植物のミカタ

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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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この記事では、日本で叫ばれる「国内資源を活用した有機栽培」の「国内資源」の中身について考察しています。 筆者は、輸入原料に頼る食品残渣や、環境負荷の高い家畜糞ではなく、日本ならではの資源として、貝殻石灰、海藻、火山由来の鉱物、木質資材などを提案しています。 これらの活用は減肥につながり、結果的に海外依存度の高い肥料や農薬の使用量削減、ひいては化石燃料の節約にも貢献すると述べています。 そして、家畜糞中心の有機栽培ではなく、日本独自の資源を活かした持続可能な農業への転換を呼びかけています。

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今年の稲作では追肥を行う農家が増加しており、一般的な一発肥料の設計が通用しなくなっている可能性が指摘されています。筆者はその原因を年々劣化する土壌や猛暑日の増加、特に中干し期間の高温障害と推測。 興味深いのは、筆者の田では土壌物理性を改善し一発肥料を2割減肥しても追肥が不要な一方で、追肥している田は肥料使用量が多いにもかかわらず、イネが肥料を適切に吸収できていない実態です。肥料高騰の中、施肥した肥料が無駄になるのは経済的損失であり、吸収されずに土に残った肥料は病気を招くリスクがあるとも警鐘を鳴らしています。今回の内容の詳細は次回に続くとのことです。

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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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稲作は、野菜に比べて極めて少ない肥料で栽培できる可能性を秘めています。その理由は、川の資源（微量要素や粘土）の活用、水田に水を張ることで鉄粉と協働し自然に窒素固定が始まること、イネと共生するエンドファイトによる窒素固定の可能性にあるとされます。これにより、リン酸以外の養分は地域資源で賄える見込みです。 昨今の社会情勢で肥料輸入が困難になり、日本の食料自給率（肥料込み）がほぼゼロであったことが露呈しました。減反政策で田が減少する中、稲作の減肥技術は、海外資源への依存を減らし、日本の食料安全保障を強化する上で極めて重要な意味を持っています。

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土壌分析でリン酸値が高いと、糸状菌由来の病害リスクが高まり農薬使用量増加の可能性も高まる。土壌中の吸収しやすいリン酸が多いと、病原菌が増殖しやすく、作物と共生する糸状菌は自身の力でリン酸を吸収するため共生しなくなるためだ。土壌分析では吸収しやすいリン酸しか検知できないため、リン酸値が高い場合は注意が必要。しかし、土壌中には吸収しにくいリン酸も豊富に存在するため、リン酸肥料を減らし、海外依存率を下げることも可能かもしれない。

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物理性の高い土壌では、土壌改良効果の高い緑肥としてアカザ科のシロザが期待されます。 記事では、土壌物理性の向上により、土壌の化学性・生物性も向上する可能性を示しています。連作が難しいホウレンソウも、土壌改良によって石灰なしでの連作が可能になるなど、土壌の物理性向上は重要です。 筆者は、土壌物理性の向上後、緑肥アブラナの後にシロザが自生することを例に、土壌の力で植物が育つサイクルが生まれる可能性を示唆しています。

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この記事では、土壌中の糸状菌の役割と、それが植物やミミズといった他の生物とどのように関わっているのかについて考察しています。糸状菌の菌糸は土壌中に広がり、先端での有機物分解だけでなく、空気と水を運ぶ通気口のような役割も担っている可能性が指摘されています。 また、糸状菌の活性化には家畜糞のリン酸が有効ですが、過剰なリン酸は糸状菌を植物にとって有害な病原菌に変えてしまう可能性も示唆されています。 結論として、糸状菌、ミミズ、植物の相互作用を理解し、環境保全型の栽培を目指すには、家畜糞に頼らない土作りが重要であると主張しています。

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牛糞堆肥の多用は、土壌中の硝酸態窒素増加や金属要素吸収阻害を引き起こし、アブラムシ等の食害昆虫を呼び寄せます。その結果、殺虫剤の使用を招き、アブラムシを介してミツバチなど益虫への悪影響も懸念されます。環境保全型栽培を目指すなら、植物性有機物を主体とし、家畜糞は追肥に留めるべきです。稲わら等の活用や緑泥石の土壌改良効果にも注目し、持続可能な農業を目指しましょう。

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尿素不足の代替として鶏糞が注目されていますが、安易な使用は危険です。鶏糞には窒素だけでなく、石灰とリン酸も大量に含まれています。使用前に土壌診断を行い、石灰やリン酸肥料は控えるべきです。過剰な石灰は土壌pHを過度に上昇させ、リン酸過剰は鉄欠乏や土壌病害のリスクを高めます。鶏糞は使い方を誤ると土壌バランスを崩し、植物に悪影響を与える可能性があることを理解しておく必要があります。

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牛糞などの家畜糞は、一見土壌に良いように思えるが、過剰な無機栄養塩やリン酸を含み、土壌の浸透圧を高め、植物の生育を阻害する可能性がある。「悪影響の成分＞好影響の成分」の関係がある限り、使用し続ければ土壌環境は悪化する。牛糞は特にこの差が小さく、悪影響に気づきにくい。土壌環境の悪化は農薬の使用量増加につながり、異常気象のせいだと誤解されることもある。有機物＝環境に良いというステレオタイプを見直し、本当に持続可能な農業について考える必要がある。

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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、植物の根の周辺に住み、成長を促進する細菌です。養分の吸収促進、植物ホルモンの産生、病原菌の抑制といった働きを持ちます。PGPRの活用は、化学肥料や農薬の使用量削減につながり、環境保全型の農業に貢献します。代表的なPGPRとして、窒素固定を行う根粒菌や、リン酸を可溶化する菌根菌などが挙げられます。

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中干しなしの稲作では、リン酸の供給不足が懸念されます。中干しがないと土壌中のリン酸が溶脱しやすくなる一方、稲の生育期間が長いため、リン酸要求量も増加するためです。解決策としてリン酸第二鉄の施用が考えられます。リン酸第二鉄はジャンボタニシ防除剤として使用され、農薬登録の必要がなく、残存物は稲の肥料となります。また、鉄分供給は窒素固定細菌の活性化にも繋がり、リン酸供給不足と窒素固定能の向上という二つの課題を同時に解決できる可能性があります。ただし、リン酸第二鉄の原料は輸入に依存しているため、国際情勢に注意が必要です。

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今冬の厳しい寒さ対策として、今回は作物の耐寒性向上に焦点を当てます。耐寒性には細胞内に糖などを蓄積する方法だけでなく、融点の低い不飽和脂肪酸を減らす方法も考えられます。 不飽和脂肪酸は高温時に葉に蓄積し、香り化合物の前駆体となることが知られています。興味深い点は、菌根菌との共生により耐乾性が高まるとされる際に、トレハロースと共に脂肪酸も蓄積する可能性があることです。 もしそうであれば、菌根菌との共生が耐寒性向上に繋がるかもしれません。そのためには、土壌中の可溶性リン酸量を調整するなど、共生しやすい環境作りが重要となります。

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基肥リン酸の効用は、発根促進とされてきたが、必ずしもそうではない。リン酸は土壌中で不溶化しやすく、植物が吸収できる形態は限られる。土壌pHが低いと鉄やアルミニウムと結合し、高いとカルシウムと結合して不溶化するため、施肥しても利用効率は低い。 リン酸が初期生育を促進するのは、土壌のリン酸が少ないため、施肥により一時的に増えることで、菌根菌の繁殖が抑制されるためである。菌根菌は植物と共生しリン酸供給を助けるが、その形成にはエネルギーが必要となる。リン酸が豊富な初期生育期は菌根菌形成を抑制することでエネルギーを節約し、成長を優先できる。つまり、リン酸施肥による発根促進効果の根拠は薄弱であり、菌根菌との共生関係を阻害する可能性もある。

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サツマイモ基腐病対策として、土壌消毒ではなく木炭施用と緑肥栽培が有効です。黒ボク土壌ではリン酸過剰が病原菌繁殖の原因となるため、緑肥でリン酸吸収を促進し土壌から持ち出す必要があります。ソルガムやヒマワリはリン酸吸収に優れる緑肥ですが、背丈が高いためサツマイモとの混植は困難です。代替として、エンバクや背丈の低いマルチムギが考えられます。緑肥栽培中は土壌消毒を避け、リン酸吸収と土壌改良を優先することで、病原菌の抑制とサツマイモの耐性強化を目指します。

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木炭の施用が菌根菌を活性化させ、植物の成長を促進する可能性が示されています。農研機構の調査では、牧草に木炭を施用するとVA菌根菌の感染が増え、植物の生育が旺盛になりました。菌根菌はリン酸や金属の吸収を促し、光合成や耐性を強化します。古い事例ですが、サツマイモでも木炭施用による収量増加が確認されており、菌根菌との共生促進が示唆されます。もしこれが事実なら、サツマイモの基腐病対策に有効です。特に、栽培前の土壌消毒は菌根菌を死滅させ、リン酸過剰下で基腐病菌を優勢にする恐れがあるため、避けるべきと結論付けています。

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サツマイモ基腐病が産地で蔓延し、収入減を引き起こしている。病原菌 *Plenodomus destruens* による基腐病は、牛糞堆肥の使用と連作が原因と考えられる。牛糞堆肥は土壌の糸状菌バランスを崩し、基腐病菌の増殖を助長する可能性が高い。また、連作も発病を促進する。解決策は、牛糞堆肥を植物性堆肥に変え、緑肥を導入して連作障害を回避すること。しかし、緑肥は時間を要するため、肥料による対策も必要。農薬は、既に耐性菌が発生している可能性が高いため、効果は期待できない。天敵であるトリコデルマやトビムシの活用も、牛糞堆肥の使用を中止しなければ効果は薄い。

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トウモロコシの根から、強力な温室効果ガスである亜酸化窒素の発生を抑制する物質「BOA」が発見された。土壌に過剰な窒素肥料があると亜酸化窒素が発生するが、BOAはこの発生を最大30%抑制する。BOAは特定の土壌微生物の増殖を促し、これらの微生物が窒素を亜酸化窒素ではなく窒素ガスに変換するため抑制効果を持つ。この発見は、環境負荷を低減する農業への応用が期待される。現在、BOAを高濃度で分泌するトウモロコシ品種の開発や、土壌へのBOA散布による効果検証が進められている。

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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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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、シデロフォアという物質を分泌し鉄イオンを吸収することで、他の微生物の鉄欠乏を引き起こし、土壌伝染病の発病を抑制する。PGPRの一種である枯草菌は、シデロフォア産生に加え、バイオフィルム形成を促進し、植物の発根やリン酸吸収を促す。健全な作物は二次代謝産物(フラボノイド)を分泌し、PGPRのバイオフィルム形成を誘導、病原菌の繁殖を抑え、自身は発根促進による養分吸収を高める好循環を生み出す。特定の緑肥作物でこの好循環を誘導できれば、土壌病害抑制に有効な可能性がある。

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アーバスキュラ菌根菌は、リン酸などの養分吸収を助けるため、共生関係を築ける環境作りが重要。土壌に水溶性養分や糖分が多いと共生しにくいため、過剰な施肥は避けるべき。ネギの菌根菌はネギだけでなく緑肥とも共生するため、除草剤で全て除去するのではなく、通路などに緑肥を栽培すると共生菌が増加。クローバーの根圏は共生菌が豊富との報告もあり、緑肥は土壌の物理性改善だけでなく肥料効率向上にも貢献する可能性がある。

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アーバスキュラ菌根菌、特にグロムス菌門は、多くの陸上植物と共生関係を築き、アーバスキュラ菌根を形成する。宿主植物の根よりも細く長い菌糸を伸ばし、リン酸などの養分吸収を促進する。また、感染刺激により植物の免疫機能を高め、病原菌への抵抗性を向上させる「ワクチン効果」も持つ。乾燥や塩害への耐性も向上する。しかし、植物にとって共生は負担となるため、養分が豊富な環境では共生関係は形成されにくい。

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エンドファイトは植物体内で共生する菌類で、植物に様々な利益をもたらします。植物は光合成産物を菌に提供する代わりに、菌は土壌から吸収しにくいリン酸やアミノ酸などを植物に供給します。さらに、エンドファイトは植物の免疫系を刺激し、病原菌への抵抗力を高め、発根も促進します。中には、植物を昆虫から守る物質や窒素を固定する菌も存在します。 しかし、エンドファイトとの共生は、一般的な栽培環境では難しいようです。共生菌は多様な植物が生育する環境に多く存在し、栽培土壌には少ない傾向があります。また、土壌中に硝酸態窒素やショ糖が豊富にあると、共生関係が成立しにくいこともわかっています。そのため、水溶性窒素を含む堆肥での土作りは、エンドファイトとの共生を阻害する可能性があります。さらに、エンドファイトと植物の共生関係には相性があり、すべての植物が共生できるわけではありません。

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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。