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沖縄の深刻な問題であるサトウキビ畑からの赤土流出は、亜熱帯特有の気候条件により有機物が土壌に定着しにくいことが原因です。そこで、豊富なアルミナ鉱物を含み有機物の分解を抑える効果が期待できる桜島の火山灰に着目しました。しかし、地理的な問題から輸送コストが課題となります。
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検索キーワード：「ブルカノ式火山」
サトウキビ畑の赤土流出を考える
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。
あの山に海底火山の跡はあるか？
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植物の生育には二価鉄が重要で、安山岩・玄武岩質火山由来の土壌が適している。しかし、海底火山の痕跡がある山周辺の土壌も生育に良い可能性がある。海底火山はプレート移動で隆起し、玄武岩質になるため鉄分が豊富。高槻市の山で実例を確認。水源に海底火山の地質がある土地は特に恵まれている。三波川変成岩帯も鉄分に富む。徳島のある地域は海底火山由来の地質で、土地の優位性を裏付けている。地質と栽培の関係を理解するため、GPSで地質を確認できるツール「Soil & Geo Logger」を作成。周辺の地形や地質への意識で、新たな発見があるかもしれない。
火山灰に含まれる粘土鉱物たち
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粘土鉱物肥料に含まれる黒っぽい砂の正体について考察している。火山灰由来の粘土鉱物肥料に着目し、火山灰に含まれる黒っぽい鉱物として角閃石と輝石を候補に挙げ、特に角閃石について詳しく分析。角閃石は風化によってバーミキュライト、さらにカオリナイトへと変成する。バーミキュライトは保肥力が高い粘土鉱物である一方、カオリナイトは保肥力が低い。角閃石の中心部はバーミキュライト、表面はカオリナイトに変成するという研究結果から、風化の進行度合いによる変化が示唆される。角閃石肥料が植物によって利用され、変成した鉱物に腐植が取り込まれると良質な土壌が形成される可能性があるが、実現可能性は不明。また、黒い砂が本当に角閃石であるかは断定していないものの、有色鉱物であればミネラル供給源となるため、肥料としての価値は高いと推測している。
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。
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。
粘土鉱物を理解する旅３
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ブルカノ式火山の火山灰土壌は、輝石や角閃石といった造岩鉱物を多く含み、植物の生育に有利な性質を持つ。これらの鉱物は風化速度が速いため、カリウムやマグネシウム、カルシウム、鉄などの植物必須元素を供給する。また、風化過程で粘土鉱物が生成され、保水性や保肥性を向上させる。ただし、リン酸固定能が高いため、リン酸肥料の施用には注意が必要となる。さらに、火山性土壌特有の軽石や火山礫は、土壌の通気性や排水性を高める効果がある。これらの特性から、ブルカノ式火山由来の土壌は、適切な管理を行うことで高い生産性を持つ農地となる可能性を秘めている。
5万年もの間、川は巌立を削り続けた
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ブルカノ式火山の火山灰は、農業利用において課題も多いが、土壌改良資材としての潜在能力も秘めている。火山灰土壌は、リン酸固定能が高く、植物のリン酸吸収を阻害する。しかし、リン酸を吸収しやすい植物種を選定したり、土壌改良材としてリン鉱石を活用することで、リン酸欠乏の問題を克服できる可能性がある。さらに、火山灰土壌は水はけが良い反面、保水性が低い。そこで、有機物や粘土鉱物を添加することで、保水性を高める対策が有効と考えられる。
日本列島誕生。フォッサマグナ
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日本列島は、ユーラシア大陸東端がプレートの衝突によって分離、二つの島となり、その後再び衝突して形成された。この衝突で生まれた巨大な溝「フォッサマグナ」は、激しい火山活動によって火山灰で埋め立てられ、特徴的な地質と土壌を生み出した。フォッサマグナ西側の西日本は付加体によって隆起し、岐阜の最古の石や滋賀・奈良の石灰岩地形、京都のチャートなどが見られる。一方、フォッサマグナ内部は火山灰質の地層が6000m以上堆積し、長野県栄村の深い腐植層を持つ黒ボク土もこの成り立ちと関連する。西日本と東日本では地質・土壌が大きく異なるため、フォッサマグナは日本列島の形成を理解する上で重要な地域と言える。
飲食店内の壁土を見て
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肥料の原料調査から石への興味が湧き、建築資材としての石、特に壁土に着目した筆者は、飲食店の壁土に小石を見つける。過去に建築家から、珪藻土の壁は湿気を吸放出するため、調理の多い店舗で木材の劣化を防ぐのに有効だと教わった経験を記す。珪藻土は藻類の死骸が堆積した二酸化ケイ素で、石材の主要成分でもある。筆者は石材への関心を深め、グリーンタフや火山灰土、シリカゲルなどの関連情報にも触れている。
黒ボク土は栽培しにくかった土なのか？前編
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黒ボク土は養分が少なく、アルミニウム障害により栽培しにくいとされる。しかし、保肥力が高いため相対的に養分は豊富であり、火山灰土壌の桜島でも作物が育つことを考えると、栽培の難しさは土壌そのものよりも肥料慣習の変化によるところが大きいのではないか、という考察を展開している。伝統野菜の存在や、養分が少ない土壌でも栽培が行われている例を挙げ、通説への疑問を呈している。
大雨が続きますね
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連日の大雨で、土壌への窒素補給を想起する。雨は例年通り降るもので、積乱雲の上昇気流と対流圏界面が関係する。雲粒はエアロゾルを核に形成され、落下・結合し雨となる。雨には火山灰由来のミネラルが含まれ、作物に有益。土壌の保肥力を高めることが、雨の恩恵を最大限に活かす鍵となる。腐植と粘土が保肥力の構成要素。落雷の話は次回へ。
再び東尋坊の国営農地へ
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東尋坊近くの国営農地で、深く掘り返された畑の土壌を観察した。土壌は赤っぽく粘土質で、安山岩質の火山岩が風化したものと推測される。地質図もこれを裏付けている。以前訪れた桜島も安山岩質であり、火山灰の風化による土壌形成との共通点が見られる。掘り返された土壌の粘土質な性質から、この地域の岩は粘土鉱物まで風化が進んでいると考えられる。赤っぽい土壌は安山岩由来の可能性を示唆しており、今後の土壌観察の指標となる。
鳥取砂丘で花崗岩質の砂を見た
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鳥取砂丘を9年ぶりに再訪し、砂丘の砂の組成を観察した。海岸近くの砂は石英が多く、風化に強い石英が残りやすい環境であることが推測された。砂丘の奥へ進むと、黒い鉱物の割合が増え、風紋周辺の砂には鉄が多く含まれているようだった。これは、風によって軽い石英が飛ばされ、重い鉄を含む鉱物が残るためと考えられる。山陰帯の花崗岩は鉄を多く含むという情報とも一致する。また、小石が多い場所には黒っぽい石が多く見られた。砂丘の土壌は石英が多く、鉄も含むという特徴を持つことが分かった。
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。
火山灰土壌は栽培しやすいというイメージ
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火山灰土壌はミネラル豊富で水はけも良く、栽培しやすいイメージがあるが、地域差が大きく、桜島のような恵まれた土壌は例外。二酸化ケイ素の含有量で土壌の性質は変わり、栽培の容易さも異なる。火山灰だけでなく、近隣の山の母岩も土壌に影響を与える。特定の地域で成功した栽培法が、他地域で再現困難な場合もある。真の実力者は、困難な環境でも成果を出せる人である。
リン鉱石から考える未来のこと
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リン鉱石の枯渇は食糧危機の要因とされ、肥料の三大要素であるリンは農業に不可欠だが、火山灰土壌におけるアルミニウム障害対策のための過剰使用が枯渇を早めている。リンは地下深くにリン酸アルミニウムとして固定され、再利用が困難となる。現状、農業でのリンの過剰施肥や畜産での過剰給餌によりリン資源は浪費されている。しかし、腐植による活性アルミナの無害化や、栽培と畜産の連携によるリン循環の最適化で、リン鉱石枯渇までの時間を延ばせる可能性がある。
大阪市内でシラスと出会った
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大阪の鉱物展で鹿児島のシラスを初めて間近に観察し、その白さに驚いた著者は、シラスの成分を考察する。火山灰であるシラスは二酸化ケイ素を多く含み、石英とカリ長石が主成分だと推測。桜島の火山灰と比較しても白さが際立ち、石灰要素はほぼ無いと考える。酸性岩の組成から、石英とカリ長石が大半を占め、残りを斜長石が占める構成と推定。これらの鉱物の微細なものがシラスを構成しているため、保水性が低く排水性が高い。また、カリを多く含むため、カリを必要とするサツマイモ栽培に適していることを説明。長石由来の粘土は腐植を蓄積しにくい点にも触れ、火山灰だから良い土壌とは限らないと結論づけている。そして、作物によって適した火山灰の種類が異なると指摘する。
注目の資材、ベントナイトについて知ろう
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ベントナイトは火山灰が水中で変成した岩石で、モンモリロナイトなどの2:1型粘土鉱物を多く含む。吸水性、膨潤性、粘結性に優れ、農業や工業で幅広く利用される。成分分析によると、山形県月布産のベントナイトはスメクタイトが約半分、二酸化ケイ素などの無色鉱物が約1/3、残りはミネラルで構成される。構成ミネラルは元の火山灰に依存するため産地により変動する。ベントナイトは玄武岩質の火山灰だけでなく、他の火山灰からも形成されることがグリーンタフの観察から示唆されている。その高い粘土鉱物含有量から、農業利用での秀品率向上に貢献する可能性がある。
五代松鍾乳洞付近にあった深成岩
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五代松鍾乳洞付近の鉱山はスカルン鉱床で、鉄や黄水晶、灰鉄輝石が産出する。黄水晶は石英に角閃石が混じることで生成される。付近に花崗岩らしき石が多く見られ、閃緑岩の特徴である輝石や角閃石の存在、そして石の色合いから、当初花崗岩と思われた石は石英を多く含む閃緑岩であると推測される。この地域の深成岩は、花崗岩と記載される場合と石英閃緑岩と記載される場合がある。
火山灰に含まれる鉄の磁気
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植物に磁気が影響を与えるという前提で、土壌中の磁鉄鉱含有量に着目し、桜島の火山灰を例に検証した。真砂土は磁鉄鉱含有量が少ない一方、桜島の火山灰は論文でも多く含むとされている。実際に火山灰に鉄を近づけると砂鉄のように付着し、磁鉄鉱の存在を確認できた。火山灰の磁鉄鉱が作物成長を促進し、他の鉱物と相まって桜島の大型作物に繋がっている可能性を考察。土壌中の鉱物由来の磁気が植物に与える影響度合いは未解明であるとした。
植物って磁気の影響を受けるものなの？
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植物の成長に対する磁気の影響について、JAXAの論文を参考に考察されています。青色光は植物の胚軸成長を抑制する一方、子葉展開や気孔開口を促進する作用があり、強磁場はこの抑制効果を緩和することが示唆されています。紫外線が強くなる時期には青色光の影響も強まり、植物は胚軸伸長を抑制し、子葉展開や気孔開口を促進することで環境に適応していると考えられます。しかし、強磁場による胚軸伸長抑制の緩和メカニズムは不明であり、今後の研究課題となっています。
脱酸素剤の中の鉄
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密封包装のお菓子に含まれる脱酸素剤を分解すると、砂鉄のような黒い粒子と白い石が出てくる。黒い粒子は磁気を帯びており、磁鉄鉱(Fe₃O₄)を含んでいると推測される。磁鉄鉱は鉄(II)と鉄(III)を含む酸化物である。
鉄の酸化を利用した身近な例としてカイロがある。カイロは鉄が水と酸素と反応し、水酸化鉄(III)になる際に発熱する。脱酸素剤もこの鉄の酸化作用を利用していると考えられる。
関連記事では、鉄の性質や用途、玄武岩に含まれる磁鉄鉱、ハードディスクの故障についても触れられている。
ブルカノ式火山の火山灰の土としてのポテンシャル
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桜島の火山灰は、地元住民の言葉通り農作物に良い影響を与えている。ブルカノ式噴火による安山岩質の火山灰は、シラスとは異なり石英が少ない。その主成分は角閃石、輝石、磁鉄鉱、ガラス質で、黒色土壌を形成する。角閃石と輝石は鉄やマグネシウムを豊富に含み、植物の生育に有益だ。また、ガラス質が少ないため腐植蓄積も期待できる。実際に桜島大根の畑の土壌は軽く、腐植とよく混ざり合っており、良質な作物の収穫を裏付けている。火山灰はミネラル豊富な土壌改良材として機能し、桜島の農業を支えていると言える。
