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荒れ地に最初に進出するパイオニア植物であるハギは、痩せた土地でも生育できる窒素固定能力を持つ。マメ科植物特有の根粒菌との共生により、空気中の窒素を土壌に固定し、自身の成長だけでなく、他の植物の生育環境も改善する。ハギは、森林が成立するまでの遷移の初期段階を担う重要な役割を果たす。繁殖においても、種子散布だけでなく、地下茎による栄養繁殖も得意とするため、急速に群落を拡大できる。これらの特性により、荒れ地を緑化し、次の遷移段階への足掛かりを作る役割を担っている。
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カメムシは、殺虫剤を無毒化する細菌と共生することで殺虫剤抵抗性を獲得している。カメムシの消化管には共生細菌を宿す器官があり、土壌中の細菌から共生相手を選んでいる。殺虫剤も土壌微生物によって分解されるため、殺虫剤の使用は抵抗性を持つ細菌の増殖を促進する。地域一斉の農薬散布は、この現象を加速させ、カメムシの抵抗性獲得を早め、益虫を死滅させる。結果として害虫は増加し、農薬使用の悪循環に陥る。農薬被害軽減のためには、農薬使用からの脱却が急務となっている。
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佐賀平野の麦畑の広がりから、麦作に適した土壌なのか考察している。平野は元々は海で、干拓により陸地化された歴史を持つ。縄文海進期には海抜が高く、吉野ヶ里遺跡の存在からも海が近かったことが推測される。筑後川による土砂堆積で形成された平野の土壌は、風化しにくい岩石由来で、栽培には不利な可能性がある。鳥取砂丘の例を挙げ、砂地でも大麦は育つことから、佐賀平野でも他の作物が育ちにくい環境下で、高カロリーな大麦が選ばれたのではないかと推測している。
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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。
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兵庫県南あわじ市の水田土壌を観察した。白っぽい粘土質で、土壌図では低地水田土に分類される。地質図によれば、この地域は堆積物地形であり、領家変成帯に位置する。北側には花崗岩が広がり、この水田土壌は花崗岩形成時の熱影響を受けた付加体由来と考えられる。現状の知識では地質図からの詳細な土壌特性の推定は難しいが、水田ながら比較的排水性が高い環境と推測される。
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有馬温泉は、プレートテクトニクスにより海洋プレートが陸のプレート下に沈み込む際に、海水も一緒に地下深くへ引きずり込まれることで形成される「化石海水型」温泉。地下深くで熱せられた海水は「亜臨界」流体となり、石英流紋岩脈に沿って上昇し、様々な成分を溶かし込みながら湧出する。海から遠い山間部に高濃度の塩分を含む温泉が存在するのは、この壮大な地質学的メカニズムによるもので、「化石」の名は、それが非常に長い時間をかけて形成されたことを示唆している。
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温泉の成分が植物の生育に影響を与える可能性に着目し、温泉の成因を探る筆者は、従来の火山性・非火山性(深層地下水型)の温泉理論では、有馬温泉のような高塩濃度温泉を説明できないことに言及する。 地熱による地下鉱物の溶解や放射性鉱物の崩壊熱など、温泉の熱源と成分の関係に触れつつ、飛騨小坂の炭酸冷泉や良質な米との関連性を考察する。そして、既存の理論では説明がつかない有馬温泉の成因解明に、プレートテクトニクス理論の登場が大きな役割を果たすことを示唆し、更なる探求へと繋げる。
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著者は有馬温泉を訪れた。NHK「ブラタモリ」の有馬温泉特集がきっかけだが、昨年訪れた大鹿村の中央構造線博物館で鹿塩温泉と有馬温泉の成り立ちに関する冊子を読んだことが大きな動機だった。その後、高槻のポンポン山で海底火山跡、飛騨小坂の巌立峡で溶岩流跡と炭酸鉱泉を観察し、温泉への興味が高まった。温泉の本を読み、有馬温泉への思いを募らせる中、「ブラタモリ」の放送があり、ついに有馬温泉へ。現地ではブラタモリで紹介された天神泉源を訪れ、道中で赤い川と赤土を発見した。
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高アルカリ性温泉のpHが10前後になるメカニズムを考察。炭酸塩も要因だが、主な理由は、造岩鉱物である灰長石がモンモリロナイト、さらにローモンタイトといった粘土鉱物に変質する過程にあると推測される。この変質時、水素イオンが鉱物に取り込まれたり、水酸化物イオンと中和反応を起こしたりすることで、周囲のpHが上昇する。この粘土鉱物の変質は土壌でも日常的に起こっており、土壌の緩衝性（pH調整能力）が、有機酸だけでなく土を構成する鉱物自体の作用によっても発揮されるという新たな理解を得た。
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飛騨小坂の炭酸冷泉は、御嶽山の噴火による溶岩流でできた場所に湧き、高い炭酸含有量を誇る飲用可能な鉱泉です。サイダーのような発泡と、鉄由来の独特の血のような味が特徴で、慢性消化器病などに効能があります。成分は含鉄(Ⅱ)-ナトリウム-炭酸水素塩、塩化物冷鉱泉。火山由来の二酸化炭素と重炭酸塩を多く含み、重曹の成分も含まれています。湧水には鉄が多く含まれ、空気に触れて酸化し、周辺は赤い川となっています。
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フォッサマグナ地域は地すべりが多発する。地層が固まっておらず、地すべりを起こしやすい粘土鉱物を多く含むためだ。しかし、地すべり地は棚田に利用されてきた。地すべりにより緩斜面が生じ、土壌が撹拌され、地下水も豊富で水田に適しているからだ。人々は地すべりを承知の上で、収量の多い土地を求めた。現在の棚田は地下水の涵養や野生生物の育成、地すべり防止にも貢献している。水田の技術を見直す契機となるだろう。
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農研機構の「日本土壌インベントリー」は、緯度経度で土質を検索し、詳細情報を提供する画期的なWebサービスです。これにより、訪れたことのない地域の土壌特性を把握し、栽培計画に役立てることが可能になります。
さらに、産業技術総合研究所の「日本シームレス地質図」と組み合わせることで、土壌の母岩や地下水に溶け込む養分まで推測でき、より深い土壌理解に繋がります。記事では、土壌データのアプリケーション連携の課題に触れつつ、京都・京北地域の黒ボク土を例に、地質情報との連携による詳細な土質分析の可能性を具体的に考察しています。
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京丹後の峰山にある国営農地を訪れた筆者は、赤い水の流れや緑色の石に興味を持つ。これらの石は以前訪れた夜久野高原の火山岩に似ており、地質図を調べると農地北西に火山由来の地層が存在することが判明。農地造成時に山を切り開いた際に現れたか、近隣から持ち込まれた可能性が考えられる。赤い水は鉱物の風化によるものと思われ、この地域の鉄加工が盛んだったことと関連があるかもしれない。また、以前訪れた真砂土と黒ボクが混在する畑の土壌も、鉄やマグネシウムが多い特殊な真砂土の可能性が出てきた。
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赤い川は土壌中の鉄分が水に溶け、鉄細菌の働きで水酸化鉄(Ⅲ)が生成されることで発生する。鉱山跡のズリ山に含まれる硫化鉱物が風化し硫酸を生成、土壌の鉄分を溶出させるケースもある。この硫酸は強い酸性で、周辺環境に悪影響を与える可能性があり、過去には鉱山からの硫酸流出で麓の産業が壊滅状態になった事例もある。質問者の畑付近にはマンガン鉱山跡が存在し、茶畑が広がっていることから、鉱山由来の酸性土壌が茶栽培に適した環境を提供している可能性が示唆される。赤い川周辺の植物には目立った生理障害は見られなかった。
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鉄細菌は、鉄イオン(Fe2+)を酸化鉄(Fe3+)に変換する過程で発生する電子を利用してエネルギーを得る土壌微生物です。水に溶けた鉄は水酸化鉄(Ⅱ)となり、鉄細菌はこれを水酸化鉄(Ⅲ)に酸化します。この酸化過程で生じた水酸化鉄(Ⅲ)は酸化皮膜となり、水面に油膜のような形で浮かびます。同時に、酸化鉄が沈殿することで川が赤く染まります。長い年月を経て、堆積した酸化鉄は褐鉄鉱となります。
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京都府木津川市で、散布用に地下水を汲み上げたら赤い水が出て金属が錆びるという相談を受け、調査に向かった。現場で赤い水は確認できなかったが、スプリンクラーやホースに錆や茶色の付着物が確認された。水質調査の結果、鉄とマンガンが高く、油のようなものが浮くこともあるという。付近の用水路でも赤い水が見られることから、鉄細菌が原因で酸化鉄(Ⅲ)か硫酸鉄(Ⅲ)が付着した可能性が高いと推測された。
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ハマヒルガオは、強い風や潮風に耐える特異な適応力を持つヒルガオ科の植物です。その強靭さは、雁字搦めにするヒルガオとはまた違ったものです。
ハマヒルガオは、地面スレスレで展開し、強い風もものともしません。葉は撥水性のクチクラでコーティングされ、円錐状の形状で雨水を根元に導きます。また、地下部は長く、塩分濃度の低い地下水にまで達しています。
ハマヒルガオは、他の植物が近づけない過酷な環境で草生を謳歌しています。しかし、その生育範囲は、ある特定の植物の影響で狭められています。今回の海岸線では、その植物は確認されていませんでした。
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鳥取砂丘に現れる尻無川では、地下水の影響によりオアシスや川が形成される。川周辺にはコウボウシバが密集し、砂鉄の黒い模様が見られる。川岸の層構造を見ると、透水性の高い砂質層の上に硬い層があり、地下水が滞留していることがわかる。コウボウシバの根元は有機物で黒ずんでいるが、腐植の蓄積は少ないことが推測される。尻無川の水源は、硬い岩盤から浸出し、砂丘のすり鉢状の地形に集まる。
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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。
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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。
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日本の栽培と畜産は肥料飼料を海外に依存している。食品残渣由来の有機肥料ですら、海外工場産のため輸入品。化学肥料も輸入燃料使用。飼料もトウモロコシ主体で輸入頼み。特に鶏は消化効率が悪く、鶏糞堆肥は実質輸入資源の塊。だからこそ、貴重な海外資源を日本で有効活用すべき。イネ科緑肥と組み合わせ、土壌へ確実に固定し、地下水汚染を防ぐことが重要。これが真の意味でのいいとこ取りであり、持続可能な農業への道。
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畜産における家畜糞尿の処理は、家畜排せつ物法により義務付けられており、畜産農家にとって大きな負担となっている。処理施設の建設・維持、発酵に伴う硝石蓄積への対策、処分費用など、コストがかさむ一方で収益には繋がらない。この負担は廃業に繋がる可能性もあり、畜産業のみならず、肥料として家畜糞を利用する栽培側にも影響を及ぼす。特に、品質低下という形で米作への影響が出始めており、規模拡大を目指すアグリビジネスへの影響も懸念される。
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河川敷の石だらけの場所に育つ大きなアブラナを見て、緑肥の使い方について考察している。アブラナは窒素が少ない環境で土壌中の鉱物からミネラルを吸収する酸を放出する。河川敷は水が多く窒素が希薄なため、アブラナはそこで大きく育っていると考えられる。このことから、緑肥用アブラナは連作障害対策ではなく、真土を掘り起こしたり、土砂で劣化した畑の改善に役立つと推測。アブラナ科はホウ素要求量が多いため、土壌の鉱物の状態も重要。
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水の硬度は、含まれるカルシウムやマグネシウムなどのミネラル量で決まり、ミネラルが多い水を硬水、少ない水を軟水と呼ぶ。日本の水はほとんどが軟水で飲用可能だが、植物栽培にはミネラル豊富な硬水の方が有利な場合もある。水中のミネラルは、山にある鉱物が雨水で溶け出し、地下水を通じて川に流れ込むことで供給される。例えば、石灰岩が多い山の麓の川はカルシウム濃度が高く、周辺の畑ではカルシウム過剰にならないよう施肥量を調整する必要がある。つまり、地域の水の硬度は周辺の山の地質に影響される。