植物のミカタ

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葉緑素中の窒素が有機態窒素肥料として機能するのかを、ヘムをモデルに考察。ヘムは土壌微生物に取り込まれ、ヘムオキシゲナーゼによって分解され、ビリベルジン、更にビリルビンへと変化する。この過程で窒素はアンモニア態や硝酸態に変換されるか否かが焦点だが、ビリルビンまでは有機態窒素として存在すると考えられる。つまり、葉緑素由来の窒素は、微生物に利用され分解される過程で、PEONのような有機態窒素肥料として機能する可能性がある。

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魚粉肥料を使うとトマトが美味しくなると言われるが、本当に魚の出汁の味になるのか？旨味成分であるグルタミン酸、グアニル酸、イノシン酸に着目して解説する。トマトにはグアニル酸とグルタミン酸が含まれており、魚粉肥料にはイノシン酸が豊富である。植物が核酸を吸収して葉に蓄積すると仮定すると、トマトにイノシン酸の旨味が加わり、三大旨味の相乗効果でさらに美味しくなるかもしれない。

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琵琶湖の外来魚問題に着目し、駆除されたブラックバスなどを肥料として活用する取り組みについて解説しています。魚を丸ごと粉末にすることで、リン酸に対して石灰が少ない有機質肥料になる可能性を指摘しています。一方で、ブラックバスに多く含まれるタウリンが、植物や土壌微生物に与える影響は不明であり、今後の研究課題としています。

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有機質肥料と飼料は、どちらも生物由来の有機物を原料とする点で共通しています。家畜の飼料には、肉や骨粉、魚粉などが使われますが、これらは肥料としても利用されます。 例えば、魚粉はリン酸が豊富なため、リン酸肥料として使用されます。牛骨粉はリン酸とカルシウムを多く含み、リン酸肥料や土壌改良剤として利用されます。 このように、有機質肥料と飼料は密接な関係にあり、相互に利用されています。飼料の品質向上は、結果として有機質肥料の品質向上にもつながります。

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植物は根酸を使ってタンニンを分解し、凝集したタンパク質を分散させて地力窒素を活用する可能性があります。しかし、石灰過多の土壌では根酸が石灰と優先的に反応するため、タンニンの分解が阻害され、地力窒素の発現が低下する可能性があります。さらに、石灰過多は微量要素の溶脱も抑制するため、分散したタンパク質の無機化も遅延する可能性があります。つまり、石灰過多は地力窒素の活用を阻害する要因となる可能性があります。

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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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窒素肥料として有効な有機態窒素の一種である核酸は、発根促進効果も期待できる。イノシン酸を出発点に、イノシン、ヒポキサンチン、キサンチン、尿酸と分解が進み、最終的にアンモニア態窒素肥料である尿素に至る。この過程を通じて、発根を促しつつ、遅効性の窒素供給源としても機能する。土壌微生物の働きにより分解が進むため、肥効は緩やかで持続的である。

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窒素肥料は、無機態窒素と有機態窒素に分けられます。有機態窒素は、土壌微生物によって分解されて無機化し、植物に吸収されるとされてきました。しかし、ペプチド肥料のように、有機態窒素が単なる窒素源としてだけでなく、植物の生理活性物質としても機能する可能性があります。例えば、グルタチオンは光合成能力の増強に関与します。アミノ酸も同様の働きをする可能性があります。核酸については、今後の研究が必要です。

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稲作における地力窒素の増強方法について議論されています。地力窒素は土壌粒子に吸着した有機物と考えられ、腐植酸に組み込まれた窒素がその役割を担うと推測されています。具体的には、レンゲを育てて土壌に鋤き込む際に、2:1型粘土鉱物を施肥することで、レンゲ由来の有機物の固定量を増やし、地力窒素を増強できる可能性が示唆されています。これにより、土壌の団粒構造も改善され、初期生育や穂の形成にも良い影響を与えることが期待されます。

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この記事では、米の粒を大きくするために重要な「地力窒素」について解説しています。地力窒素とは、土壌中の微生物によって分解され、植物が利用できるようになる窒素のことです。 記事では、窒素肥料の種類や、土壌中の有機物が分解されて地力窒素になる過程などを説明しています。そして、土壌粒子に付着した有機物が地力窒素の重要な要素であることを示唆し、その増強方法について、次回以降に解説することを予告しています。

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レンゲ栽培と中干しなし稲作で、土壌の物理性向上による肥料過多と倒伏が課題として浮上。レンゲによる窒素固定量の増加と、物理性向上による肥料効能の持続が重なった可能性。中干しのメリットは物理性向上により減少し、デメリットである高温障害回避と益虫増加の方が重要となる。解決策は施肥量減らし。この技術確立は、肥料・農薬削減によるSDGs、土壌炭素貯留によるCO2削減、鉄還元細菌によるメタン発生抑制に繋がり、持続可能な稲作に貢献する。

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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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窒素過多の水田でいもち病が発生しやすいのは、アンモニア態窒素の毒性ではなく、硝酸態窒素の蓄積が原因の可能性がある。水田土壌には、表層の酸化層と還元層への移行部に硝酸態窒素が存在する。また、水稲根近傍では、過剰なアンモニウムイオンを無毒化するために硝化が行われ、硝酸態窒素が生成される。イネは硝酸態窒素も吸収するため、発根量の少ない株では葉に硝酸態窒素が蓄積されやすい。さらに、イネは土壌中のアミノ酸も吸収できる。有機態窒素の量、葉色、発根促進の関係を理解することで、いもち病予防や高品質米生産のヒントが得られる。

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有機態窒素は、土壌中の窒素の約95％を占める重要な栄養素です。タンパク質やアミノ酸など、生物由来の有機化合物に含まれ、植物は直接利用できません。 有機態窒素は、微生物の分解活動によって無機態窒素（アンモニアや硝酸）に変換され、植物に吸収利用されます。この過程を「窒素無機化」と呼び、土壌の肥沃度に大きく影響します。 土壌中の有機物の量や種類、温度、水分、pHなどが窒素無機化の速度を左右します。適切な管理によって、有機態窒素を効果的に利用し、植物の生育を促進することができます。

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アミノ酸はタンパク質の構成要素であるだけでなく、個々のアミノ酸自体が植物に様々な影響を与える。例えば、プロリンは乾燥ストレス時に細胞内に蓄積し、植物の耐性を高める。また、チロシンは植物ホルモンであるサリチル酸の前駆体であり、サリチル酸は植物の病害抵抗性や成長に関与する。このように、アミノ酸は単なる材料ではなく、植物の様々な生理機能に直接関わる重要な役割を担っている。

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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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植物性有機肥料で育てた葉物野菜に苦味がないのは、硝酸態窒素が少ないためと考えられる。硝酸態窒素とは、硝酸カリウム等の硝酸塩の形態の窒素のこと。肥料の窒素は、アンモニア態、硝酸態、有機態に大別される。硝酸態窒素が多いと苦味を感じる理由として、硝酸の酸化作用が挙げられる。硝酸は強い酸化剤であり、体内に取り込まれると様々な問題を引き起こす可能性があるため、苦味として感知し、摂取を避ける生物的な反応が生じると考えられる。