアルミニウムは、通常は有害だが、アジサイは有機物で囲い込むことで無害化していると考えられる。つまり、青いアジサイは土壌中の有害なアルミニウムを吸収し、無害な形で土壌に還元することで、次の植物にとって良い環境を作っている可能性がある。

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ケイ酸肥料はイネ科作物に良いだけでなく、土壌改良にも大きな可能性を秘めている。長石の風化過程でカリウムと共に生成されるケイ酸は、同時に発生する水酸化アルミニウムと反応し、カオリナイトという粘土鉱物を形成する。水酸化アルミニウムは土壌酸性化で溶脱し、植物の根に障害を与える有害物質である。つまり、ケイ酸を投入することで、この有害なアルミニウムを無害な粘土へと変化させ、土壌の保肥力・保水力を向上させることができる。スギナ繁茂地のようなアルミニウム障害の畑では、特にケイ酸投入による土壌改良効果が期待できる。