植物のミカタ

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腐植酸は、フミン酸、フルボ酸、ヒューミンに分類される。フルボ酸は酸性・アルカリ性溶液に溶け、植物生育促進効果が高い。これは、カルボキシル基やフェノール性ヒドロキシ基のプロトン化、および金属イオンとのキレート錯体形成による。フルボ酸はヒドロキシ基(-OH)豊富なタンニン由来でキレート作用を持つ構造が多い一方、フミン酸はメトキシ基(-OCH3)を持つリグニン由来でキレート作用が少ない構造が多いと推測される。

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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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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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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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落葉樹の葉は、晩秋になるとタンニンを蓄積し、落葉とともに土壌へ還元されます。タンニンは植物にとって、食害から身を守る役割や、有害な微生物の活動を抑制する役割を担っています。落葉樹の葉に含まれるタンニンは、土壌中でゆっくりと分解され、植物の生育に必要な栄養分を供給するとともに、土壌の構造改善にも貢献します。このプロセスは、持続可能な森林生態系の維持に重要な役割を果たしています。

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粘土鉱物の一種である緑泥石は、海底の堆積岩に多く含まれています。海水には岩石から溶け出した鉄やマグネシウムなどのミネラルが豊富に含まれており、特に海底火山付近では活発な熱水活動によってミネラルが供給され続けています。これらのミネラルと海水中の成分が反応することで、緑泥石などの粘土鉱物が生成されます。つまり、緑泥石は海底での長年の化学反応の結果として生まれたものであり、海水由来のミネラルを豊富に含んでいる可能性があります。

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腐植酸は土壌中のリン酸固定を抑制する効果があります。腐植酸はアルミニウムイオンと結合し、土壌からリン酸と結合しやすいアルミニウムを減らすためです。ラッカセイ栽培では、腐植と石灰を施用することで、リン酸の有効性を高め、ラッカセイのポテンシャルを引き出す可能性があります。

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連日の長雨で田んぼに土砂が流れ込むと、土質が変わり稲の生育に悪影響を及ぼすことがあります。土砂に含まれる成分によっては、養分過多や有害物質の影響が出ることも。対策としては、土壌の物理性を改善することが重要です。具体的には、植物性有機物を投入し、緑肥を栽培することで、土壌の保肥力と発根を促進し、土砂の影響を軽減できます。施肥だけで解決しようとせず、土壌改良を優先することが大切です。

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日本の農業は肥料不足が深刻化しているが、土壌改善により改善の余地は大きい。土壌劣化により保肥力が低下し、必要以上の施肥が必要となっている現状がある。土壌分析を活用し、リン酸やカリウムの使用量を見直すべきである。窒素は土壌微生物による窒素固定で賄える可能性がある。日本の豊かな水資源を活用した土壌改善は、肥料使用量削減の鍵となる。慣習的な栽培から脱却し、土壌と肥料に関する知識をアップデートすることで、省力化と生産性向上を実現できる。今こそ、日本の農業の転換期と言えるだろう。

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マルチ栽培は土の粒子が細かくなりやすいという問題点があります。マルチによって土壌が常に高湿状態になり、糸状菌の活動が活発化しすぎることで土壌中の有機物が早く消費されてしまうことが原因と考えられます。その結果、排水性・保水性・保肥力が低下し、露地栽培よりも土壌の状態が悪化しやすいというデメリットがあります。そのため、マルチ栽培を行う場合は、土壌改良資材を積極的に投入するなどの対策が必要となります。

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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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高槻の清水地区で行われたレンゲ米栽培では、田起こしの方法が注目された。一般的な稲作では土作りを軽視する傾向があるが、レンゲ米栽培では土壌の状態が重要となる。レンゲの鋤き込みにより土壌の物理性が改善され、保肥力も向上する。しかし、慣行農法の中干しは、畑作で言えばクラスト（土壌表面の硬化）を発生させるようなもので、土壌の物理性を低下させる。物理性の低い土壌は、酸素不足や有害ガス発生のリスクを高め、イネの根の成長を阻害する。結果として、病害虫への抵抗力が弱まり、収量低下や農薬使用量の増加につながる。経験と勘に頼るだけでなく、土壌の状態を科学的に理解し、適切な土作りを行うことが、レンゲ米栽培の成功、ひいては安全でおいしい米作りに不可欠である。

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高槻の原生協コミュニティルームで行われたレンゲ米栽培の報告会では、レンゲの土壌改良効果に焦点が当てられました。レンゲは窒素固定により土壌への窒素供給を助け、化学肥料の使用量削減に貢献します。また、土壌の物理性改善にも効果があり、透水性や保水性を向上させます。これは、今回の記事で問題視されている荒起こしによる土壌の弾力低下やガス交換能の低下といった問題への解決策となり得ます。さらに、レンゲは雑草抑制効果も持ち、無草化による土壌有機物減少を食い止める可能性も示唆されました。つまり、レンゲの活用は、化学肥料や家畜糞に頼らない持続可能な稲作への転換を促す鍵となる可能性を秘めていると言えるでしょう。

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高槻の原生協コミュニティルームでレンゲ米栽培の観測報告会が行われました。レンゲの生育状況、土壌分析結果、収穫量などが報告され、レンゲ栽培による土壌改善効果や収量への影響について議論されました。生育初期は雑草の影響が見られましたが、レンゲの成長に伴い抑制されました。土壌分析では、レンゲ栽培区で窒素含有量が増加し、化学肥料の使用量削減の可能性が示唆されました。収量については慣行栽培区と有意差は見られませんでしたが、食味についてはレンゲ米が良好との評価がありました。今後の課題として、雑草対策の改善や、レンゲ栽培による更なる土壌改善効果の検証などが挙げられました。

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ブナ科の樹木観察から、常緑樹と落葉樹の違いに着目した考察。常緑樹の葉も落葉するが、寿命が長い。日本の常緑樹は冬の寒さ・乾燥対策として葉を小さく厚くし、光合成効率は低い。一方、落葉樹のクヌギなどは、好条件下では薄く大きな葉で光合成を活発に行い、冬には落葉して葉の維持コストを削減する。落葉は根元に落ち葉の絨毯を作り、保水性・保温性・保肥力を高め、次年の生育を助ける。つまり、常緑樹と落葉樹は、環境への適応戦略の違いと言える。

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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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緑泥石は2:1:1型粘土鉱物で、風化によって層間に金属水酸化物イオン等を取り込んだ14Å中間体を形成する。14Å中間体はバーミキュライトと緑泥石の中間的性質を示し、クエン酸処理で層間物質を除去するとスメクタイト様の性質を示す。これは植物根から分泌される有機酸が緑泥石に作用し、スメクタイト様の粘土鉱物へと変化させる可能性を示唆する。つまり、CECの低い緑泥石が風化と植物の作用によってCECの高いスメクタイト様の性質を獲得する可能性がある。このことから、緑色岩露頭下に有機物豊富な黒土が形成される現象も説明できる。緑泥石の風化と植物による変化を理解することは土壌の理解を深める上で重要である。

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この記事では、緑泥石という粘土鉱物について解説しています。緑泥石はグリーンタフ（緑色凝灰岩）、緑色片岩、緑色岩などに見られる鉱物で、2:1:1型粘土鉱物に分類されます。一般的な2:1型粘土鉱物（スメクタイト、バーミキュライトなど）はCEC（陽イオン交換容量）が高い一方、緑泥石はCECが非常に低いのが特徴です。これは、2:1型構造の層間水があるべき場所に、緑泥石では八面体が挿入されているため、膨潤性が弱くCECも低いと説明されています。記事では粘土鉱物の基本構造（SiO四面体、Al八面体）や1:1型、2:1型構造についても触れ、緑泥石の構造を図解して分かりやすく解説しています。最後に、緑泥石の興味深い知見については次回に持ち越しとしています。

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海底風化は、土壌生成の重要なプロセスであり、特に粘土鉱物の生成に大きく関わっている。陸上で生成された火山岩物質は、風や河川によって海へと運ばれ、海底で化学的風化作用を受ける。海水はアルカリ性であるため、岩石中の長石などの鉱物は分解され、粘土鉱物へと変化する。この過程で、岩石中のミネラルが溶出し、海水に供給される。生成された粘土鉱物は、海流によって運ばれ、堆積岩の一部となる。特にグリーンタフ地域は、海底風化の影響を受けた火山岩が多く分布し、多様な粘土鉱物が観察される。これらの粘土鉱物は、土壌の保水性や保肥性に影響を与え、農業にも重要な役割を果たしている。

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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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土壌分析の結果pHが中性でもスギナが繁茂する理由を、アルミナ含有鉱物の風化に着目して解説しています。スギナ生育の鍵は土壌pHの酸性度ではなく、水酸化アルミニウムの存在です。アルミナ含有鉱物は風化により水酸化アルミニウムを放出しますが、これは酸性条件下だけでなく、CECの低い土壌でも発生します。CECが低いと土壌中の有機物や特定の粘土鉱物が不足し、酸が発生しても中和されにくいため、粘土鉱物が分解され水酸化アルミニウムが溶出します。同時に石灰が土壌pHを中和するため、pH測定値は中性でもスギナは繁茂可能です。対照的にCECの高い土壌では、腐植などが有機物を保護し、粘土鉱物の分解とアルミニウム溶出を抑えます。つまり、pHだけでなくCECや土壌組成を総合的に判断する必要があるということです。

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イネ科緑肥の根から分泌されるムギネ酸類は、アレロパシー物質として雑草抑制効果を持つとされてきた。しかし、ムギネ酸類は鉄キレート化合物であり、鉄欠乏土壌で鉄を吸収するための物質である。鉄欠乏土壌では、ムギネ酸類の分泌により雑草も鉄欠乏に陥り、生育が抑制される。つまり、ムギネ酸類自体は直接的なアレロパシー物質ではなく、鉄欠乏を介した間接的な効果である可能性が高い。実際、鉄欠乏でない土壌ではムギネ酸類による雑草抑制効果は確認されていない。したがって、イネ科緑肥のアレロパシー効果は、土壌の鉄の状態を考慮する必要がある。

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イチゴの果実の着色は、アントシアニンというポリフェノールの一種によるものです。アントシアニンは、紫外線から植物体を守る働きや、受粉を媒介する昆虫を誘引する役割も担っています。イチゴ果実のアントシアニン生合成は、光、温度、糖などの環境要因や植物ホルモンの影響を受けます。特に、光はアントシアニン合成酵素の活性化を促すため、着色に大きく影響します。品種によってもアントシアニンの種類や量が異なり、果実の色や濃淡に差が生じます。

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「魚の養殖と鶏糞」は、持続可能な農業の実現に向けた養殖漁業と畜産の連携の可能性を探る記事です。養殖魚のエサには魚粉が多く使われていますが、乱獲による資源枯渇が懸念されています。そこで、鶏糞を原料とした飼料が代替として注目されています。鶏糞は窒素やリンなどの栄養素が豊富で、適切に処理すれば魚の成長を促進する効果的な飼料となります。しかし、鶏糞にはカドミウムなどの有害物質が含まれる可能性もあるため、安全性を確保するための適切な処理技術と品質管理が不可欠です。記事では、具体的な処理方法や課題、将来展望などを紹介し、循環型農業システムの構築に鶏糞飼料が貢献できる可能性を示唆しています。

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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。

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粘土鉱物は、同型置換という現象により高い保肥力を持ちます。同型置換とは、粘土鉱物の結晶構造中で、あるイオンが別のイオンで置き換わる現象です。例えば、四価のケイ素イオンが三価のアルミニウムイオンに置き換わると、電荷のバランスが崩れ、負電荷が生じます。この負電荷が、正電荷を持つ養分（カリウム、カルシウム、マグネシウムなど）を吸着し、保持する役割を果たします。このため、粘土鉱物を多く含む土壌は保肥力が高く、植物の生育に適しています。花崗岩に含まれる長石も風化によって粘土鉱物へと変化するため、花崗岩質の土壌は保肥力を持つようになります。

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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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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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酸性土壌で問題となるアルミニウム毒性に対し、植物は様々な耐性機構を持つ。岡山大学の研究では、コムギがリンゴ酸輸送体(ALMT)を用いてリンゴ酸を分泌し、アルミニウムをキレート化することで無毒化していることを示している。しかし、全ての植物が同じ機構を持つわけではない。Nature Geneticsに掲載された研究では、ソルガムがクエン酸排出輸送体(MATE)を用いてクエン酸を分泌し、アルミニウムを無毒化していることが明らかになった。このクエン酸によるアルミニウム無毒化は、ソルガムの酸性土壌への適応に大きく貢献していると考えられる。この知見は、酸性土壌での作物栽培に役立つ可能性がある。

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有機態窒素とは、肥料中の炭素(C)と窒素(N)を含む有機化合物、主にタンパク質、ペプチド、アミノ酸です。植物は窒素を無機態で吸収すると考えられていたため、有機態窒素は土壌中で無機化される過程でゆっくりと肥効を発揮するとされていました。家畜糞堆肥にも、未消化の飼料や微生物の死骸などに由来するタンパク質が含まれるため、有機態窒素を含んでいます。

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黒ボク土は排水性、保肥力が高く、土が固くなりにくい利点を持つ一方で、活性アルミナが出やすく、養分を溜め込みやすく、pHが低くなりやすいとされる。しかし、活性アルミナは腐植で対処可能で、養分の蓄積は減肥で、pH低下は良質な肥料で解決できる。つまり、黒ボク土の欠点は適切な管理で克服できるため、栽培しにくい土ではないと言える。むしろ、これらの特性を理解し適切に対処すれば、高塩ストレスを回避し秀品率向上に繋がる。黒ボク土へのネガティブなイメージは、黒ボク土中心の技術書が原因であり、他の土壌と比較すれば、黒ボク土の利点の多さが際立つ。

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岩石が風化して粘土鉱物となり、更に植物の死骸が分解された腐植と結合することで、植物にとって良好な土壌環境が形成される。腐植と粘土鉱物は互いに分解を防ぎ合い安定した状態を保ち、作物の生育を促進する。植物のリグニンは、植物体を固くする役割を持つと同時に、分解されて土壌中で鉱物と馴染み、土壌改良に貢献する。この自然界の精巧なメカニズムは、偶然か必然かは不明だが、絶妙なバランスの上に成り立っており、このバランスが崩れると土壌環境は容易に変化する。腐植と粘土鉱物の結合、リグニンの分解による土壌改良効果など、自然界の巧妙な仕組みが土壌の肥沃度を高めている。

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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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粘土鉱物はSiO四面体とAl八面体の組み合わせで、1:1型（カオリナイト等）と2:1型（モンモリロナイト等）がある。層間の水（層間水）の広さが保肥力(CEC)に関係し、モンモリロナイトの方がCECが高い。SiO四面体は珪素(Si)を中心とした四面体構造、Al八面体はアルミニウム(Al)を中心とした八面体構造で、これらが層状に重なって粘土鉱物を形成する。粘土質土壌でも、粘土鉱物の種類によって保肥力は異なるため、期待する効果が得られない場合もある。

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土壌の保肥力について、石の構造と風化による影響に着目した考察。鉱物の同型置換と破壊原子価による保肥力の仕組みを説明し、大鹿村の中央構造線露頭見学で得た知見を紹介。学芸員との会話から、玄武岩質の土壌と泥岩質の土壌の特性比較、特に泥岩に含まれる太古の有機物由来の肥沃性への期待が示唆される。堆積岩である泥岩の形成過程を解説し、風化によって砂、粘土、有機物が含まれる泥岩が、土壌への有効な有機物を供給する可能性について考察している。関連として、泥炭土や客土の話題にも言及。

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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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土壌分析で高ECやリン酸過剰を示した場合、緑肥を栽培しすき込むことで改善が見込まれる。緑肥は土壌に高密度で根を張り巡らせ、リン酸などを吸収する。すき込み後は団粒構造の形成に寄与し、過剰分の悪影響を軽減する。しかし、炭酸石灰については、緑肥によって消費されるものの、植物体内でカルシウムは繊維質強化や酵素活性に利用され、最終的には土壌中に戻ってしまう。ミミズの働きで炭酸塩として再固定されるため、窒素やリン酸ほど顕著な減少は見られない。ただし、緑肥栽培による土壌物理性の向上、特に排水性向上により、過剰なカルシウムイオンが土壌深層へ移動する可能性がある。緑肥栽培は、硫酸石灰過多にも効果が期待できる。物理性の向上は、様々な土壌問題の解決に繋がる。

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フォッサマグナ西側の土壌は、東側と比べて排水性・保水性が悪く、栽培に苦労が多い。西日本で研修を受けた農家が東日本で成功しやすい一方、逆の場合は苦労する傾向がある。土壌の硬さや水はけの悪さから、西日本の畑ではトラクターの刃の交換頻度も高く、NPK肥料以前の土壌改良が重要となる。関東中心の栽培研究では、西日本の土壌環境が考慮されていないため、排水性・保水性に着目した西日本主体の研究が必要だ。もし関西で農学が盛んであれば、NPKではなく排水性・保水性を重視した栽培体系が確立していた可能性があり、東西の土壌環境の違いを理解した研究が日本の農業に革新をもたらすと筆者は主張する。

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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。

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ヤンゴンの肥料販売店では、値段が日本のホームセンターとほぼ同じで、平均月収2000円の現地住民にとっては高額である。肥料の種類は、オール15/16、窒素・リン酸・カリウムの単肥、魚粉由来の有機質肥料が主で、マグネシウムや微量要素肥料は見当たらなかった。堆肥は牛糞とヤシガラ堆肥で、カリウムが多い。ラテライト質の土壌で農業を行うには、この肥料の種類では不足が懸念される。

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京都舞鶴の大江山麓の土壌は、超苦鉄質のかんらん岩や蛇紋岩の影響で高pH（約8）かつマグネシウム過剰、カリウム不足という特徴を持つ。実際に大江山麓で畑を借りた農家は、強い酸性肥料を用いても土壌pHは下がらず、カリウム不足も解消されずに栽培を断念した。これは、超苦鉄質岩にカリウムを含む鉱物が少なく、高pH土壌ではカリウムが吸収されにくいことが原因と考えられる。そのため、この地域ではカリ肥料の適切な施用が重要となる。また、土壌は鉄過剰により赤色を呈すると予想される。

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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。

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鳥取砂丘未熟土での砂丘農業の様子を9年前の訪問時と今回を比較しながら紹介しています。砂丘未熟土は腐植が少なく保水・保肥力が低いという特徴があります。9年前、砂丘地帯の畑で頻繁に目にしたのは、畑の端に植えられた麦でした。これは風よけと緑肥としての役割を担い、砂と肥料分の流出を防ぐ効果があるとのこと。この麦の壁によって、海風から作物を守り、土壌や肥料分の保持に役立てているという砂丘農業の知恵が紹介されています。

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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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土壌中のアルミニウムは腐植を守る役割を果たしています。腐植は微生物によって分解されますが、アルミニウムイオンは腐植と結合し、微生物による分解から守ります。特に、酸性土壌ではアルミニウムイオンが溶出しやすく、腐植と結合しやすいため、腐植の分解が抑制されます。このため、酸性土壌では腐植が蓄積しやすく、肥沃な土壌となります。一方で、アルカリ性土壌ではアルミニウムイオンが溶出しにくいため、腐植の分解が進みやすく、土壌の肥沃度が低下します。

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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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基肥自動計算を目指した試みは、肥料成分をベクトルとして線形計画法と機械学習を適用する構想から始まった。しかし、指導員による施肥設計がNPK成分量ではなく、シグモイド型BBロング肥料の栽培期間に基づいているため、成分ベクトル化は意味をなさないと判明。土壌の保肥力を高めるアプローチでは厳密な成分量計算は不要であり、線形計画法の適用は困難。よって、基肥自動計算には肥料ベクトルのモデル構築から再考が必要となった。

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岩石の種類が土壌の性質に大きく影響する。真砂土の母岩である花崗岩は酸性岩でシリカが多く、有機物が蓄積しにくい。関東ローム層とは異なり、関西の内陸部など花崗岩地帯では、土壌改良に工夫が必要となる。有機物を単純に投入しても効果が薄く、保肥力向上には母岩の性質を理解した対策が重要。このため、関東で研修を受けた人が関西で土壌に苦戦する一方、関西で研修を受けた人は関東で容易に適応できるという現象が生じる。岩石を知ることで、地域による土壌の違いへの理解が深まる。

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黒ボク土は腐植に富み、軽く、空気を取り込みやすい特徴から、栽培に適した土として認識されている。火山灰由来の鉱物に含まれるアルミニウムが腐植の分解を抑制することで、肥沃な土壌が形成される。しかし、火山灰由来であっても関東ローム層のように赤い土壌も存在する。これは火山灰の組成の違い、例えば石英の含有量などが影響すると考えられる。黒ボク土の形成には火山灰に加え、他の条件も関係しているため、より地球規模の視点、鉱物学的視点からの理解が必要とされている。

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この記事は、河川敷に繁茂するオギに着目し、河川敷の刈草が優れた農業資材となる理由を解説しています。川の水にはカリウムやホウ素などのミネラルが豊富に含まれており、それを吸収したオギのような河川敷の植物は、畑で不足しがちなミネラルと保肥力を同時に供給できる貴重な資源となります。これは、カリウムが不足しやすい有機農法の欠点を補う有効な手段となります。記事では、カリウムを多く含む有機質肥料の開発が急務とされている背景に触れ、米ぬかやキノコの廃培地などの代替資材にも言及しています。最終的には、無肥料栽培の是非や、川から学ぶ緑肥の使い方など、持続可能な農業の実現に向けた考察へと展開しています。

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劣悪な環境の畑で牛糞堆肥の効果を検証した結果、牛糞が植物の発芽・生育を促進する効果を持つことが示唆された。耕起・畝立て後に牛糞を施用した箇所でのみ雑草が発芽・繁茂し、未施用箇所は発芽すら見られなかった。このことから、牛糞は劣悪な土壌環境でも植物の生育を可能にする効果があると考えられる。 通常、牛糞堆肥による土壌改良は時間対効果が低く、推奨されない。しかし、耕作放棄地など劣悪な環境の畑では、安価で大量に入手できる牛糞と木材チップ、センダングサを組み合わせることで土壌環境を改善し、新規就農者でも安定した収穫を得られる可能性がある。この知見は、新規就農者支援だけでなく、木材チップや家畜糞の焼却処分問題の解決にも繋がる可能性を秘めている。

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琵琶湖では、農業肥料の流入による水質汚染対策として、蓮などの水生植物を植えて肥料を吸収させる試みが行われている。肥料や農薬が川に流れ込むと藻類が異常繁殖し、水質悪化や魚類の酸欠死を引き起こす。琵琶湖もかつては農業排水で緑色に濁っていた。この問題に対し、水路に蓮を植栽することで肥料成分を吸収させ、水質浄化を目指している。併せて、肥料の流出防止策として、土壌の保肥力向上や速効性肥料の使用制限も重要となる。 写真は蓮の植栽状況と地図を示しているが、訪問時期が早く蓮の花は咲いていなかった。

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「肥料の原料編 第2巻」では、野菜栽培者向けに発酵鶏糞の製造過程、牛糞堆肥の問題点、廃菌床の活用法を解説。全47記事、約300ページで、鶏糞中の有機態リン酸やフィチン酸の活用、土壌分析の落とし穴、EC値、塩類集積、臭気対策、粘土鉱物など、土壌改良に関する幅広い知識を提供。 特に、発酵鶏糞、牛糞堆肥、きのこの廃菌床を肥料として活用する際のメリット・デメリットを詳細に説明。土壌の化学的性質や成分分析、臭気対策といった実践的な内容に加え、粘土鉱物のような関連知識も網羅。第1巻と合わせて、より深く肥料原料を理解するための必読書。

バーミキュライトを購入した。 JAの職員に渡される施肥診断技術者ハンドブックによると、バーミキュライトは雲母由来の板〜薄板状の二次(粘土)鉱物となっている。 そもそも粘土って何？ モンモリロナイトと同じ2:1型鉱物と呼ばれ、保肥力が半端無く高く、保水力も高い粘土鉱物として扱われている。 粘土鉱物は買ってでもいれろ 保肥力とは？ でもさ、上の写真は全然粘土に見えないよね。 まぁ、細かい粒子が合わさってあの形状になっているなら、粘土だと言えなくもないか。 (薄)板

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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。

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土壌のCEC（陽イオン交換容量）測定は、土壌が保持できる養分の量を測る方法です。まず酢酸アンモニウムで土壌中の陽イオンをアンモニウムイオンに置換し、エタノールで洗浄後、塩化カリウムでアンモニウムイオンを溶出させます。この溶出したアンモニウムイオン量を測定することで、土壌のCEC、つまりマイナスの電荷量を間接的に測ることができます。測定単位はmeq（ミリイクイバレント）で、イオンの電荷数を示します。

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保肥力とは、土壌が肥料を保持する力のこと。陽イオン交換容量（CEC）という数値で測られ、CECが高いほど保肥力が高い。土中の粘土鉱物や腐植はマイナスの電荷を帯び、プラス電荷の肥料成分を吸着するため、CECに影響する。日本の土壌は一般的にCECが低く、肥料が流れやすい。保肥力を高めるには、バーク堆肥や腐植、鉱物資材などを活用する。保肥力が高まると、電気伝導度やpHも安定しやすくなる。

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土壌分析は、畑全体の状況把握には費用対効果が低いと思われていたが、生育が悪かった箇所の土壌を分析することで、栽培者の施肥設計の癖を把握できる。土壌の良さは、各要素の量の多さではなく、バラつきの少なさで決まるため、生育の悪い箇所のデータから、無意識に投入しすぎている要素を特定できる。つまり、土壌の状態だけでなく、施肥の癖を知るために、バラつきのあるデータでも有効活用できる。

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ヤンマー南丹支店にて、5週間に渡り土壌劣化と肥料残留について講演を実施。土壌分析、土作り、肥料効果、残留、緑肥活用を通じ、コストと労力を削減しつつ秀品率向上を目指す基礎を解説。保肥力向上で肥料使用量削減が可能だが、秀品率向上には肥料活用も重要。有機無機問わず肥料残留に留意が必要で、残留性の高い肥料が必要な場合も。しかし、残留肥料を洗い流す手法を理解すれば対応策が増え、長期的な秀品率向上に繋がる。

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真砂土の主要粘土鉱物であるカオリナイトは、保肥力が低い。著者はマクロレンズ観察と鉱物図鑑、土壌ハンドブックからこの事実を突き止めた。真砂土の白い塊が簡単に崩れるのはカオリナイトの結合の弱さが原因と考えられ、保肥力の低さにも繋がっている。したがって、真砂土での栽培は難しく、保肥力を高めるためには、より保肥力のある粘土を施す必要があると結論付けている。

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未発酵の鶏糞は、約7割が尿酸、残り3割が未消化の飼料成分（トウモロコシ、魚粉など）と炭酸カルシウム、リン酸カルシウムで構成される。尿酸は化学肥料の尿素と類似しており、未発酵鶏糞は化学肥料のような速効性を持つ。 鶏の餌にはトウモロコシや魚粉が含まれ、腐植の成分と類似している。また、骨や卵殻強化のために添加される炭酸カルシウムとリン酸カルシウムは、土壌の緩衝性に寄与する。 つまり、未発酵鶏糞は化学肥料的な効き目に加えて土壌改良効果も期待できる。乾燥鶏糞とほぼ同質だが、乾燥により消毒されていると考えられる。

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尿素は化学式CO(NH2)2で表される有機化合物で、最も単純なジアミドです。無色無臭の結晶性物質で、水に溶けやすく、吸湿性があります。窒素肥料として広く利用されており、窒素含有率が高いため、効率的な窒素供給源となります。土壌中で加水分解され、アンモニアを経て硝酸態窒素に変換され、植物に吸収されます。工業的にはアンモニアと二酸化炭素から合成され、農業以外にも樹脂や医薬品などの原料としても使用されます。安全な物質ですが、大量摂取や皮膚への長時間の接触は避けるべきです。

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この記事では、サトウキビの搾りかすから作られる黒糖肥料の効果的な使い方を紹介しています。黒糖肥料は植物性有機物でアミノ酸が豊富に含まれており、窒素供給源として作物の養分になるだけでなく、土壌の保肥力や緩衝性を向上させる効果も期待できます。作物に近い場所に施肥すれば肥料として、遠い場所に施肥すれば土壌改良剤として機能します。 黒糖肥料は三番蜜を利用しており、カリウムなどのミネラルが豊富です。特にカリウムは初期生育に重要なので、初期に施用すると効果的です。さらに、キノコ栽培の培地にも利用され、木質資材の分解を促進する効果も認められています。つまり、黒糖肥料は作物への栄養供給と土壌改良という両方の役割を果たす優れた肥料と言えるでしょう。

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キノコ栽培後の廃菌床は優れた土壌改良資材となる。菌床栽培では、米糠、麦糠、トウモロコシ糠などを主栄養源に、貝殻やカルシウム塩などを補助栄養源として使用する。これにより、廃菌床には保肥力と緩衝性が備わる。また、キノコ収穫後の培地は窒素飢餓の心配がない分解された有機物であるため、土壌改良に有効。結果として、廃菌床は団粒構造の形成に加え、保肥力と緩衝性も兼ね備えた資材となる。

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土壌の保肥力向上には、有機酸が重要である。米ぬか等の有機物を土壌微生物が分解することで有機酸が生成される。微生物自体もタンパク質で構成され、死骸や酵素も分解されてアミノ酸などの有機酸となる。この分解過程でPEON（リン酸緩衝液抽出有機態窒素）と呼ばれる準安定型のタンパク質断片が生じ、これが団粒構造の構成成分となる。つまり、食品残渣を投入し、微生物の活性を高めることで、土壌中の団粒構造が増加し、保肥力や緩衝性が向上する。

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団粒構造の保肥力は、風化で劣化した鉱物ではなく、腐植の有機酸に由来する。腐植の保肥力を高めるには、有機酸の末端にあるカルボキシル基を増やす必要がある。そのためには、デンプン、タンパク質、脂肪が分解されて生成される有機酸を増やすことが重要となる。米ぬかや魚粕などの食品残渣系資材は、これらの成分を豊富に含むため、土壌に投入することで有機酸の生成を促進し、保肥力を向上させる。つまり、団粒構造の形成には、劣化した鉱物だけでなく、食品残渣などの粗大な有機物も重要な材料となる。

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俗に言う「良い土」とは、腐植を含有し、団粒構造を有する土壌です。団粒構造とは、土壌の鉱物と腐植が塊状に混ざり合ったもので、以下の特徴があります。 * 排水性が良い（塊の間に隙間があるため） * 保水性が高い（団粒構造自体が水を含む） 良い土と悪い土を比較すると、団粒構造の有無が大きな違いとして現れます。団粒構造がない悪い土は、保水性や排水性が悪く、塊が崩れて泥状になります。

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土壌の良さは、一見矛盾する性質である「排水性」と「保水性」を備えていることで実現される。著者は、排水性が向上した土壌が、保水性も向上したことを示す写真を提供している。これは、腐植が豊富な土壌が、水を保持し、通気性を確保するためである。結果的に、良好な土壌は、品質の良い作物の生産に適している。

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土壌にはpHを中性付近にする緩衝性があり、土中の炭酸塩がpHの低い水を中和する。pHが高い水では、アミノ酸などの等電点を持つ化合物が、周囲のH+イオン量の変化に応じて水素イオンを出し入れし、緩衝性を発揮する。腐植は等電点を持つ化合物を多く含み、保肥力と緩衝性を同時に有する。

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腐植のマイナスの電荷は、有機酸のカルボキシル基から生じます。このマイナス電荷が保肥力を生み、肥料成分の保持につながります。保肥力は鉱物と腐植の両方によって決定されます。栽培時にこれらを適切に混ぜ込むことで、肥料コストを削減できます。さらに、鉱物が劣化しないように、く溶性成分も追加することが重要です。適した資材を選択することで、保肥力を高め、肥料コストを最適化できます。

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粘土鉱物は、層間水でつながっており、陽イオンを保持する。この陽イオン保持力は、粘土粒子間の交換可能な陽イオンによる。腐植は鉱物ではないため、腐植由来の保肥力は異なる性質を持っている。そのため、腐植の保肥力について別途検討が必要。

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土壌のCEC（保肥力）は、マイナスの電気を帯びた箇所があり、プラスのイオンが吸着する。しかし、土壌のpHが酸性に傾くと、水素イオンがCECを埋めてしまい、プラスのイオンの吸着が悪くなる。そのため、栽培後には肥料や根酸によりpHが酸性に傾き、pH調整のために石灰を使用する文化が生まれたと考えられる。

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酸性になるとアルミニウムが溶け出して有害になるほか、保肥力が低下します。保肥力とは、粘土鉱物や腐植に含まれるマイナスの電荷が、カリウムなどのプラスの肥料成分を吸着して保持することです。 植物が利用するためにこれらの成分を放出するには、根からH+を放出し、これによって交換が行われます。このメカニズムを陽イオン交換と呼び、保肥力を示す指標を陽イオン交換容量（CEC）と呼びます。 粘土鉱物では、粒子間の隙間が保肥力となり、腐植では有機物の表面にマイナスの電荷が生成されて保肥力になります。

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炭酸石灰(CaCO₃)はpH調整に使われ、鉱物の方解石と同じ成分である。京都の鞍馬山には石灰岩という炭酸石灰の塊があり、これが風化して川を流れ土壌に供給される。つまり、鉱物は肥料成分だけでなくpH調整機能も持ち、鉱物由来の土壌は重要である。

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酸性土壌では、鉱物中のアルミニウムが溶出して根の伸長障害を引き起こす。この障害により吸水・肥料吸収力が低下し、生育に悪影響を及ぼす。スギナは酸性土壌に強く、アルミニウムに耐性があるため、酸性の指標植物として利用できる。畑やその周辺にスギナが繁茂している場合、土壌の酸性化が疑われ、改善が必要と考えられる。酸性土壌は保水性や保肥力も低下しているため、栽培を開始する前に土壌の改善を行うことが望ましい。

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粘土鉱物を含む土壌は、粒子間のつながりによって保水性と保肥力を保つ。しかし、土壌が酸性化するとこのつながりが弱まり、保水・保肥力が失われる。例として、元水田の粘土質土壌が、酸の影響で乾燥しやすく保水・保肥力のない状態になる場合がある。これは施肥効率の低下につながるだけでなく、さらに深刻な問題を引き起こす可能性がある。

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粘土鉱物は土壌の保水性と保肥力を高めますが、悪化した土壌に混入すると、圧縮が促進され、根の伸長を阻害します。土壌粒子が強く凝固し、水分や空気が浸透しにくくなり、排水が悪化します。その結果、作物は必要な水分や養分を十分に吸収できず、成長が抑制されます。粘土鉱物がすでに締まった土壌に混入されると、その悪影響はさらに顕著になります。

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粘土鉱物モンモリロナイトは土壌に潤沢にあると、水分と肥料分を保持し、作物の成長に役立つ。しかし、過多になると根付きにくくなる。

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腐植とは、植物の枯死体などが微生物によって分解され土に還元される過程の有機物のこと。落ち葉や木の枝などがこれにあたる。牛糞なども植物の未消化分を含んでいるため腐植とみなせる場合もあるが、基本的には植物由来のものを指す。腐植は土壌の保肥力や緩衝性を高め、作物の根張りを良くする効果がある。土砂に腐植が豊富に含まれていることは、植物の生育にとって良い影響を与えると言える。