植物のミカタ

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ムギネ酸は、メチオニンからニコチアナミンを経て合成される。土壌中の鉄利用率を高め、高pHやリン酸過剰な環境でも効果を発揮する可能性があり、作物の生育に貢献する。ムギネ酸単体の資材化は難しいが、その恩恵を早期に受けるための活用法が重要となる。

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作物の根から吸収できる有機態窒素について、タンパク質から硝酸への分解過程と、ペプチドが有機態窒素の大部分を占める可能性に言及。イネ科植物の鉄吸収に関わるムギネ酸が窒素を含む有機酸であることに着目し、ムギネ酸鉄錯体としての直接吸収機構を調べることで、窒素肥料の肥効に関する理解が進むのではないかと考察している。

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チョコレートの香気成分の一つ、酢酸イソアミルについて解説。酢酸とイソアミルアルコールがエステル結合したこの化合物は、単体の酢酸とは異なり、チョコレートの甘さを引き立てる香りを持ちます。イソアミルアルコール自体がフルーティーな香りを持ち、酢酸の酸っぱい香りを中和することで、全体として好ましい香りを生み出していると考えられます。有機酸は炭素数が少ないほど刺激臭が強くなる傾向があり、化合物のわずかな構造の違いが香りに大きな影響を与えます。

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ポリフェノールの科学(朝倉書店)を購入し、値段分の価値があると実感。健康機能中心の目次で躊躇していたが、ポリフェノールと生体内分子の相互作用に関する詳細な記述が有益だった。特に、ポリフェノールの酸化的変換とアミノ酸との共有結合反応は、土壌中の腐植物質形成の初期段階を理解する上で重要。キノン体がアミノ酸と反応し架橋構造やシッフ塩基を形成する過程は、土中でもペプチド等が存在すれば起こり得る。この反応によりポリフェノールはカルボキシ基を得て、腐植酸としての性質を獲得する。この知見は、栽培における土壌理解を深める上で非常に役立つ。

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土壌の保水性向上に関し、植物繊維セルロースの分子間架橋に着目。人工的な架橋剤ではなく、自然環境下で架橋を形成する物質について調査した。綿織物への有機酸処理で伸長回復性が変化する事例から、クエン酸などの多価カルボン酸がセルロースとエステル架橋を形成する可能性が示唆された。多価カルボン酸は複数のカルボキシ基を持ち、セルロースの水酸基とエステル化反応を起こす。この反応は土壌中でも起こりうるため、保水性向上に寄与している可能性がある。

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土壌の重要な構成要素であるリグニンは、ベンゼン環を持つモノリグノール（p-クマリルアルコール、コニフェリルアルコール、シナピルアルコール）と、イネ科植物特有のO-メチル化フラボノイドであるトリシンが結合した複雑な高分子化合物である。一見複雑な構造だが、これらの構成要素の合成経路や重合方法を理解することで、土壌の理解を深めることができる。リグニンは木の幹の主要成分であり、その構造は一見複雑だが、基本構成要素を理解することで土壌への理解を深める鍵となる。

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シュウ酸と鉄のキレート作用について、シュウ酸鉄錯体の例を用いて解説している。有機酸が持つ複数のカルボキシ基が金属イオンと結合することでキレート錯体が形成される。具体例として、シュウ酸と鉄(III)イオンが結合したトリス(オキサラト)鉄(III)酸カリウムが紹介され、その構造が示されている。この錯体は光照射によって鉄(III)イオンが鉄(II)イオンへと還元される反応も示されている。シュウ酸鉄錯体を例に、有機酸と金属のキレート結合の理解を深めている。

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キレート作用を持つ有機酸について解説。アスコルビン酸(ビタミンC)のキレート能は限定的。キレート作用で有名なEDTAはカルボキシ基が金属イオンと結合する。キレート作用を持つ有機酸として、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸、フマル酸、コハク酸などが挙げられ、これらは複数個のカルボキシ基を持つ。アスコルビン酸も挙げられるが、キレート能は低い。比較的低分子で複数個のカルボキシ基を持つことがキレート作用を持つ有機酸の特徴と言える。

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柚香は、徳島県で「味ユコウ」と称されるほど、まろやかで糖度が高いカンキツです。 その秘密は、有機酸の抑制に加え、カリウムの含有量が多いことが考えられます。 記事では、野菜の塩味において、単純な塩よりも金属系の栄養が混ざるとまろやかさが増すという過去の知見を紹介。 柚香はカリウムを多く含むことで、糖度の高さをより引き立て、まろやかな味わいを生み出している可能性があります。 さらに、柚香の成分として挙げられているヘスペリジンは、ポリフェノールの一種で、抗酸化作用や血流改善効果などが期待されています。ヘスペリジンは果皮に多く含まれるため、柚香を丸ごと使用した加工品などから効率的に摂取できます。

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石鹸は、油脂をアルカリ剤で煮立てる「鹸化」によって作られます。油脂はグリセリンに脂肪酸が結合した構造をしていますが、水に溶けにくい性質です。鹸化によって脂肪酸がグリセリンから切り離されると、疎水性の炭素鎖と親水性のカルボニル基を持つようになり、界面活性剤として機能するようになります。記事では、脂肪酸の炭素鎖の長さによって界面活性機能が変わるのかという疑問が提示されています。

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大阪教育大学のサイトによると、果物の成熟には、樹上で完熟するものと、収穫後に追熟するものがある。樹上で完熟する果物は、収穫後すぐに品質が低下する一方、追熟する果物は、収穫後もデンプンが糖に変化したり、香りが生成されたりすることで食べごろになる。バナナやキウイフルーツなどがその例である。追熟には、エチレンガスが関与しており、人工的にエチレン処理を行うことで追熟を促進できる。ただし、追熟には限界があり、適切な時期を見極めることが重要である。

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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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ゴマの健康効果でよく聞く「良質な脂肪酸」について理解を深めるための導入部分です。 脂肪酸は炭素鎖からなる有機酸で、二重結合の有無で飽和・不飽和に分類されます。ゴマに含まれるリノール酸は必須脂肪酸である不飽和脂肪酸の一種です。 必須脂肪酸は体内で生成できないため、不足すると健康に悪影響があります。高カロリーのイメージだけで脂肪を捉えるべきではないことを示唆しています。 今回は脂肪酸と脂肪の違い、リノール酸の働きについて、詳しく解説していきます。

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石灰過剰土壌では鉄欠乏が発生しやすいですが、鉄剤の効果が期待できない場合があります。土壌pHが高いと鉄が不溶化するため、単に鉄剤を与えるだけでは吸収されません。そこで、土壌にクエン酸などの有機酸を施用することで、鉄とキレート錯体を形成し、植物に吸収されやすい形にすることができます。クエン酸は土壌pHを一時的に下げる効果もあり、鉄の吸収を促進します。ただし、効果は一時的なため、継続的な施用が必要です。

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この記事は、無農薬栽培の可能性を探るため、シュウ酸アルミニウムの抗菌作用に着目しています。アカマツの菌根菌が生成するシュウ酸アルミニウムが抗菌作用を示すという報告から、植物の根からも分泌されるシュウ酸に着目し、そのメカニズムを探っています。シュウ酸アルミニウムは、土壌中でアルミニウムとキレート化合物を形成し、これが菌のコロニー先端部でグラム陰性細菌や枯草菌への抗菌作用を示すと考えられています。具体的な抗菌メカニズムは不明ですが、銅イオンと同様の作用の可能性が示唆されています。

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水田では、酸素不足のため土壌が還元状態になりやすく、硫化水素が発生しやすくなります。土壌中の物質は、還元されやすい順に、硝酸イオン、マンガン、鉄、硫酸イオン、二酸化炭素と還元されます。 鉄は硫酸イオンより還元されやすいので、鉄が存在すれば硫化水素の発生は抑えられます。つまり、土壌に鉄を供給したり、鉄の酸化還元をコントロールすることが重要になります。 土壌の物理性を改善することで、硫化水素やメタンの発生を抑制できる可能性があり、そのメカニズムについて、今後の記事で解説していく予定です。

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連日の長雨で田んぼに土砂が流れ込むと、土質が変わり稲の生育に悪影響を及ぼすことがあります。土砂に含まれる成分によっては、養分過多や有害物質の影響が出ることも。対策としては、土壌の物理性を改善することが重要です。具体的には、植物性有機物を投入し、緑肥を栽培することで、土壌の保肥力と発根を促進し、土砂の影響を軽減できます。施肥だけで解決しようとせず、土壌改良を優先することが大切です。

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養液栽培で養液交換を減らすには、根から分泌される物質の影響を抑制する必要がある。根からは二酸化炭素、剥離した細胞、粘液質、有機酸、フラボノイド、無機イオンなどが分泌される。これらの物質が養液中に蓄積されると、溶存酸素の低下や鉄の沈殿などを引き起こし、根腐れのリスクを高める可能性がある。養液交換を減らすには、これらの分泌物の影響を最小限に抑える技術開発が求められる。

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レンゲ栽培は、雑草管理にも効果があります。レンゲはアレロパシー効果は弱いものの、生育後に速やかに分解され、土壌表面に有機酸を含む層を形成します。これが雑草の発生を抑制する効果を生みます。 著者は、レンゲ栽培後の水田で雑草の発生が抑制された経験から、レンゲの分解による有機物層の効果を実感しています。 稲作は、レンゲの活用など、植物の特性を活かした興味深い知見に溢れています。

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ボルタ電池は、金属のイオン化傾向の違いを利用して電気を発生させる装置です。この記事ではレモンを用いたボルタ電池を例に、その仕組みを解説しています。 レモンの酸性度により、亜鉛板と銅板はそれぞれイオン化し電子を放出します。亜鉛は銅よりもイオン化傾向が高いため、電子を多く放出しマイナス極となります。電子は導線を伝って銅板側へ移動し、そこで水素イオンと結合して水素ガスを発生させます。この電子の流れが電流となり、電球を光らせることができます。

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栽培の師は「土が良くなると石が上に上がって減る」と言っていた。庭で生ゴミを埋める日課を通して、その意味を実感している。生ゴミを埋めると土が柔らかくなり、以前は掘り出せなかった石が容易に取れるようになった。これは、生ゴミの分解により土壌が改良され、周りの土が柔らかくなったためだと考えられる。この現象は、トラクターでの耕起にも当てはまるだろう。土に生ゴミを入れることで、土壌改良の効果を実感し、師の言葉を再認識した。

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落葉落枝が藻類の増殖を抑制する理由について、鉄のキレートに注目して解説しています。 藻類は増殖に鉄を必要としますが、落葉落枝から溶け出す腐植酸が鉄と結合し、腐植酸鉄を形成します。これにより、藻類が利用できる鉄が減少し、増殖が抑制されると考えられます。 窒素やリン酸への影響は不明ですが、落葉落枝が水中の鉄濃度を調整することで、藻類の増殖をコントロールできる可能性が示唆されています。

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水田からのメタン発生抑制のため、使い捨てカイロの活用を提案する。メタン生成は鉄や硫酸イオンの存在下では抑制される。使い捨てカイロには酸化鉄と活性炭が含まれており、土壌に投入するとメタン生成菌を抑え、鉄還元細菌の活動を促す。さらに、活性炭は菌根菌を活性化し、土壌環境の改善にも寄与する。使い捨てカイロの有効活用は、温室効果ガス削減と稲作の両立を実現する可能性を秘めている。

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く溶性苦土の水溶性化とは、土壌中の植物が吸収しにくい形の苦土(く溶性苦土)を、吸収しやすい形(水溶性苦土)に変えるプロセスです。このプロセスは、土壌の酸性度と密接に関係しています。土壌が酸性化すると、水素イオンが増加し、く溶性苦土と結合していたカルシウムやマグネシウムが土壌溶液中に溶け出す「交換反応」が起こります。これにより、く溶性苦土が水溶性化し、植物に吸収されやすくなるのです。

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施設栽培では、トマトなどの作物は鉄欠乏に陥りやすい。土壌中に鉄は豊富に存在するものの、土壌の酷使による鉄の絶対量の減少と、土壌の化学性の変化が原因となる。施設内では降雨がないため、土壌pHが低下しにくく、石灰やリン酸が過剰になりやすい。鉄の吸収は低いpHで促進されるが、高いpHでは阻害される。植物は根から有機酸を分泌して土壌pHを下げようとするが、施設栽培では発根量も少なく、この作用も限定的となる。結果として、鉄欠乏が生じやすく、光合成に不可欠な鉄の不足は、軽微であっても大きな影響を与える。さらに、アルミニウム過剰な酸性土壌では、アルミニウム耐性植物は鉄吸収メカニズムを利用してアルミニウムを無毒化するため、鉄欠乏を助長する可能性もある。

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稲作における土作りの必要性を問う記事。慣行農法では土壌劣化による病害虫増加で農薬使用を招き、環境負荷を高めている。一方、土壌微生物の働きを重視した土作りは、窒素固定菌による窒素供給や病害抑制効果で農薬を減らし、持続可能な稲作を実現する。鉄還元菌による窒素固定では、還元剤として鉄を利用し、不足するとメタン生成につながるため、土壌管理が重要となる。冬季湛水や中干しはメタン発生を増やすため、土作りで稲わらを堆肥化し施用することでメタン発生を抑制できる。土壌微生物の理解と適切な管理こそ、環境負荷低減と安定生産の鍵となる。

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巨大な菌糸ネットワークが森の植物の根と共生し、山の端から端まで広がっている場合がある。菌糸は有機酸を分泌し土壌を柔らかくしながら伸長する。畑で菌糸ネットワークによる「菌耕」の効果は耕起により阻害されるため、土壌撹拌の少ない環境に適していると考えられる。耕起される畑ではミミズの活動に注目すべき。関連として、ヤシャブシと共生するキノコ、人間の生活に進出したコウジカビ、森林の縁を超えて広がる菌類の活動などが挙げられる。

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コウジカビは、日本の発酵食品に欠かせない微生物である。米麹を作る際にデンプンを糖に変える酵素を分泌し、味噌や醤油、日本酒などの風味を作り出す。元々はイネの穂に付着するカビだったが、人間が選抜・培養することで家畜化され、現代社会に不可欠な存在となった。コウジカビはイネの他にムギなどにも存在するが、人間の生活に役立つ種は限られている。また、コウジカビは毒素を生成しない安全なカビであり、その特性を活かして食品だけでなく、医薬品やバイオ燃料の生産にも利用されている。このように、コウジカビは人間との共生関係を築き、多様な分野で活躍している有用な微生物と言える。

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菌耕による排水性向上は、ミミズの活動が鍵となる可能性がある。ミミズは土壌中を深く移動し、1メートルに達するミミズ孔を形成する。孔の壁にはミミズの糞塊が付着し、微生物が繁殖して硝酸態窒素などを利用、好気性細菌の活動によりガス交換も起こる。ミミズは水分、酸素、栄養塩を求めて移動し、植物の根から分泌される物質に誘引される。耕盤層に酸素と栄養塩が供給されれば、ミミズが孔を形成し排水性を向上させる可能性がある。地表への有機物供給もミミズの活動を促し、土壌改良に繋がる。良質な粘土鉱物の存在も重要となる。

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イースト菌発酵液散布で耕盤層が破壊されるという農法の真偽を検証している。発酵による二酸化炭素発生で耕盤層を破壊するという説明には無理があり、他に要因があると考察。根による物理的破壊、酸による化学的破壊に加え、菌の活動で生成された酸素や有機酸、あるいは発酵液へのミミズの走性が耕盤層破壊に繋がっている可能性を挙げ、ミミズの行動範囲と誘引物質について更なる調査の必要性を示唆している。

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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。

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イネは窒素飢餓状態になると、葉の老化を促進し、貯蔵窒素をアミノ酸の形で種子へと転流させる。この過程は、転写因子HRS1によって制御される。HRS1は、老化促進ホルモンであるエチレン生合成酵素遺伝子の発現を活性化し、窒素転流に関わる遺伝子群の発現も制御する。これにより、イネは限られた窒素を効率的に種子生産に利用し、次世代の生存を確保する戦略をとっている。また、窒素欠乏条件下ではオートファジーが活性化され、タンパク質のリサイクルによる窒素利用効率の向上が図られる。

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クエン酸散布による食味向上効果は、土壌鉱物の違いにより地域差が生じる。火山灰土壌のように鉱物が未風化で粘性が低い土壌では、クエン酸散布によりミネラルが溶脱しやすく効果が出やすい。一方、鳥取砂丘のような深成岩由来で石英が多い土壌では、クエン酸によるミネラル溶脱はほとんど期待できず、pH低下を招き逆効果になる可能性もある。つまり、有機酸散布による微量要素溶脱による秀品率向上は、土壌の特性を考慮せず万能的に適用できるものではなく、地域差を踏まえた判断が必要である。

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クエン酸溶液散布による作物の発根促進や食味向上効果について、土壌への影響を懸念する内容です。クエン酸は土壌中の金属系ミネラルを溶かし出し、植物の成長を促進しますが、同時に土壌中のカリや微量要素などの有限な資源を枯渇させる可能性があります。また、粘土鉱物の構造変化も引き起こす可能性も懸念されます。クエン酸散布は一時的な効果は期待できるものの、長期的には土壌の劣化につながり、持続可能な農業に悪影響を与える可能性があるため、安易な使用は避けるべきだと主張しています。土壌の適切な管理と持続可能性を重視した上で、クエン酸散布の利用を慎重に検討する必要性を訴えています。

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ミカン栽培において、秀品率向上には亜鉛の供給が課題となっている。土壌分析で亜鉛不足が判明し、発根促進に亜鉛が必要なことから、その供給方法が焦点となっている。既存のベントナイト、カキ殻肥料、微量要素剤では、亜鉛供給源として最適ではない。そこで、亜鉛を比較的多量に含む資材を元肥に少量混ぜることが有効と考えられる。候補として大豆粕や、キノコ栽培後の廃菌床堆肥が挙げられる。亜鉛は過剰症のリスクもあるため、少量施肥が重要である。同時に、堆肥が固まることによる酸素不足といった物理性の問題も検討課題となっている。

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蜂蜜の甘さと保存性の鍵は、糖、特にフルクトースにある。フルクトースは吸湿性が高く蜂蜜の粘度を高め、微生物の生育を抑制する。また、グルコースオキシダーゼが生成する過酸化水素も、蜂蜜の抗菌作用に寄与する。蜂蜜には糖以外にも、酵素を含むタンパク質やミネラルが含まれ、酵素活性を通じて蜂蜜の組成が変化し続ける。つまり、蜂蜜の特性は、ミツバチ由来の酵素や成分の相互作用によって維持されている。

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竹野海岸のグリーンタフ観察から土壌形成の過程を考察。グリーンタフは火山活動で生成された緑色の凝灰岩で、風化しやすい。風化によって粘土鉱物や金属イオンが放出され、土壌の母材となる。植物の根は土壌の固い部分を砕き、根の先端からは有機酸が分泌される。有機酸は鉱物の風化を促進し、根の表層から剥がれ落ちたペクチンなどの有機物は粘土鉱物と結合し、団粒構造を形成する。さらに、根から放出された二次代謝産物は微生物によって重合し、土壌に吸着される。このように、岩石の風化、植物の根の作用、微生物活動が複雑に絡み合い、土壌が形成される過程をグリーンタフ観察から推察できる。

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1:1型粘土鉱物は、風化により正電荷を帯び、病原菌を吸着不活性化する可能性を持つ。火山灰土壌に多いアロフェンではなく、畑土壌に豊富な1:1型粘土鉱物に着目し、その風化を促進する方法を考察する。風化には酸への接触が必要だが、硫安等の残留性の高い肥料は避けたい。そこで、米ぬかボカシ肥に着目。嫌気発酵で生成される乳酸による持続的な酸性環境が、1:1型粘土鉱物の風化を促すと考えられる。同時に、嫌気発酵中の微生物増殖により病原菌も抑制できる。理想的には、米ぬかボカシ肥が1:1型粘土鉱物の正電荷化を促進し、病原菌の吸着・不活性化に貢献する効果が期待される。

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土壌中の粘土鉱物と腐植の結合について、メイラード反応に着目して考察している。腐植をポリフェノールの重合体と定義し、メイラード反応（糖とアミノ酸の結合）による腐植酸生成に着目。ポリフェノールとピルビン酸の反応を例に、糖を介してポリフェノールとアミノ酸が結合する可能性を示唆。正荷電のアミノ酸がメイラード反応で結合することで、粘土鉱物への吸着が可能になると推測。食品製造の知見を応用し、嫌気性米ぬかボカシ肥料の重要性を示唆しつつ、土壌構造の理解を深めている。

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酸性土壌では、アルミニウムイオンが溶け出し、植物に有害となる。しかし、ある種の植物は、このアルミニウムを体内に取り込み無毒化したり、土壌中の有機酸とアルミニウムが結合することで無毒化する戦略を持つ。具体的には、クエン酸やリンゴ酸などの有機酸を根から分泌し、アルミニウムとキレート錯体を形成するか、アルミニウムイオンと腐植が結合し、植物への吸収を抑制する。これらのメカニズムにより、植物はアルミニウム毒性から身を守り、酸性土壌でも生育することが可能となる。

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緑泥石は2:1型粘土鉱物だが、層間物質のためCECは低い。しかし風化と有機酸でスメクタイト状になり、CECが向上する。ベントナイト(モンモリロナイト)は緑泥石を含みCECが低く見られがちだが、海底由来でカリウムやマグネシウムを含む。緑泥石のCEC向上と合わせ、ミネラル供給源として優れている。カリウムは作物生育に重要で、ベントナイトは自然な補給を可能にする。また、緑泥石の緩やかなCEC上昇は連作土壌にも適している。ゼオライトより劣るとされるベントナイトだが、水溶性ケイ酸供給や倒伏軽減効果も期待できる。つまり、緑泥石を含むベントナイトはミネラル豊富な土壌改良材として有望である。

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緑泥石は2:1:1型粘土鉱物で、風化によって層間に金属水酸化物イオン等を取り込んだ14Å中間体を形成する。14Å中間体はバーミキュライトと緑泥石の中間的性質を示し、クエン酸処理で層間物質を除去するとスメクタイト様の性質を示す。これは植物根から分泌される有機酸が緑泥石に作用し、スメクタイト様の粘土鉱物へと変化させる可能性を示唆する。つまり、CECの低い緑泥石が風化と植物の作用によってCECの高いスメクタイト様の性質を獲得する可能性がある。このことから、緑色岩露頭下に有機物豊富な黒土が形成される現象も説明できる。緑泥石の風化と植物による変化を理解することは土壌の理解を深める上で重要である。

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著者は、菌根菌の活性に関連するラウリン酸を含む植物性物質を探している。ウイスキーの熟成に関する文献で、発酵モロミや蒸留液にラウリン酸が含まれることを発見した。ウイスキーのフルーティーな香りはラウリン酸に由来し、原料の大麦麦芽、ピート、発酵に関与する土着菌がラウリン酸の供給源と考えられる。今後は、ウイスキー製造過程を調査し、ラウリン酸が豊富な原料や微生物を特定することで、菌根菌活性化のための堆肥づくりに役立てたいと考えている。

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亜鉛は味覚障害を防ぐ重要なミネラルで、味蕾細胞の生成に不可欠。牡蠣などの動物性食品だけでなく、大豆にも豊富に含まれる。生大豆では吸収率が低いものの、味噌などの大豆発酵食品ではフィチン酸が分解されるため吸収率が向上する。フィチン酸は亜鉛の吸収を阻害する有機酸である。大豆は味覚増強効果に加え、味覚感受性にも良い影響を与える。野菜の美味しさは健康に繋がるという仮説を補強する。さらに、健康社会実現のためには、亜鉛を吸収できる土壌環境の維持、つまり土壌劣化を防ぐことも重要となる。

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畑作継続の難しさは、地力維持の困難さに起因する。特に窒素、リン酸、カリは収穫物と共に持ち去られ、土壌から急速に枯渇する。化学肥料で補う方法もあるが、土壌の劣化や環境問題を引き起こす可能性がある。持続可能な農業のためには、有機物施用や輪作が重要となる。緑肥や堆肥は土壌構造を改善し、微生物活動を活性化させることで養分供給力を高める。輪作は特定養分の過剰な消費を防ぎ、病害虫発生も抑制する。しかし、有機農業は手間と時間が必要で、収量も低下する場合がある。土壌診断に基づいた適切な管理と、地域特性に合わせた栽培方法の選択が、長期的な畑作継続には不可欠である。

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イネ科緑肥の根から分泌されるムギネ酸類は、アレロパシー物質として雑草抑制効果を持つとされてきた。しかし、ムギネ酸類は鉄キレート化合物であり、鉄欠乏土壌で鉄を吸収するための物質である。鉄欠乏土壌では、ムギネ酸類の分泌により雑草も鉄欠乏に陥り、生育が抑制される。つまり、ムギネ酸類自体は直接的なアレロパシー物質ではなく、鉄欠乏を介した間接的な効果である可能性が高い。実際、鉄欠乏でない土壌ではムギネ酸類による雑草抑制効果は確認されていない。したがって、イネ科緑肥のアレロパシー効果は、土壌の鉄の状態を考慮する必要がある。

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塩化石灰(CaCl₂)と過酸化水素の混用は、塩素ガス発生の可能性があり危険です。塩化石灰溶液中の塩素イオンが塩酸のように働き、過酸化水素と反応するためです。しかし、通常の農業用途では濃度が低いため、過剰な心配は不要です。とはいえ、曝露リスクを減らすには、ギ酸カルシウム肥料が推奨されます。ギ酸と過酸化水素は反応して過ギ酸を生成しますが、これはWikipediaによると殺菌力が高い一方で毒性はありません。ギ酸カルシウムは塩化石灰や硫酸石灰ほど水に溶けやすいわけではありませんが、混用による不安を解消できます。ただし、ギ酸自体にも毒性があるので、使用時は用量を守ることが重要です。

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酸素供給剤（過酸化水素水）と水溶性カルシウム剤の混用について、硫酸カルシウムとの反応を中心に解説している。過酸化水素は活性酸素で、触媒があると水と酸素に分解する。しかし、鉄イオンなど電子を受け渡ししやすい物質と反応すると、より強力な活性酸素が発生する。硫酸カルシウムは水溶液中でカルシウムイオンと硫酸イオンに解離する。硫酸と過酸化水素は反応して過硫酸という強力な酸化剤になる。これはピラニア溶液と呼ばれ、有機物を除去する作用がある。肥料として使う場合は濃度が薄いため、過度の心配は無用だが、塩化カルシウムとの反応については次回解説する。硫酸マグネシウムも同様の反応を示す。

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「これからの微生物学」を読んだ著者は、最新の知見を元に軟腐病について調べている。本稿では、軟腐病に関わる前にクオラムセンシングを解説する。クオラムセンシングとは、細菌が同種の菌の密度を感知し、物質産生を制御する機構である。細菌は常にクオルモンという物質を分泌し、その濃度で菌密度を認識する。低濃度では病原性物質を合成しないが、高濃度では仲間が多いと判断し、宿主への攻撃を開始する。クオルモンは菌種ごとに異なり、病原菌だけでなく有用菌にも見られる。次回は、このクオラムセンシングを踏まえ、細菌由来の植物病害について解説する。

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水田の畦で紅葉したタデ科のギシギシを見かけ、シュウ酸とアントシアニンの関係について考察している。ギシギシはシュウ酸を多く含み、還元剤として働く。紅葉はアントシアニン色素によるもので、低温ストレス下で光合成を抑制し、活性酸素の発生を防ぐ役割がある。シュウ酸を多く含むカタバミも同様に寒さで紅葉する。著者は、ギシギシの紅葉は、シュウ酸とアントシアニンの両方を活用し、冬の寒さの中でも光合成をギリギリまで行うための戦略ではないかと推測している。

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乳酸菌バクテリオシンは、近縁種の細菌に対して効果的な抗菌ペプチドです。安全で、耐性菌出現のリスクも低いことから、食品保存料としての利用が期待されています。近年、様々な構造のバクテリオシンが発見され、遺伝子操作による生産性の向上や、より広範囲の抗菌スペクトルを持つバクテリオシンの開発が進められています。医療分野への応用も研究されており、病原菌感染症や癌治療への可能性が探られています。しかし、安定性や生産コストなどの課題も残されており、今後の研究開発が重要です。

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植物は細胞壁の強化にカルシウムを利用するが、イネ科植物はカルシウム含量が低い。これは、ケイ素を利用して強度を確保しているためと考えられる。細胞壁はセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リグニンで構成され、ペクチン中のホモガラクツロナンはカルシウムイオンと結合しゲル化することで、繊維同士を繋ぎ強度を高める。しかし、イネ科植物はケイ素を吸収し、細胞壁に沈着させることで強度を高めているため、カルシウムへの依存度が低い。この特性は、カルシウム過剰土壌で緑肥として利用する際に有利となる。

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硬いチャートの表面で土ができる過程を観察した記事の要約です。チャートの表面にコケが生え、その上に草が生育している様子が確認されました。コケは仮根でチャートに付着し、水分を保持することで、草の生育を可能にする土壌のような役割を果たしていると考えられます。さらに、草の根は有機酸を分泌し、チャートの風化を促進している可能性が示唆されました。これは、コケと草の共生関係が、硬い岩石の表面で土壌を形成する重要な要因であることを示唆しています。時間の経過とともに、この風化プロセスはチャートの表面を変化させ、新たな生命の基盤を作り出していくと考えられます。

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飛騨小坂の川は、マグネシウム、カルシウム、腐植酸と結合した二価鉄を多く含み、これらが海へ流れ出て海の生物の栄養源となる。腐植酸は、森の木々が分解されて生成される有機酸で、岩石から溶け出したミネラルと結合し安定した状態で海へ運ばれる。論文によると、陸由来の鉄はプランクトンの成長に不可欠で、腐植酸がその運搬役を担う。つまり、森の光合成が活発であれば、海での光合成も盛んになり、大気中の二酸化炭素削減にも繋がる。したがって、二酸化炭素削減には森、川、海を包括的に捉える必要がある。

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発根は植物の生育に不可欠なプロセスで、複雑なメカニズムによって制御されています。オーキシンは主要な発根促進ホルモンであり、細胞分裂と伸長を促進することで根の形成を誘導します。サイトカイニンはオーキシンの作用を抑制する傾向があり、両者のバランスが重要です。エチレンは側根形成を促進し、傷害からの回復に関与します。アブシジン酸はストレス条件下で根の成長を抑制しますが、乾燥耐性獲得には重要です。ジベレリンは根の伸長を促進する一方、高濃度では抑制的に働きます。ブラシノステロイドは細胞分裂と伸長を促進し、根の成長をサポートします。環境要因も発根に影響を与え、適切な温度、水分、酸素が不可欠です。これらの要因が複雑に相互作用することで、植物の発根が制御されています。

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C4植物はCO2濃縮メカニズムにより高い光合成速度を達成する。CO2は葉肉細胞で炭酸脱水酵素(CA)の働きで炭酸水素イオンに変換され、リンゴ酸として貯蔵される。このCO2濃縮により、光合成の律速となるCO2不足を解消する。CAは亜鉛を含む金属酵素で、CO2と水の反応を促進する役割を持つ。C4植物のソルガムを緑肥として利用する場合、亜鉛の供給がC4回路の効率、ひいては植物の生育に影響を与える可能性がある。この亜鉛の重要性は、畑作の持続可能性を考える上で重要な要素となる。

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植物の生育には二価鉄が重要で、安山岩・玄武岩質火山由来の土壌が適している。しかし、海底火山の痕跡がある山周辺の土壌も生育に良い可能性がある。海底火山はプレート移動で隆起し、玄武岩質になるため鉄分が豊富。高槻市の山で実例を確認。水源に海底火山の地質がある土地は特に恵まれている。三波川変成岩帯も鉄分に富む。徳島のある地域は海底火山由来の地質で、土地の優位性を裏付けている。地質と栽培の関係を理解するため、GPSで地質を確認できるツール「Soil & Geo Logger」を作成。周辺の地形や地質への意識で、新たな発見があるかもしれない。

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二価鉄(Fe²⁺)は、電子を容易に受け渡しできるため、光合成を含む植物の生命活動において電子の運搬役として不可欠です。電子は物質の合成や分解、エネルギー源として重要であり、二価鉄はその供給を担います。しかし、二価鉄は酸化しやすく活性酸素を発生させるリスクがあるため、過剰症に注意が必要です。植物は、土壌中の三価鉄(Fe³⁺)を還元して二価鉄として吸収する戦略を持ち、体内で糖などから電子を得てこの還元を行います。二価鉄を肥料として利用する場合、酸化を防ぐため有機酸で包み込んだキレート鉄が用いられます。二価鉄は、リスク管理が必要だが、成長を促進する重要な要素です。

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光合成の明反応後編では、電子伝達系に関わる物質の詳細が説明されている。シトクロムb6f複合体にはヘム鉄を含むシトクロムが、プラストシアニンには銅が、フィレドキシンには鉄-硫黄クラスターが含まれ、それぞれ電子の運搬役を担う。これらの物質の合成にはグルタミン、マグネシウム、二価鉄、マンガン、カルシウム、硫黄などが必要となる。特に、これまで注目されてこなかった二価鉄の重要性が示唆されている。

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大雨は河川を通じて土壌中の有機物を海底へ運び、炭素を固定する役割を持つ。土壌中の有機物は海底の嫌気的環境でバクテリアやメタン生成アーキアによってメタンに変換される。この過程で二酸化炭素は減少し、酸素が増加する。生成されたメタンは海底の低温高圧環境下でメタンハイドレートとなる。つまり、雨は大気中の二酸化炭素濃度調整に寄与していると言える。一方、現代社会では大雨による水害が増加傾向にある。これは大気中の二酸化炭素濃度調整のための雨の役割と関連付けられる可能性があり、今後の水害増加に備えた対策が必要となる。

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肥料の過剰供給による土壌劣化と、それに伴うスギナ繁茂、ひび割れ、保水力低下といった問題を抱えた畑で、マルチムギ導入による土壌改善を試みた事例を紹介。 休ませることのできない畑で、連作と速効性肥料により土壌が悪化し、アルミニウム障害を示唆するスギナが蔓延していた。ネギの秀品率も低下するこの畑で、マルチムギを栽培したところ、スギナが減少し始めた。 マルチムギは背丈が低いためネギ栽培の邪魔にならず、根からアルミニウムとキレート結合する有機酸を分泌する可能性がある。これにより、土壌中のアルミニウムが腐植と結合し、土壌環境が改善されることが期待される。加えて、マルチムギはアザミウマ被害軽減効果も期待できる。

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牛糞堆肥の土壌改良効果を植物ホルモンの視点から考察した記事です。窒素過多による植物の徒長や病害虫発生リスクを指摘し、牛糞堆肥の緩やかな窒素供給が健全な生育を促すと説明しています。特に、植物ホルモンのサイトカイニン、オーキシン、ジベレリンのバランスが重要で、牛糞堆肥は土壌微生物の活性化を通じてこれらのバランスを整え、根の成長、栄養吸収、ストレス耐性を向上させると主張しています。化学肥料の多用は土壌の劣化につながる一方、牛糞堆肥は持続可能な農業に貢献するとして、その価値を再評価しています。

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葉がアントシアニンを蓄積する理由は、主に強い光や低温ストレスから葉を守るためです。アントシアニンは抗酸化物質として活性酸素を除去し、光合成器官の損傷を防ぎます。特に、春の新葉や秋の紅葉でアントシアニンが蓄積されるのは、これらの時期に葉が環境ストレスに晒されやすいからです。 春の新葉は、未成熟な光合成器官を守るため、アントシアニンによって過剰な光エネルギーを吸収・散逸させます。一方、秋の紅葉では、落葉前に窒素などの栄養分を回収する過程で、葉緑体が分解され、光合成能力が低下します。この際に発生する活性酸素から葉を守るため、アントシアニンが蓄積されます。つまり、アントシアニンは植物にとって、環境ストレスから身を守るための重要な防御機構と言えるでしょう。

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バリダマイシンAは、糸状菌の細胞壁合成を阻害する抗生物質農薬で、うどんこ病に高い効果を示す。耐性菌出現リスクが低いとされ、有機JASで使用可能なため注目されている。しかし、うどんこ病菌の細胞壁合成に関わる酵素の遺伝子に変異が生じると抵抗性を獲得してしまう。そこで、バリダマイシンAと他の作用機構を持つ農薬を組み合わせることで、耐性菌出現リスクを低減し、持続的な防除効果を目指す研究が進められている。他の農薬との混合散布やローテーション散布は、うどんこ病の防除において重要な戦略となる。

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スギナはアルミニウム耐性があり、酸性土壌で生育する。根から分泌する有機酸でアルミニウムを無害化し、土壌中のミネラルを回収する。葉の先端の溢泌液には余剰養分が含まれ、土壌に還元される。スギナは自ら生産量は少ないが、有機酸により土壌改良を行い、他の植物の生育を助ける役割を果たしている。その生き様は、繁殖だけでなく、環境への貢献という別の生きる意味を問いかけるようだ。

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家庭菜園の収穫後、突如として繁茂する雑草シロザの生命力に驚嘆する記事です。著者は、シロザが他の植物の生育を阻害するアレロパシー物質を分泌している可能性や、土壌の栄養状態の変化、シロザ自身の高い繁殖力などが繁茂の要因だと推測しています。 特に、シロザの繁殖力の高さに着目し、無数の種子を散布することで次世代への生存戦略を確立している点を指摘しています。また、シロザの栄養価の高さや食用可能性にも触れ、雑草としての側面だけでなく、有用植物としての価値も示唆しています。 最終的に、著者はシロザの旺盛な繁茂力に感銘を受け、自然の力強さを再認識したと結んでいます。

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ペンチオピラドは、ミトコンドリアの電子伝達系を阻害する殺菌剤。コハク酸脱水素酵素（SDH）に作用し、コハク酸からユビキノンへの電子伝達を阻害することで、菌の呼吸を阻害する。この結果、NADHの生成が阻害され、ATP合成が阻害され、菌の生育が抑制される。黒腐れ菌核病対策として土壌pH調整と併用された事例も紹介されている。

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イネ科植物は土壌から吸収したシリカを体内に蓄積し、強度を高める。枯死後、このシリカはプラント・オパールというケイ酸塩鉱物として土壌中に残る。プラント・オパールは土壌の団粒構造形成に重要な役割を果たすと考えられている。特にソルゴーは緑肥として有効で、強靭な根で土壌を破砕し、アルミニウム耐性により根から有機酸を分泌してアルミニウムを無害化する。枯死後はプラント・オパールとなり、活性化したアルミニウムを包み込み、団粒構造形成を促進する可能性がある。

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葉緑素の合成にはマグネシウムが必須だが、鉄も同様に重要である。鉄は葉緑体の形成とクロロフィルの生合成に関与する複数の酵素に必要とされる。鉄欠乏になると、クロロフィル合成が阻害され、葉が黄色くなる「クロロシス」が発生する。これは、マグネシウム欠乏の場合と同様の症状を示すため、両者の区別は難しい。土壌分析や葉分析によって正確な診断が必要となる。 鉄は植物体内で移動しにくいため、新しい葉にクロロシスが現れやすい。これは、古い葉に蓄積された鉄が新しい葉に再利用されにくいことを示唆している。鉄の吸収は土壌pHの影響を受けやすく、アルカリ性土壌では鉄が不溶化し吸収されにくくなる。酸性土壌では鉄が溶解しやすいため、過剰症のリスクもある。適切なpH管理が鉄欠乏を防ぐ鍵となる。

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酸性土壌で問題となるアルミニウム毒性に対し、植物は様々な耐性機構を持つ。岡山大学の研究では、コムギがリンゴ酸輸送体(ALMT)を用いてリンゴ酸を分泌し、アルミニウムをキレート化することで無毒化していることを示している。しかし、全ての植物が同じ機構を持つわけではない。Nature Geneticsに掲載された研究では、ソルガムがクエン酸排出輸送体(MATE)を用いてクエン酸を分泌し、アルミニウムを無毒化していることが明らかになった。このクエン酸によるアルミニウム無毒化は、ソルガムの酸性土壌への適応に大きく貢献していると考えられる。この知見は、酸性土壌での作物栽培に役立つ可能性がある。

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植物体内では、グルタミン酸からGABA（γ-アミノ酪酸）が合成される。GABAは細胞内pHの調節、浸透圧調節、防御物質、シグナル物質など様々な機能を持つ。グルタミン酸からGABAへの変換はプロトン消費反応であるため、細胞質の酸性化時にGABA生成が促進され、pHが上昇する。グルタミン酸は酸性アミノ酸だが、GABAは側鎖のカルボニル基が脱炭酸により除去されるため酸性ではなくなる。この反応とプロトンの消費により細胞内pHが上昇する。GABA生成は細胞内pHの調整機構として機能している。

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植物ホルモン、サイトカイニンはシュートの発生を促進し、根の周辺に窒素系の塩が多いと発根が抑制される。これは、植物が栄養豊富な環境ではシュート形成を優先するためと考えられる。 農業において初期生育の発根は追肥の効果に影響するため、発根抑制は問題となる。慣行農法のNPK計算中心の施肥設計は、水溶性の栄養塩過多になりやすく発根を阻害する可能性がある。牛糞堆肥は塩類集積を引き起こし、特に熟成が進むと硝酸態窒素が増加するため、発根抑制のリスクを高める。 結局、NPK計算に基づく施肥設計は見直しが必要であり、牛糞堆肥の利用は再考を促す。

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植物ホルモンのサリチル酸は、病原菌感染時に植物体内で合成され、免疫応答を誘導するシグナル分子として働く。サリチル酸はフェニルアラニンまたはコリスミ酸から生合成される。病原菌侵入時に増加し、防御機構を活性化する酵素群の合成を促す。また、メチル化により揮発性となり、天敵を誘引したり、近隣植物の免疫を活性化させる可能性も示唆されている。この作用はプラントアクティベーターという農薬にも応用されている。

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植物は乾燥や高塩ストレスといった水ストレスに晒されると、細胞内にプロリンを蓄積する。プロリンは適合溶質として働き、浸透圧を調整することで細胞内の水分を保持する役割を果たす。これは、高塩ストレス時に細胞外への水分の移動を防ぐのに役立つ。このメカニズムは、水ストレスに晒されやすい植物にとって重要な生存戦略と言える。一方、過剰な施肥による高塩ストレス状態は、栽培においても見られる問題であることが示唆されている。

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黒ボク土は、火山灰土壌特有の性質を持ち、農業における評価が二分する土壌です。保水性、排水性、通気性は良好ですが、リン酸固定能が高く、肥料の効きが悪いため、施肥設計が重要となります。また、pHが低く酸性傾向があり、作物の生育に適さない場合も。さらに、有機物含有量が高いため、窒素飢餓や乾土効果による生育阻害も懸念されます。 一方で、団粒構造が発達しやすく、適度な水分と養分を保持できるため、適切な土壌改良と施肥管理を行えば、高品質な農作物の生産も可能です。ただし、黒ボク土の特性を理解し、個々の圃場に合わせた対策が必要不可欠です。

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鳥取砂丘の未熟土壌での栽培は、保水性・保肥性の低さ、強風、高温といった厳しい環境への対策が必要となる。著者は、砂丘地帯の傾斜を利用した雨水貯留、海藻堆肥による土壌改良、風除けのためのヒマワリ栽培、さらにマルチや緑肥の活用で土壌環境の改善に取り組んでいる。 具体的には、傾斜下部に穴を掘り雨水を貯め、乾燥しやすい砂地へ供給。海藻堆肥は保水性向上だけでなく、ミネラル供給源としても機能する。ヒマワリは風除け、緑肥となり、土壌有機物の増加にも貢献。マルチは地温と水分を安定させる。 これらの工夫により、砂丘地帯でも作物を栽培できる可能性を示唆している。しかし、砂丘の不安定な性質、肥料流亡のリスクなど、更なる研究と改善が必要である。

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植物は光合成で得た糖を、繊維質であるセルロースやヘミセルロース、リグニンの合成に利用する。セルロースはグルコースが直鎖状に結合したもので、植物の細胞壁の主成分となる。ヘミセルロースは様々な糖が複雑に結合したもので、セルロース同士を繋ぐ役割を果たす。リグニンはフェノール性化合物が重合したもので、細胞壁を強化する役割を持つ。これらの繊維質が増えることで、土壌の排水性と保水性が向上する。また、土壌中の微生物のエサとなり、土壌の肥沃度向上にも貢献する。つまり、糖は植物の成長に不可欠なだけでなく、土壌環境の改善にも繋がる重要な物質である。

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土壌中のアルミニウムは、腐植物質の分解を抑制する役割を果たします。腐植物質は土壌の肥沃度にとって重要ですが、微生物によって分解されます。アルミニウムイオンは腐植物質と強く結合し、微生物による分解から保護します。この結合は、アルミニウムイオンが腐植物質の表面に吸着したり、腐植物質の内部に入り込んで錯体を形成したりすることで起こります。特に酸性土壌では、アルミニウムイオンの濃度が高いため、この保護作用が顕著になります。結果として、アルミニウムの存在は土壌中の腐植物質の蓄積を促進し、土壌の長期的な肥沃度維持に貢献します。

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年末に焼き魚の骨を土に埋めたら、骨の周りの油分にカビが生えた。カビが繁殖した白い部分が減った箇所を見ると、骨に縦線が入っており、以前観察した土に還りつつある鶏の骨と同じ状態だった。おそらく、油分を分解したカビが有機酸を作り出し、それが骨のリン酸カルシウムを溶かし始めたと考えられる。冬の寒さの中でも、油分があればカビが活動し、骨の分解を進めるようだ。このことから、油分があれば土中のリン酸カルシウムも分解される可能性が考えられる。

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可溶性ケイ酸は植物の成長を促進する効果がある一方で、土壌中でケイ酸がどのような働きをしているかは未解明な部分が多い。ケイ酸は植物に吸収されると、細胞壁に蓄積して物理的強度を高め、病害虫や環境ストレスへの耐性を向上させる。また、ケイ酸は土壌中のアルミニウムと結合し、アルミニウム毒性を軽減する役割も持つ。さらに、ケイ酸はリン酸と鉄の可給性を高める効果も示唆されている。これらの効果は土壌の種類やpH、他の養分との相互作用に影響されるため、更なる研究が必要とされている。

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リン酸欠乏になると、植物の葉は赤や紫に変色することがあります。これはアントシアニンの蓄積によるものですが、なぜリン酸欠乏でアントシアニンが蓄積するのかは完全には解明されていません。記事では、リン酸欠乏が糖の蓄積を招き、それがアントシアニン合成の基質となる可能性や、ストレス応答としてアントシアニンが合成される可能性について考察しています。また、アントシアニンは紫外線吸収や抗酸化作用を持つため、リン酸欠乏による光阻害ストレスからの防御機構として機能している可能性も示唆しています。さらに、リン酸欠乏と紅葉の関連性についても触れ、今後の研究の進展に期待を寄せています。

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養鶏農家からの鶏糞堆肥の成分分析値のばらつきに関する質問に対し、C/N比を熟成度の指標として使い分ける方法を解説。C/N比が低い②はアンモニア態窒素が多く速効性があり稲作向け、C/N比が高い①③は畑作向けと判断できる。また、熟成が進むとリン酸値が減少する傾向がある。鶏糞中のリン酸は、餌由来の有機態リン酸とリン酸カルシウムで、熟成中に分解される。鶏糞使用時は、含まれる炭酸カルシウムとリン酸カルシウムによるカルシウム過多に注意し、石灰の使用は控えるべきである。成分を理解せず土作りに使用するのは避けるべき。

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土壌が固くなると根毛の発生が阻害され、ミネラル吸収が低下し、光合成効率も悪くなり野菜の品質が落ちる。根毛はミネラル吸収に重要な役割を果たし、健全な根の成長は相対的なミネラル吸収量の増加につながる。一方、窒素過多は硝酸態窒素の還元に過剰なエネルギーを費やすことになり、ミネラル吸収や他の重要な代謝プロセスを阻害し、野菜の味を損なう。したがって、美味しい野菜を作るには、土壌を柔らかく保ち根毛の活発な発生を促し、ミネラル吸収を最大化することが重要であり、窒素過多を避ける施肥設計が重要となる。過剰なカルシウム蓄積などのミネラルバランスの崩れにも注意が必要。

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この記事では、植物が持つ繊毛の役割と、その構成成分について考察しています。植物は光合成で生成したグルコースを元にセルロースやデンプンといった多糖類を合成します。セルロースは植物の繊維の主成分であり、グルコースがβ1-6結合で直鎖状に連なった構造をしています。著者は、植物の繊毛もセルロースで構成されていると推測していますが、ケラチンなどのタンパク質の可能性も示唆しています。また、植物にとって糖はアミノ酸合成の原料となる重要な物質であり、アミノ酸はより貴重な資源であると述べています。繊毛の具体的な成分分析は行われていないものの、糖を原料としたセルロースで構成されている可能性が高いと推測しています。

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アジサイの青色発色は土壌pHの低さではなく、アルミニウム量に依存する。市販の青色発色用肥料は、発酵魚粕、硫安、ミョウバンを含む。硫安は強い生理的酸性肥料だが、魚粕でpH低下を抑えていると推測される。ミョウバン（硫酸カリウムアルミニウム）は中性で、アルミニウム供給源となる。つまり、酸性土壌でなくとも、アルミニウムが吸収しやすい形で存在すればアジサイは青くなる。これは、アルミニウム流出の安定しない土壌環境でも青いアジサイが群生する理由を説明できる。

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土壌の酸性化は、植物の生育に悪影響を与える。酸性土壌ではアルミニウムイオンが溶け出し、植物の根に障害を引き起こす。具体的には、根の伸長阻害や養分吸収の阻害が起こり、生育不良につながる。また、土壌pHの低下は、リン酸固定や微量要素欠乏も引き起こす。対策としては、石灰資材の施用によるpH調整が有効である。定期的な土壌診断を行い、適切なpH管理を行うことで、健全な植物生育が可能となる。さらに、酸性雨の影響も考慮し、土壌環境の保全に努める必要がある。

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植物は光合成で得た糖を分解し、クエン酸回路の中間体である有機酸に、硝酸から還元したアミノ基(-NH₂)を付加することでアミノ酸を合成する。グルタミン酸はα-ケトグルタル酸に、アスパラギン酸はオキサロ酢酸に、アラニンはピルビン酸に、それぞれアミノ基が付加されて生成される。グルタミン酸は、アスパラギン酸とアラニンの合成にも関与する重要なアミノ酸である。植物がアミノ酸を直接吸収できれば、硝酸還元と糖分解の過程を省略できる。動物もアミノ基があれば有機酸からアミノ酸を合成できるが、必須アミノ酸は体内で合成できないか、合成量が不足するため、食物から摂取する必要がある。グルタミン酸は旨味成分としても重要である。

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解糖系で生成されたピルビン酸は、ミトコンドリア内でクエン酸回路に入り、電子を放出する。この回路では、ケトグルタル酸など様々な有機酸を経由し、NADH₂⁺の形で電子を取り出す。ケトグルタル酸は植物のアミノ酸合成にも利用される物質である。つまり、植物はクエン酸回路で生成される有機酸をアミノ酸合成にも活用している。そのため、糖をアミノ酸合成に利用する植物にとって、アミノ酸を直接吸収する能力は大きなメリットとなる。

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葉緑体は光合成で水を分解し、電子を取り出す過程で酸素と水素イオン(H⁺)を生成する。電子はNADPHに蓄えられ、後のブドウ糖合成に使われる。一方、H⁺は葉緑体内のATP合成酵素を通過する際に生じるプロトン駆動力によってADPからATPを生成する。このATPは、二酸化炭素からブドウ糖を合成する暗反応で使われ、光合成全体の反応が完結する。つまり、葉緑体は光エネルギーを利用して水を分解し、電子とH⁺からそれぞれNADPHとATPを作り、ブドウ糖合成に必要なエネルギーを自前で供給している。

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植物は光合成の明反応で水から電子を取り出し、NADPHの形で蓄える。暗反応（カルビン・ベンソン回路）では、二酸化炭素からブドウ糖を合成する際に、このNADPHから電子が有機酸に渡される。結果として、ブドウ糖には水由来の電子が蓄えられることになる。生物はエネルギーが必要な時、このブドウ糖を分解することで電子を取り出し利用する。つまり、ブドウ糖は電子の貯蔵形態として機能している。

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光合成の明反応は、光エネルギーを使って水分子を分解し、化学エネルギーを生成する過程です。葉緑体のチラコイド膜上で起こり、光化学系IIと光化学系Iという二つの光化学系が関与します。 まず、光化学系IIにおいて光エネルギーがクロロフィルに吸収され、水が分解されて電子、プロトン（H⁺）、そして酸素が生成されます。電子は電子伝達系を移動する過程でエネルギーを放出し、プロトンはチラコイドルーメンに汲み上げられます。このプロトン濃度勾配を利用してATP合成酵素がATPを合成します。 次に、光化学系Iでは再び光エネルギーがクロロフィルに吸収され、電子が再び励起されます。この電子は最終的にNADP⁺に渡され、NADPHが生成されます。生成されたATPとNADPHは、続く暗反応で二酸化炭素から糖を合成するために利用されます。

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無機肥料の水への溶けやすさは、根の部分の酸の強さ(pKa値)で決まり、値が小さいほど溶けやすい。硫酸＞硝酸＞クエン酸＞炭酸の順。しかしCa²⁺やMg²⁺を含む肥料は、陰イオンとの結合の強さも影響し、硫酸カルシウムより硝酸カルシウムの方が溶けやすい。 水溶性肥料(硫酸塩、硝酸塩、クエン酸塩など)は水に溶けやすいが、く溶性肥料(炭酸塩、リン酸塩など)は水に溶けにくい。しかし、く溶性肥料は根から分泌されるクエン酸などの有機酸によって溶け、ゆっくりと肥効を発揮する。カキガラ石灰などは、このく溶性を活かした緩効性肥料である。

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土壌のCEC測定では酢酸アンモニウムで土壌中のミネラルをアンモニウムと交換する。しかし、硫安（硫酸アンモニウム）のような強酸塩を施肥すると、CEC測定以上のミネラルが交換され、苦土などの養分が溶脱する可能性がある。肥料偽装で革粉の代わりに硫安を使用していた事例では、残留性だけでなくミネラルの効きも弱まり、野菜の品質低下を招いていた可能性がある。つまり、アンモニア態窒素肥料は土壌への影響を考慮し、施肥する必要がある。

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家畜糞（鶏糞など）と魚粕は、どちらも有機肥料だが、植物の窒素吸収形態に違いがある。家畜糞は尿酸や尿素が主体で、植物はこれらをアンモニウムイオンや硝酸イオンに変換してから吸収し、光合成のエネルギーを使ってアミノ酸を合成する。一方、魚粕はタンパク質が主体で、土壌微生物がこれをアミノ酸に分解し、植物はアミノ酸を直接吸収する。そのため、魚粕は光合成エネルギーを節約でき、効率が良い。また、魚粕使用時は液胞に蓄積されるアミノ酸が多いため、作物の食味が向上する傾向がある。

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庭に埋められた魚の骨は、土壌改良に役立つのでしょうか？ この記事では、魚の骨に含まれるリン酸カルシウムが植物の成長に不可欠なリンの供給源となる可能性を探っています。土壌に酸性雨が降ると、リン酸カルシウムは水溶性のリン酸に変化し、植物に吸収されやすくなります。しかし、土壌がアルカリ性の場合、リン酸カルシウムは不溶性のリン酸カルシウムのまま留まり、植物には利用できません。 さらに、土壌中の微生物もリン酸の可溶化に重要な役割を果たします。彼らは有機物を分解する過程で酸を生成し、リン酸カルシウムの溶解を促進します。 つまり、魚の骨を土壌改良に用いる効果は土壌のpHや微生物の活動に大きく左右されるということです。

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発酵鶏糞は、鶏糞を有効利用した肥料で、適切な発酵過程を経ることで良質な肥料となる。生の鶏糞は作物に害があるため、発酵は必須。発酵過程で微生物が有機物を分解し、植物が吸収しやすい形に変換する。これにより、肥料効果が高まり、土壌改良にも役立つ。 具体的な製造過程では、鶏糞に米ぬか、油かす、カニ殻などを混ぜ、水分調整後、切り返しを行いながら約1ヶ月間発酵させる。この間、微生物の活動により温度が上昇し、堆肥化が進む。適切な水分管理と切り返し作業が、良質な発酵鶏糞を作る鍵となる。発酵鶏糞は、化学肥料に比べて肥効が穏やかで持続性があり、土壌の物理性改善にも効果的である。

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米ぬかボカシを施肥すると、土壌中で様々な効果を発揮する。含まれる有機酸塩は速効性肥料として働き、植物にカルシウムやマグネシウムを供給する。さらに、有機酸は土壌中の難溶性リン酸を溶かし、植物に吸収されやすい形にする。ボカシに含まれる微生物は土壌微生物相を豊かにし、植物の生育を促進。デンプンやタンパク質、ビタミンなどの栄養成分も供給される。結果として、根の張りが良くなり、病害抵抗性も向上。生育が促進され、収量や品質の向上につながる。また、土壌構造も改善され、保水性や通気性が向上する効果も期待できる。

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米ぬかボカシを作る際、嫌気発酵が必須であり、密封と適切な水分量が重要です。水分過多だとタンパク質が分解されアンモニアが発生し、有機酸の利点を損ないます。また、密封が不完全だと酸素が入り込み、好気分解により水が生成され、これもアンモニア発生につながります。成功すれば有機酸が豊富になり甘い香りがしますが、失敗するとアンモニア臭が強くなります。適切な水分量と密封により、ピルビン酸や乳酸などの有機酸が豊富に含まれた良質なボカシ肥料を作ることができます。

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米ぬかボカシを作る際、好気発酵と嫌気発酵どちらが良いかという議論があるが、ボカシの特質上、嫌気発酵が適している。ボカシはデンプンを多く含む米ぬかを使用するため、そのまま施肥すると土壌でカビが発生し窒素飢餓を引き起こす。そこで、デンプンを植物が利用しやすい形に変換する必要がある。デンプンは加水分解によりブドウ糖に分解されるが、この反応は好気・嫌気どちらでも起こる。重要なのはブドウ糖の分解過程で、好気条件下では水と二酸化炭素に分解されてしまい肥料としての価値が失われる。一方、嫌気条件下では有機酸に変換され、窒素飢餓を防ぎ、土壌にも有益な効果をもたらす。そのため、米ぬかボカシ作りには嫌気発酵が最適と言える。

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植物は吸収した硝酸態窒素(NO₃⁻)を葉でアンモニウムイオン(NH₄⁺)に還元し、アミノ基(-NH₂)として利用する。このアミノ基は光合成で生成されたケトグルタル酸と結合し、グルタミン酸などのアミノ酸を合成する材料となる。つまり、硝酸態窒素はアミノ酸合成を通してタンパク質などの生体物質を作るのに必要だが、光合成が活発に行われていないと利用されない。

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植物の根は様々な有機酸を土壌へ分泌し、栄養吸収を促進する。主要な有機酸として、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸などが挙げられる。これらの有機酸は、難溶性のリン酸塩や鉄、アルミニウムと錯体を形成し可溶化することで、植物による吸収を可能にする。また、根圏のpHを変化させ、養分の可溶性を調整する役割も持つ。分泌される有機酸の種類と量は植物種や生育環境によって異なり、土壌中の微生物相にも影響を与える。有機酸の分泌は、植物の養分獲得戦略において重要な役割を果たしている。

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完熟発酵鶏糞は火薬臭がすると言われるが、これは火薬の成分である硝酸カリウム（硝石）が含まれるため。硝石は酸化剤として働き、飼料由来のカリウムと反応して生成されると考えられる。ただし、鶏糞全体が硝石ではなく、腐植や炭酸塩なども含まれる。発酵は一次から四次まであり、一次で尿酸がアンモニアに分解、二次〜三次で硝化と糞の分解、四次で熟成する。市販の鶏糞肥料は二次発酵終了時点で販売されることが多く、アンモニア濃度が高い場合があるので、購入時には出所や発酵段階を確認することが重要。

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土壌の老朽化で発生する硫化水素は、硫酸塩還元細菌が有機物を酸化し、硫酸塩を還元することで生じる。生物は電子を必要とするのに、なぜ電子を硫酸塩に渡すのかは不明。 微生物は有機物分解の際、細胞外に酵素を放出し、分解された産物を吸収する。しかし、この過程は非効率で、産物の一部は回収漏れを起こす。この漏れ出た産物が他の生物の栄養源となり、生態系を支えている。さらに、放出された酵素（土壌酵素）は土壌中で活動を続け、新たな物質の分解にも関与する。酵素のタンパク断片は土壌の化学性を高める。このように、微生物の非効率な分解活動が生態系の循環に重要な役割を果たしている。

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乳酸菌は、代謝によって乳酸を生成する細菌の総称。乳酸生成により環境のpHが下がり、他の微生物の生育を阻害することで、病原性微生物への拮抗作用を示す。ヨーグルトや漬物などの発酵食品に利用される。乳酸発酵は、嫌気条件下でブドウ糖などの有機物が分解され乳酸になる過程。漬物やヨーグルトの製造過程は酸素が少なく、乳酸菌にとって好ましい環境。乳酸菌が活発になる条件は、有機物が豊富、酸素が比較的少ない、pHが低い（4～6）。これらの条件下では、乳酸菌由来の抗菌作用が期待できる。乳酸は有機酸の一種。

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水田から硫化水素による腐卵臭がするのは、老朽化水田と呼ばれる現象です。硫酸カルシウムが土壌に蓄積し、水が滞留する環境で硫酸還元細菌が活動することで発生します。通常、露地では降水で硫酸カルシウムは流出しますが、水田は水を溜めるため、特に水の入れ替えが少ないと土壌に残りやすいです。硫酸還元細菌は有機物から電子を取り出し、硫酸カルシウムと反応させて硫化水素を生成します。この現象は近年増加傾向にあり、様々な問題を引き起こしています。

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土壌の保肥力向上には、有機酸が重要である。米ぬか等の有機物を土壌微生物が分解することで有機酸が生成される。微生物自体もタンパク質で構成され、死骸や酵素も分解されてアミノ酸などの有機酸となる。この分解過程でPEON（リン酸緩衝液抽出有機態窒素）と呼ばれる準安定型のタンパク質断片が生じ、これが団粒構造の構成成分となる。つまり、食品残渣を投入し、微生物の活性を高めることで、土壌中の団粒構造が増加し、保肥力や緩衝性が向上する。

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団粒構造の保肥力は、風化で劣化した鉱物ではなく、腐植の有機酸に由来する。腐植の保肥力を高めるには、有機酸の末端にあるカルボキシル基を増やす必要がある。そのためには、デンプン、タンパク質、脂肪が分解されて生成される有機酸を増やすことが重要となる。米ぬかや魚粕などの食品残渣系資材は、これらの成分を豊富に含むため、土壌に投入することで有機酸の生成を促進し、保肥力を向上させる。つまり、団粒構造の形成には、劣化した鉱物だけでなく、食品残渣などの粗大な有機物も重要な材料となる。

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土壌にはpHを中性付近にする緩衝性があり、土中の炭酸塩がpHの低い水を中和する。pHが高い水では、アミノ酸などの等電点を持つ化合物が、周囲のH+イオン量の変化に応じて水素イオンを出し入れし、緩衝性を発揮する。腐植は等電点を持つ化合物を多く含み、保肥力と緩衝性を同時に有する。

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腐植のマイナスの電荷は、有機酸のカルボキシル基から生じます。このマイナス電荷が保肥力を生み、肥料成分の保持につながります。保肥力は鉱物と腐植の両方によって決定されます。栽培時にこれらを適切に混ぜ込むことで、肥料コストを削減できます。さらに、鉱物が劣化しないように、く溶性成分も追加することが重要です。適した資材を選択することで、保肥力を高め、肥料コストを最適化できます。

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酸性になるとアルミニウムが溶け出して有害になるほか、保肥力が低下します。保肥力とは、粘土鉱物や腐植に含まれるマイナスの電荷が、カリウムなどのプラスの肥料成分を吸着して保持することです。 植物が利用するためにこれらの成分を放出するには、根からH+を放出し、これによって交換が行われます。このメカニズムを陽イオン交換と呼び、保肥力を示す指標を陽イオン交換容量（CEC）と呼びます。 粘土鉱物では、粒子間の隙間が保肥力となり、腐植では有機物の表面にマイナスの電荷が生成されて保肥力になります。

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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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く溶性は、根から分泌される有機酸で肥料の石灰が溶けて効く性質のことです。栽培中旬に根からの酸が増えるため、く溶性の肥料はジワジワと効きます。また、炭酸石灰などのく溶性成分は、栽培中に根からの酸で土壌が酸性に傾くのを中和する役割があります。