植物のミカタ

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硫安などの硫酸塩肥料を多用した土壌では、硫酸還元細菌が硫酸根から硫化水素を生成している可能性があります。そこに土壌消毒剤メチルイソチオシアネートを使用すると、硫化水素と反応して二硫化炭素が発生する可能性があります。二硫化炭素は土壌を酸化させるため、肥料成分の吸収を阻害する可能性も考えられます。硫酸塩肥料は多用されがちですが、土壌への影響も考慮する必要があるかもしれません。

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最近の肥料に記載される「酸化還元電位」は、土壌中の物質が電子をやり取りするしやすさを示します。電位が高いほど酸化状態になりやすく、低いほど還元状態になりやすいです。酸素呼吸をする植物の根は、土壌を還元状態にするため、酸化還元電位の調整は重要です。窒素肥料は、土壌中で硝酸化成を経て硝酸態窒素になる際に、土壌を酸化させるため、酸化還元電位に影響を与えます。適切な酸化還元電位の管理は、植物の生育にとって重要です。

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フィチン酸は、活性酸素そのものを除去するのではなく、活性酸素を発生させるヒドロキシラジカルの生成を抑えることで抗酸化作用を示します。 具体的には、フィチン酸が金属イオンとキレート結合することで、ヒドロキシラジカルの生成原因となるフェントン反応を抑制します。土壌中では、微生物によってフィチン酸から金属イオンが遊離することで、活性酸素が発生し、腐植の形成に寄与すると考えられます。

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米ぬか土壌還元消毒は有機態リン酸であるフィチン酸を大量に投入するため、土壌への影響が懸念されます。米ぬか1〜2トン/反の投入で、フィチン酸は85〜170kg/反も供給されます。これはトマトのリン酸施肥量の数倍に相当し、過剰なリン酸は亜鉛などの微量要素の吸収を阻害し、土壌劣化を招く可能性があります。特に土壌鉱物の劣化が進んだハウス栽培では深刻な問題となり得ます。有機態リン酸の蓄積と土壌鉱物の状態には注意が必要です。

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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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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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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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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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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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「エッセンシャル土壌微生物学 作物生産のための基礎」は土作りに興味のある人にオススメ。土壌微生物の働きだけでなく、団粒構造における粘土鉱物の役割、酸化還元電位による肥料効果や水田老朽化への影響まで丁寧に解説。土壌中の電子の挙動(酸化還元)を理解することで、土壌消毒や稲作の中干しといった実践的な課題についても深く考察できる。関連する記事では、緑泥石、メタン発生、ポリフェノール鉄錯体、コウジカビ、ベントナイト、土壌消毒など多様な視点から土壌への理解を深めることができる。

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カラスノエンドウ群生の端にウマゴヤシが生えているのが観察され、葉の量に対して花が小さく、緑肥への適性が推測されている。ウマゴヤシはコメツブツメクサと類似するが、葉と花の形状からウマゴヤシと判断された。花はマメ科特有の形で小型ハナバチしか蜜に届かない。カラスノエンドウに比べて勢力が弱いのは、花が小さいためハナバチの訪問が少ない、もしくはカラスノエンドウのアレロパシーの影響などが考えられる。緑肥としての有効性や、カラスノエンドウとの競合における要因について考察されている。

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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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農研機構の研究で、葉緑体分解産物であるフィトールがトマトの根のセンチュウ抵抗性を高めることが判明した。フィトールはクロロフィルの分解過程で生成されるアルコールで、土壌中のフィトールが根にエチレンを蓄積させ、抵抗性を向上させる。このメカニズムは、緑肥を刈り倒し土壌に成分を染み込ませる方法と類似しており、土壌消毒にも応用できる可能性がある。緑肥カラシナによるイソチオシアネート土壌消毒と組み合わせれば、相乗効果でセンチュウ被害や青枯病などの細菌性疾患を抑制し、根の養分吸収を維持、ひいては地上部の抵抗性向上にも繋がる可能性がある。

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ことねぎ会で、農薬の注意点とネギの秀品率向上について講演しました。講演内容は、殺菌剤や土壌消毒への過度な期待が、適切な予防措置の遅れや、農薬の過剰使用につながるという問題提起でした。過度な期待は、効果がない場合の誤った判断（耐性獲得など）を招き、他の有効な対処法を見逃す原因となります。結果として、農薬の無駄遣い、経営上の損失、そして栽培者の努力に見合わない結果につながります。 講演では、農薬への依存度を下げ、予防に重点を置くことで、秀品率向上と収入増加を両立できることを強調しました。また、株間を広げることで、秀品率向上、病気発生率減少、農薬使用量減少を実現した事例も紹介しました。

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土壌消毒前に廃菌床などの土壌改良材を使用すべきか、消毒後が良いのかという問いに対し、消毒前に使用することを推奨する。理由は、土壌改良材の使用により土壌物理性が向上し、クロルピクリンくん蒸剤が土壌深くまで浸透しやすくなり、消毒効果が高まるため。また、土壌改良材は土壌鉱物を保護し、窒素化合物の酸化作用による微量要素の溶脱やアルミニウム溶脱を防ぐ効果も期待できる。有用微生物相への影響については、土壌消毒が必要なほど劣化した土壌では、そもそも有用微生物の活動は低いと考えられる。理想的には、土壌改良材→土壌消毒→土壌改良材＋有機質肥料の順序で施用するのが良い。

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ダゾメット土壌消毒のヨトウムシ類への効果検証記事の要約です。ヨトウムシ類は土中で蛹化するため、ダゾメットが有効とされていますが、実際の効果は不明瞭です。著者はヨトウムシ類のハスモンヨトウを対象に、ダゾメット粒剤散布後の土壌に幼虫を投入し、死亡率を観察する実験を行いました。結果は、薬剤処理後24時間以内の死亡率は100%でしたが、72時間後以降は新葉への食害が見られ、土壌中に潜伏していた幼虫の一部は生き残っていたことが示唆されました。これは、ダゾメットのガス拡散が不均一であること、土壌表面への効果が限定的であることが原因と考えられます。つまり、ダゾメット土壌消毒はハスモンヨトウ幼虫に完全な致死効果をもたらすとは限らず、一部の幼虫は生き残り、生育を続ける可能性があることが示されました。

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アブラナ科残渣すき込みによる土壌復活効果の考察から、トウモロコシ由来のフィトアンシピンDIMBOAに着目。DIMBOAは根から分泌され抗菌作用と有益根圏微生物の増殖促進効果を持つ。これを青枯病対策に応用するため、深根性緑肥ソルガムの活用を提案。ソルガム栽培によりDIMBOAを土壌深くに浸透させ、青枯病菌抑制と健全な根圏環境構築を目指す。しかし、果菜類栽培期間との兼ね合いが課題。解決策として、栽培ハウスと休耕ハウスのローテーションを提唱。休耕ハウスで夏にソルガムを栽培し、秋〜春に他作物を栽培する。連作回避で青枯病抑制と高品質果菜収穫を両立できる可能性を示唆。ただしDIMBOAの他作物病原菌への効果は未検証だが、有益根圏微生物の活性化による効果も期待できる。

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虫に食害されやすいアブラナ科植物とそうでないものの違いは、食害時に生成される防御物質イソチオシアネートの合成能力の差にある可能性が高い。イソチオシアネート合成には、材料のグルコシノレートと酵素ミロシナーゼが必要だが、グルコシノレートは硫黄があれば普遍的に合成されるため、ミロシナーゼの活性が鍵となる。試験管内での実験では、カリウムイオンとビタミンCがミロシナーゼ活性を高めることが示されている。 カリウムが不足すると植物の養分吸収能力が低下するため、イソチオシアネート合成にも影響する可能性がある。つまり、食害を受けにくい株はカリウムが十分に供給されていると考えられる。米ぬか施肥によるカリウム補給と土壌改良は、植物の防御機構強化に繋がる有効な手段かもしれない。

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アブラナ科植物は、害虫から身を守るため、グルコシノレートとミロシナーゼという物質を別々の細胞に蓄えています。植物体が損傷すると、これらが反応して毒性のあるイソチオシアネートが生成されます。チョウ目の幼虫は、このイソチオシアネートを無毒化するのではなく、生成自体を阻害することで食害を可能にしています。つまり、幼虫の消化液中の酵素がグルコシノレートに作用し、ミロシナーゼとの反応を阻断するのです。ただし、チョウ目の幼虫が他の解毒経路を持っている可能性は否定できません。また、ホウレンソウは根が傷つけられると、昆虫の変態を阻害するファイトエクジステロイドという物質を生成することがわかっています。

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土壌消毒剤ダゾメットは、土壌中で分解されメチルイソチオシアネート(MITC)を生成することで殺菌・殺虫作用を発揮する。MITCは生物の必須酵素の合成阻害や機能停止を引き起こす。ダゾメットはクロルピクリンに比べ使用頻度が高い。MITCはアブラナ科植物が害虫防御に生成するイソチオシアネート(ITC)の一種であり、ジャスモン酸施用で合成が促進される。ITCの殺虫作用に着目すると、緑肥カラシナを鋤き込むことでダゾメット同様の効果が期待できる可能性がある。これは、カラシナの葉に含まれる揮発性のITCが土壌に充満するためである。土壌還元消毒は、米ぬかなどを土壌に混ぜ込み、シートで覆うことで嫌気状態を作り、有害微生物を抑制する方法である。この方法は、土壌の物理性改善にも効果があり、環境負荷も低い。

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土壌消毒を見直すべき時期が来ている。深く耕すと病原菌が浮上する懸念があるが、土壌消毒剤は深部に届かない可能性がある。糖蜜やエタノールを用いた土壌還元消毒は深部の病原菌を減少させる効果がある。これは米ぬかによる土壌還元消毒と同じ原理で、嫌気環境下で有機物が分解される際に土壌の酸化還元電位が変化し、過酸化水素や二価鉄が生成され、ヒドロキシラジカルによる強力な滅菌作用が生じるためと考えられる。土壌改良材、米ぬか/糖蜜、酸素供給材を組み合わせ、マルチで覆うことで、病原菌の生育環境を改善できる可能性がある。連作を避け、ソルガムなどの緑肥を栽培すれば更に効果的。米ぬかは菌根菌増殖や食害軽減にも繋がる。

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土壌の深層に潜む病原菌、特に青枯病菌や軟腐病菌は、嫌気性のため酸素が少ない環境で生存できる。深く耕すとこれらの菌が表層に上がるが、それが活発化につながるかは不明。土壌消毒剤は深層の青枯病菌には効果がないという報告もあり、深層の病原菌が感染に影響するなら、薬剤消毒は無意味となる可能性も示唆されている。

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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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ニセアカシアはアレロパシー物質としてカテキンを分泌する。土壌中の有機物や粘土鉱物に吸着され活性を失うが、これはコウジカビがフミン酸を合成し土壌中のアルミニウムと結合する話と関連するのではないか、という考察。ニセアカシアのカテキンは土壌改良に繋がる可能性があり、コウジカビにとっても養分獲得に有利になるかもしれない。加えて、ニセアカシアはシアナミドも分泌する。

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未熟な鶏糞に含まれる尿酸は強力な抗酸化作用を持つ。これは活性酸素であるヒドロキシラジカルを除去する働きがある。しかし、活性酸素は成長にも必要なため、過剰な抗酸化作用はフェントン反応による土壌消毒などの効果を阻害する可能性がある。つまり、未熟鶏糞の施用は、土壌中の活性酸素のバランスを崩し、意図しない悪影響を与えるかもしれない。活性酸素の適切な量は状況によって異なり、自然のバランスを尊重することが重要である。

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シアナミドは石灰窒素の主成分で、土壌消毒効果が期待される。酵母のような真核生物だけでなく、細菌にも効果があることが示唆されている。石灰窒素は酸化還元酵素や脱水素酵素を阻害することで、幅広い微生物に影響を与える。ヘアリーベッチはシアナミドを分泌するとされているが、根粒菌との共生など、根圏微生物への影響は限定的であると考えられる。つまり、シアナミド分泌は選択的に行われている可能性があり、そのメカニズムの解明が今後の課題となる。

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ヘアリーベッチの土壌消毒効果のメカニズムを探るため、その根から分泌されるシアナミドの作用機序に着目。シアナミドは石灰窒素の有効成分で、人体ではアルデヒドデヒドロゲナーゼを阻害し、アセトアルデヒドの蓄積による悪酔いを引き起こす。アセトアルデヒドはDNAと結合し、タンパク質合成を阻害することで毒性を発揮する。この作用は菌類にも影響を及ぼし、土壌消毒効果につながると考えられる。

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ヘアリーベッチは、窒素固定に加え、アレロパシー作用で雑草を抑制する緑肥です。根から分泌されるシアナミドが雑草種子の休眠を打破し、時期外れの発芽を促して枯死させる効果があります。シアナミドは石灰窒素の成分であり、土壌消毒にも利用されます。裏作でヘアリーベッチを栽培すれば、土壌消毒と土壌改良を同時に行え、後作の秀品率向上に繋がると考えられます。さらに、ヘアリーベッチは木質資材の分解促進効果も期待できるため、播種前に安価な木質資材をすき込むことで、土壌改良効果とシアナミド分泌量の増加が期待できます。この手法は従来の太陽光と石灰窒素による土壌消毒より効果的かもしれません。今後の課題は、シアナミドの作用点と、効果のない土壌微生物の特定です。

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米ぬかは、キノコ栽培やボカシ肥料において重要な役割を果たす。キノコは難分解性有機物であるリグニンを分解する際に過酸化水素を利用するが、この過酸化水素はクロコウジカビが米ぬか由来の糖を分解する過程で生成される。つまり、米ぬかを培地に加えることで、キノコの生育に必要な過酸化水素の供給源を確保できる。また、米ぬかボカシ肥料は、デンプン分解と同時に過酸化水素の生成も期待できるため、病害抑制効果を持つ可能性がある。これは過酸化カルシウムと二価鉄による土壌消毒と類似したメカニズムで、過酸化水素が活性酸素を発生させ、病原菌を死滅させる。このように、米ぬかは過酸化水素生成を通じて、キノコ栽培や土壌病害抑制に貢献する。

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作物の病原性細菌は、クオラムセンシング（QS）と呼ばれる細胞間コミュニケーション機構を用いて、個体数密度に応じて遺伝子発現を制御し、病原性を発揮する。低密度時は単独で行動し、高密度になるとQSシグナル分子を分泌、受容体で感知することで集団行動を開始する。この集団行動により、毒素産生やバイオフィルム形成などの病原性因子を協調的に発現、植物に感染・増殖する。QS阻害は、病原性細菌の感染制御における新たな戦略として期待されており、シグナル分子合成・分解酵素阻害、シグナル分子アナログによる受容体阻害などが研究されている。これらの手法は、薬剤耐性菌対策としても有効である可能性がある。

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コーヒー粕を活用した青枯病抑制法が研究で示された。コーヒー粕に含まれるコーヒー酸と二価鉄がポリフェノール鉄錯体を形成し、過酸化カルシウムと反応することで強力な活性酸素（・OH）を発生させる。この活性酸素が青枯病菌を殺菌する。過酸化水素ではなく過酸化カルシウムを用いることで効果が高まる点が注目される。コーヒー酸は多くの植物に含まれ、二価鉄も腐植酸鉄として入手可能。土壌への影響は懸念されるものの、青枯病対策として期待される。この方法は土壌消毒としての効果があり、青枯病菌以外の有益な菌への影響は限定的と考えられる。

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連作障害の原因の一つに、作物自身が出すアレロパシー物質の蓄積がある。アレロパシーとは、植物が他の植物の生育を阻害する物質（アレロケミカル）を放出する作用のこと。例として、ヘアリーベッチはシアナミドを放出し雑草の生育を抑制するが、高濃度では自身の生育にも悪影響を与える。シアナミドは石灰窒素にも含まれる成分で、雑草やセンチュウへの抑制効果がある。コムギやソバなどもアレロパシー物質を出し、連作障害を引き起こす一因となる。

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石灰窒素(CaCN₂)は、土壌消毒と肥料効果を兼ね備えた資材。水と二酸化炭素と反応し、土壌pH調整効果のある炭酸カルシウムと、センチュウなどへの毒性を持つシアナミド(CN₂H₂)を生成する。シアナミドは植物に有害だが、やがて尿素、アンモニア、硝酸と変化し、無害な速効性肥料となる。つまり、石灰窒素は一時的な土壌消毒効果と、その後の肥料効果を持つ。このシアナミドの性質は、連作障害対策において重要な役割を果たす。

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土壌消毒で硝化細菌が死滅すると、アンモニウムイオンが硝酸イオンに変換されず土壌中に蓄積する。アンモニウムイオンはマグネシウムなどの陽イオンミネラルの吸収を阻害するため、施肥計画通りの効果が得られない可能性がある。硝酸イオンは陰イオンなので陽イオンミネラルの吸収阻害は起こさない。リン酸イオンなど他の陰イオンの吸収阻害も、リン酸過剰になりやすい土壌環境ではむしろ有益な可能性がある。つまり、適切な土壌微生物は作物の養分吸収バランスを整える役割を担っている。将来的には、無機肥料ではなく有機肥料（アミノ酸等）が主流になることで、このような問題が軽減される可能性がある。