植物のミカタ

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ハウスミカン栽培では、石灰を好む、弱酸性土壌を好む、水はけの良い場所を好む、といった相反する条件が挙げられる。銅欠乏の視点から見ると、石灰施用によるpH上昇は銅の吸収阻害につながる。硝酸石灰や硫酸石灰はpH上昇は抑えるが、それぞれ土壌EC上昇や栄養塩増加による弊害がある。水はけの良さは、粘土鉱物の蓄積を防ぎ、銅吸収阻害を抑制する上で重要となる。しかし、栽培を続けると粘土鉱物の蓄積は避けられない。これらの複雑な要素がミカン栽培を難しくしている。近年では「ミカンが石灰を好む」は誤りで、土壌pHの微妙な変動と銅、亜鉛などの微量要素の吸収が重要との見解が出ている。

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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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生物は常に活性酸素を発生しており、これは呼吸によるエネルギー産生の副産物である。活性酸素は細胞を傷つけるため、老化や病気の原因となる。しかし、生物は活性酸素を完全に排除するのではなく、免疫や細胞の情報伝達などにも利用している。活性酸素の発生源や種類、細胞への影響、そして生物がどのように活性酸素を利用し、防御しているかを理解することは、健康維持や病気予防に繋がる。

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宮城県涌谷町で泥炭土を目撃し、その土壌について調べた。泥炭土は、加湿地の植物遺体が分解堆積した泥炭層を持つ土で、低湿地や水田に分布する。特徴は腐植含量が高く、無機態養分に乏しく、地耐力が小さい。涌谷町の泥炭土は、元は湖底に堆積した有機物が、地形の変化で陸地化したものと推測される。土壌インベントリーの情報から、表層は無機質で覆われているが、これは水田での鉱物の堆積によるものと考えられる。

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バーミキュライトは雲母由来の薄板状粘土鉱物で、保肥力・保水力が高い。モンモリロナイトと同じ2:1型鉱物。蛭石（ひるいし）を高温で膨張させたもので、蛭石は雲母が風化したもの。化学式から、風化により鉄とマグネシウムの供給源となり、保肥力と保水性が向上することがわかる。比較的高価なため、露地での使用は難しい。

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JAの施肥ハンドブックで植物の必須要素の吸収形態を見ていたら、水素の吸収形態に疑問を持った。水素は水(H₂O)だけでなく、水素イオン(H⁺)や水酸化物イオン(OH⁻)でも吸収されることがあると記載されていた。酸性土壌を好む茶の木などは、土壌中の水素イオンを積極的に吸収しているのだろうか？もしそうなら、特定の植物を植えることで土壌のpHを中性に近づけることができるかもしれない、という考えが浮かんだ。

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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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真砂土の茶色の原因を探るため、筆者は「楽しい鉱物図鑑」を参考に、角閃石に着目した。角閃石は種類によって色が様々だが、真砂土の色と類似していることから、その色のもとではないかと推測。角閃石の複雑な化学組成式には鉄が含まれており、風化しやすい性質も持っている。肥料農薬部 施肥診断技術者ハンドブックによれば、角閃石はCa、Mg、Feの給源とのこと。これらの情報から、真砂土の茶色は酸化鉄(Ⅲ)によるものではないかと考察し、鉄分を吸収するギシギシのような植物が生えた後の真砂土は、土壌改善に効果があるのではないかと推測している。

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真砂土の白さは長石由来で、風化によってカリウムが溶脱し粘土鉱物に変化することで白さが失われる。長石はカリの供給源であるため、真砂土を長期間耕作するとカリが不足する可能性がある。風化した長石は指でつまむと崩れる白い鉱物だったと記憶している。しかし、真砂土には茶色い部分もあり、これは鉄の酸化によるものかもしれない。つまり、真砂土の色変化は長石の風化だけでなく、他の鉱物に含まれる鉄の酸化も関係していると考えられる。

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硫安は水溶性が高いため速効性があり、肥料として有効だが、土壌への影響も大きい。土壌酸性度が高い肥料であり、使用すると土壌を酸性化させる。硫安が水に溶けるとアンモニウムイオンと硫酸イオンに分かれ、植物に吸収されずに残った硫酸イオンが硫酸や硫酸カルシウムとなり土壌に影響を与える。土壌の酸性化だけでなく、硫酸カルシウムの残留も問題となる。

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強酸性肥料や有機酸の分泌により、栽培中に土壌pHが低下する可能性がある。特にトマトなどの長期栽培では収穫後期にカルシウム吸収が低下し、しり腐れ病が発生しやすい。これを防ぐため、く溶性石灰を施すことで土壌のpHを維持する。このく溶性の石灰が土壌のpH変化を抑える特性を「緩衝性」と呼ぶ。緩衝性のある土壌では、pHの低下による作物への影響を軽減できる。

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土壌のpHが適正かどうかを判断するには、植物が効率的に吸収できるpH範囲を考慮する必要がある。 最適な吸収ができるのは、窒素、リン、カリウムが最大吸収となるpH 6.5～7.5である。カルシウム、マグネシウム、鉄も考慮すると、pH 6.6～6.8が適している。 つまり、肥料のパフォーマンスを最大化するために、土壌のpHを6.6～6.8に調整することが望ましい。このpH範囲から外れると、植物への栄養素供給が阻害される可能性がある。

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土壌のpHは、肥料の吸いやすさに大きく影響します。通常、微酸性のpH6.5～7.0では、ほとんどの肥料が効率的に吸収できます。pHが5.0以下になるとカリウムの吸収が低下し、8.5以上になると鉄の吸収が困難になります。この範囲内で最も理想的なpHは7.0で、すべての肥料が十分に吸収できます。ただし、モリブデンはpH6.5でも吸収率が低くなりますが、鉄の吸収が悪化するpH7.0よりは、影響が軽微です。そのため、土壌のpHを微酸性に保つことが、植物の成長にとって重要です。

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畑作では、灌水による川からの養分補給がほとんどないため、鉱物由来のミネラルが減少する可能性がある。 硫安などの酸性肥料の使用は、土壌鉱物の構造を壊し、ミネラルの溶出を促進する。畑作では、この酸性肥料の継続的な使用により、土壌の鉱物劣化が進むと考えられる。 腐植の投入だけでは、鉱物劣化による根本的な問題を解決できない可能性がある。水田から畑作に転換する際には、酸性肥料の使用や鉱物劣化の影響を考慮することが重要になる。

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土砂中の鉱物は、作物に不可欠なカリウムなどの養分を供給しますが、劣化によってその効果が失われます。劣化とは、養分が溶け出してしまい、土壌から失われることで、特に正長石や黒雲母などの鉱物が劣化の影響を受けやすいです。 劣化が進むと、土壌に肥料成分が不足し、作物の生育に悪影響が及びます。川砂に含まれる鉱物が劣化するにつれて、畑では肥料成分の不足が年々深刻化し、作物の健康状態を損ないます。そのため、土砂が流入しない畑では、鉱物の補充が困難となり、肥料不足に陥りやすくなります。