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トマト栽培において、「木をいじめる」技術は、植物ホルモンのアブシジン酸（ABA）の働きを利用し、意図的にストレスを与えることで収量や品質を向上させる方法です。具体的には、水やり制限や根切りなどが挙げられます。
水やりを制限すると、トマトは乾燥ストレスを感じ、ABAを分泌します。ABAは気孔を閉じさせて水分の蒸散を防ぐとともに、果実への糖分の転流を促進し、甘くて風味の濃いトマトになります。
根切りも同様の効果をもたらします。根を切ることで、トマトは危機感を覚え、ABAを分泌することで子孫を残そうとします。結果として、果実の肥大や糖度上昇などが期待できます。
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養液栽培で肥料不足のため養液交換ができないという相談に対し、根腐れを防ぎながら養液交換回数を減らす方法を検討する。
根腐れの原因は、養液中の溶存酸素低下による糸状菌や細菌の増殖である。
対策としては、紫外線や熱殺菌による殺菌、マイクロバブルによる酸素量増加が考えられる。
さらに、根圏から分泌される成分を制御することで、病原性微生物の増殖を抑えるアプローチも重要となる。
土耕栽培の知見も参考に、根圏環境の改善による根腐れ防止策を探ることが有効である。
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トマト栽培の最大の課題である青枯病は、病原菌ラルストニアが植物の維管束に侵入し、水分の通導を阻害することで萎凋を引き起こす細菌病である。有効な農薬が少なく、連作障害の一因にもなるため、対策は困難とされている。土壌消毒は一時的な効果しかなく、耐性菌出現のリスクも伴う。接ぎ木は有効だが、コストと手間がかかる。生物農薬や土壌改良による抵抗性向上、土壌水分管理、輪作などが対策として挙げられるが、決定打はない。青枯病対策は、個々の圃場の状況に合わせた総合的なアプローチが必要とされる複雑な課題である。
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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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日本の夏の高温多湿な環境は、トマトなどの施設栽培で課題となる。換気扇だけではハウス内の局所的な湿度の滞留を防ぎきれないため、農研機構の研究では吸収式除湿機を用いた湿度制御が有効と報告されている。
一方、ベントナイトは吸水性の高い粘土鉱物であり、建築資材の珪藻土や漆喰のように湿度調整に活用できる可能性がある。ベントナイトは水分を吸収して膨潤し、湿度が下がると水分を放出する性質を持つため、ハウス内の湿度を安定させる効果が期待できる。ただし、多量の水分を吸収すると泥状になるため、使用方法や設置場所などを工夫する必要がある。
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トマトの老化苗定植は、微量要素欠乏のリスクを高める。老化苗は根の活力が低く、微量要素の吸収能力が低下するため、生育初期に欠乏症状が現れやすい。特にマンガン、ホウ素、鉄の欠乏は、奇形果発生や生育不良につながるため注意が必要。適切な追肥管理が重要だが、老化苗は根の吸収能力が低いので、葉面散布も併用すると効果的。生育初期の微量要素欠乏対策は、その後の収量や品質に大きく影響するため、健苗定植が重要となる。
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トマト栽培、特に一本仕立てでは、上葉が内側に丸まる肥料過多（窒素過多、金属欠乏）症状が見られる。窒素は根全体で吸収される一方、カリウムなどの金属は根の先端で吸収されるため、一本仕立てによる発根量の減少が原因と考えられる。土壌鉱物や川の水にカリウムは豊富だが、土壌劣化や保肥力不足により不足しやすい。対策として、窒素少なめ、金属多めの基肥、もしくはカリウム豊富な川底の泥の客土が有効かもしれない。
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トマトへのケイ素施用は、病害抵抗性や品質向上に効果的である。ケイ素は細胞壁に沈着し、物理的な強度を高めることで病原菌の侵入を防ぎ、葉の表面にクチクラ層を形成することで病原菌の付着も抑制する。また、日照不足時の光合成促進や、高温乾燥ストレスへの耐性向上、果実の硬度や糖度向上、日持ち改善といった効果も期待できる。葉面散布は根からの吸収が難しいケイ素を効率的に供給する方法であり、特に土壌pHが高い場合に有効である。トマト栽培においてケイ素は、収量と品質の向上に貢献する重要な要素と言える。
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トマトの一本仕立ては、主茎以外の脇芽を全て取り除くことで、一本の細長い茎に仕立てる栽培方法。脇芽は葉の付け根に発生し、放置すると枝になるが、早期に取り除くことで枝の発生を防ぐ。一本仕立ては、果実の個数は減るものの、一個あたりの品質が向上するため、大玉トマトで採用される。二本仕立ては一本の脇芽を残して育てる方法で、中玉トマトに適している。仕立ての利点は、木全体への受光効率の向上。特にナス科のトマトは下の葉が大きく長持ちするため、下葉への受光は大きなメリットとなる。注意点については次回解説。
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水耕栽培では養液のpH管理が重要で、成分の吸収に影響を与える。pH調整にはアップ剤とダウン剤を使用するが、成分が非公開の製品が多い。しかし、General Hydroponicsの製品は成分を公開しており、アップ剤は水酸化カリウムと炭酸カリウム、ダウン剤はリン酸を使用している。これらは高濃度では危険な劇物であるため、取り扱いに注意が必要。pH調整は経験だけでなく、化学的な理解も重要であることを示唆している。農業高校の生徒に肥料の話をした経験から、土壌のpHや肥料成分の知識不足を実感し、経験だけでなく科学的知識に基づいた農業の必要性を訴えている。
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トマト栽培において、最適な根域温度は25℃付近。30℃以上では高温障害が発生する。最適温度では根のオーキシン含有量が増加し、根の生育や木部発達、養分輸送が促進される。高温期の根域温度制御は重要である。
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猛暑日が多いとトマトは水分吸収が追いつかず、萎れや生育不良を起こしやすい。中干しは、一時的に灌水を制限することで根の伸長を促し、吸水能力を高める技術である。しかし、猛暑日では中干しにより水ストレスが過剰になり、かえって生育を阻害するリスクがある。土壌水分計などを用いて適切な水分管理を行い、植物の萎れ具合を観察しながら中干しの実施を慎重に判断する必要がある。猛暑日には、マルチングや遮光ネットの活用、株元への灌水といった対策も併用することで、水ストレスを軽減し、トマトの生育を安定させることが重要となる。
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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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トマト栽培の「木をいじめる」技術は、水や肥料をギリギリまで制限し、植物にストレスを与えることで糖度や収量を高める方法である。ただし、この方法は土壌を酷使し、慢性的な鉄欠乏を引き起こすリスクが高い。短期的な収量増加は見込めるものの、土壌の劣化により長期的な視点では持続可能な栽培とは言えず、経営の破綻に繋がる可能性も示唆されている。
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農業における真の人手不足は、収穫作業ではなく、栽培管理、特に土壌管理にある。緑肥栽培のような予防策を怠り、結果的に病気蔓延による損失を招く事例は、人員配置とリスク評価の不足を露呈する。収穫要員は確保しやすいが、緑肥栽培のような高度な技術を要する作業を担う人材こそが不足している。つまり、農業の衰退は収穫労働力不足ではなく、土壌管理を含む栽培管理の人材不足が原因であり、堆肥や緑肥栽培の支援が解決策となる。
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トマトの青枯病対策として土壌消毒は効果が薄く、土壌中の原生生物に着目する必要がある。原生生物は細菌を捕食し、その際に植物ホルモンが増加して発根が促進される。青枯病菌は深さ40cmに潜伏するため、緑肥栽培で深く根を張らせることが有効である。緑肥栽培時は発根促進が重要なので、土壌改良材は緑肥に施肥する。根が土壌を耕し、形成する役割も重要。
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土壌病害、特に青枯病はトマト土耕栽培における深刻な問題であり、水耕栽培への移行の大きな要因となっている。青枯病菌は土壌消毒の有効範囲より深い層に潜伏するため、消毒は初期生育には効果があるように見えても、長期栽培のトマトでは後期に根が伸長し感染してしまう。結果として消毒コストと人件費の損失に加え、土壌劣化を招く。感染株の除去も、土壌中の菌を根絶しない限り効果がない。解決策として、果樹園で行われる土壌物理性の改善、特に根への酸素供給に着目した土作りが有効と考えられる。緑肥活用なども土壌改良に繋がる可能性がある。根本的な解決には、土壌環境の改善と病害への抵抗力を高める土作りが不可欠である。
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トマト果実の割れを防ぐには、気孔の開閉による水分コントロールが重要。気孔は光合成に必要なCO2を取り込み、同時に蒸散で水分を失う。光合成が活発な時は糖濃度が上がり、浸透圧で根から水を吸い上げる。しかし、乾燥した日は蒸散量が増え、土壌水分が枯渇しやすいため、植物ホルモンが分泌され気孔が閉じる。葉の湿度は蒸散量に影響するため、光合成には受光量と湿度が関係する。トマトの秀品率向上には、スプリンクラーによる霧状噴霧で葉周辺の湿度を適切に保つことが重要となる。
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トマト果実の割れ防止対策として、葉の気孔に着目。気孔はCO2吸収と蒸散のバランスを保つため開閉し、孔辺細胞のカリウムイオン濃度変化と膨圧が関与する。日中はCO2獲得と水損失のバランス調整が重要。気孔開閉機構の詳細は不明だが、カリウムイオンが孔辺細胞に出入りすることで水の移動が起こり、気孔が開閉する。トマト栽培ではカリウム不足が懸念され、これが気孔開閉に影響し、微量要素吸収阻害など品質低下につながる可能性が考えられる。
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師管は光合成産物などの有機物を植物体全体に輸送する組織である。圧流説は、師管内の物質輸送メカニズムを説明する有力な仮説である。
ソース細胞（葉肉細胞など）で光合成産物が合成されると、スクロースが能動輸送により師管の伴細胞に取り込まれる。これにより師管の浸透圧が上昇し、水が周囲から師管内に流入する。その結果、師管内は高い圧力状態となる。
一方、シンク細胞（根や果実など）では、スクロースが師管から取り出され利用される。これによりシンク細胞側の師管の浸透圧は低下し、水が師管外へ流出する。結果として、ソース細胞側からシンク細胞側へと圧力勾配が生じ、溶液が師管内を流れる。これが圧流説のメカニズムである。
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トマトの老化苗定植は微量要素欠乏のリスクを高める。老化苗は根の活性が低く、土壌からの微量要素吸収が不十分になりやすい。特に亜鉛欠乏は深刻で、葉の黄化や生育不良を引き起こす。さらに、亜鉛は植物ホルモンのオーキシン生成に関与し、不足すると花や果実の形成にも悪影響が出る。結果として、収量低下や品質劣化につながるため、老化苗定植時には微量要素、特に亜鉛の適切な補充が必須となる。葉面散布は即効性が高く効果的である。
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トマト栽培は、果実収穫、水分量による品質変化、木本植物を草本として扱う点、木の暴れやすさから難しい。ナスは「木の暴れ」が少ないため、物理性改善で秀品率が向上しやすい。トマトは木本植物だが、一年で収穫するため栄養成長と生殖成長のバランスが重要となる。窒素過多は栄養成長を促進し、花落ち等の「木の暴れ」を引き起こす。これは根の発根抑制とサイトカイニン増加が原因と考えられる。サイトカイニンを意識することで、物理性改善と収量増加を両立できる可能性がある。トマトは本来多年生植物であるため、一年収穫の栽培方法は極めて特殊と言える。
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トマト土耕栽培では、木の暴れを抑えるため土壌の物理性改善を怠る傾向がある。しかし、これは土壌EC上昇、塩類集積、青枯病菌繁殖を招き、立ち枯れリスクを高める。土壌消毒は一時しのぎで、土壌劣化を悪化させる。物理性悪化は鉱物からの養分吸収阻害、水切れによる川からの養分流入減少につながり、窒素過多、微量要素不足を引き起こす。結果、発根不良、木の暴れ、更なる土壌環境悪化という負のスパイラルに陥り、土壌消毒依存、高温ストレス耐性低下を招く。この悪循環が水耕・施設栽培への移行を促した一因と言える。SDGsの観点からも、土壌物理性を改善しつつ高品質トマト生産を実現する技術開発が急務であり、亜鉛の重要性も高まっている。
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Micro:bitとサーボモーターを用いて環境制御学習の第一歩を踏み出した著者は、サーボモーターの動作原理を学ぶため、LEGOブロックとミニフィグを使った回転実験を行った。MakeCodeで作成したコードでMicro:bitからサーボモーターに角度指令を送ると、90度を基準に、大きい値では反時計回り、小さい値では時計回りに回転する。しかし、指定角度で停止せず、一回転し続けるという問題に直面。これは、指令値が目標角度ではなく、一定時間内の回転角度を表すためであった。 著者は、サーボモーターの停止方法について疑問を抱いている。
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トマト栽培では、秀品率向上のため土壌環境の徹底管理が必要だが、トマトとサツマイモで生産性悪化が見られた。トマトは樹勢が暴れ、サツマイモは根の肥大が不十分だった。トマト栽培では、老化苗の定植が一般的だが、これが後期の栽培難易度を高めている可能性がある。老化苗は根の先端が少ないため、窒素は吸収しやすい一方、カリウム、マグネシウム、微量要素の吸収は困難になる。結果として、花落ちの原因とされる亜鉛欠乏への施肥での対応は難しく、葉面散布が有効な手段となる。高額な環境制御に頼りすぎないためにも、微量要素の葉面散布剤の活用が重要となる。