植物のミカタ

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スギナだらけの畑で、スイバがスギナを押しのけるように成長している様子が観察された。スイバの根にはタンニンが豊富に含まれており、腐植酸へと変化することで、土壌劣化の原因となる水酸化アルミニウムを無害化する効果が期待される。スイバは土壌を改善する役割を担っているように見えるが、雑草としてすぐに除草される可能性が高い。

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猛暑日が続く中、稲作における中干しの意義を再検討する必要がある。高温は光合成の低下や活性酸素の増加につながり、葉の寿命に悪影響を与える。中干しは発根促進効果がある一方、高温時に葉温上昇を招く可能性もある。レンゲ栽培田では中干しによるひび割れがないにも関わらず、高温に耐えているように見える。ケイ酸質肥料は高温時の光合成を改善し、特に中干し後の幼穂形成期に吸収量が増加する。ケイ酸吸収が少ないと気孔の開きが悪くなり、葉温上昇につながる。また、珪藻等の微細藻類の殻は、植物が吸収しやすいシリカの形になりやすい可能性がある。

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土壌分析の結果pHが中性でもスギナが繁茂する理由を、アルミナ含有鉱物の風化に着目して解説しています。スギナ生育の鍵は土壌pHの酸性度ではなく、水酸化アルミニウムの存在です。アルミナ含有鉱物は風化により水酸化アルミニウムを放出しますが、これは酸性条件下だけでなく、CECの低い土壌でも発生します。CECが低いと土壌中の有機物や特定の粘土鉱物が不足し、酸が発生しても中和されにくいため、粘土鉱物が分解され水酸化アルミニウムが溶出します。同時に石灰が土壌pHを中和するため、pH測定値は中性でもスギナは繁茂可能です。対照的にCECの高い土壌では、腐植などが有機物を保護し、粘土鉱物の分解とアルミニウム溶出を抑えます。つまり、pHだけでなくCECや土壌組成を総合的に判断する必要があるということです。

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ブログ記事は、落ち葉が腐葉土になる過程と土壌の形成メカニズムを解説しています。落ち葉に含まれるポリフェノールは、酸化重合により吸着性や保肥力を持つフミン物質へと変化。一方、土壌中の粘土鉱物に含まれるアルミニウムは、強力な結合力を発揮します。本記事では、このポリフェノールの吸着性とアルミニウムの結合力という二つの作用が連携することで、土壌がより豊かに形成されていく過程を詳細に説明。土壌の複雑な構造への理解を深める内容となっています。

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スギナは酸性土壌を好み、活性アルミナが溶出し他の植物の生育を阻害するような環境でも繁茂する。これはスギナがケイ酸を多く吸収する性質と関係している可能性がある。酸性土壌ではケイ酸イオンも溶出しやすく、スギナはこれを利用していると考えられる。イネ科植物もケイ素を多く蓄積することで知られており、スギナも同様にケイ酸を吸収することで酸性土壌への適応を可能にしているかもしれない。また、スギナ茶を飲んだ経験や、土壌の酸性度に関する考察も述べられている。

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露地ネギの畝間に緑肥マルチムギを導入したところ、ひび割れ多発土壌が改善し、ネギの生育も向上した。ひび割れの原因は腐植不足と水溶性成分蓄積(高EC)だが、マルチムギはこれらの問題を解決する。マルチムギは活性アルミナを無害化し、養分を吸収、土壌を柔らかくして排水性を向上させる。これにより、作物の発根が促進され、高EC土壌でも生育が可能になる。マルチムギとの養分競合も、基肥を発根促進に特化し、NPKを追肥で施すことで回避できる。結果として、発根量の増加は微量要素の吸収を促し、病害虫への抵抗性向上に繋がる。

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苦土（マグネシウム）は植物の生育に必須で、葉緑素の構成要素やリン酸吸収を助ける役割を持つ。土壌中の苦土は、粘土鉱物や腐植に吸着された交換性苦土として存在し、植物はこれを利用する。しかし、火山灰土壌では交換性苦土が少なく、リン酸過剰やカリウム過剰によって苦土欠乏症が発生しやすい。土壌分析で交換性苦土が1.5cmol/kg以下なら欠乏の注意が必要。対策として、苦土肥料の施用が有効だが、土壌pHや他の養分とのバランスも考慮する必要がある。特に、リン酸とカリウムは苦土の吸収を阻害するため、過剰施用は避けるべき。苦土欠乏は葉脈間が黄化するなどの症状で現れるため、早期発見と適切な対応が重要。

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植物は土壌中からケイ酸を吸収し、強度を高める。吸収の形態はSi(OH)4で、これはオルトケイ酸(H4SiO4)が溶解した形である。オルトケイ酸はかんらん石などの鉱物に含まれ、苦鉄質地質の地域ではイネの倒伏が少ない事例と関連付けられる。一方、二酸化ケイ素(シリカ)の溶解による吸収は限定的と考えられる。ケイ酸塩からの吸収は、酸による反応が推測されるが、詳細は不明。可溶性ケイ酸はアルミニウム障害も軽減する効果を持つ。つまり、イネのケイ酸吸収は、土壌中の鉱物組成、特にかんらん石の存在と関連し、可溶性ケイ酸の形で吸収されることで、植物の強度向上に寄与する。

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粘土鉱物の保肥力向上に寄与する同型置換について解説。Si四面体やAl八面体構造において、Si⁴⁺がAl³⁺、Al³⁺がMg²⁺などに置換されることで、全体が負に帯電する。この負電荷が養分を引き付けるため、保肥力が高まる。置換されたAl³⁺は水と反応し、水酸化アルミニウムAl(OH)₃とH⁺を生成する。この水酸化アルミニウムは、正長石からカオリナイト(1:1型)が形成される過程にも関与する。同型置換は粘土鉱物の風化過程で発生し、2:1型から1:1型への変質にも関連している。

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ボーキサイトは、酸化アルミニウムを主成分とする鉱物で、ラテライトという土壌が岩化したものである。ギブス石など複数の鉱物の混合物であり、水酸化アルミニウムを含むため、土壌pHによっては水に溶け出す。溶出したアルミニウムは植物の生育に悪影響を与えるが、土壌中の珪酸と結合し白色粘土となる。ヤンゴンの赤い土に白いものが多く見られたのは、ボーキサイト由来のアルミニウムと珪酸の反応による可能性がある。ボーキサイトの多い花崗岩地帯は宝石の産地となる一方、アルミニウム溶脱の影響で農業には適さない可能性がある。

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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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アジサイは梅雨の時期に美しく咲き、鮮やかな青色は土壌中のアルミニウムに由来する。雨は二酸化炭素を吸収し炭酸水となり、土壌の鉱物を溶かす。その過程で水酸化アルミニウムが放出され、梅雨の時期に土壌中に蓄積される。アジサイはアルミニウムを吸収し、青色色素を生成する。装飾花には生殖機能や光合成機能がないため、アルミニウムを蓄積することで、葉が動物に食べられるのを防ぎ、光合成効率を高めている可能性が考えられる。

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ケイ酸肥料はイネ科作物に良いだけでなく、土壌改良にも大きな可能性を秘めている。長石の風化過程でカリウムと共に生成されるケイ酸は、同時に発生する水酸化アルミニウムと反応し、カオリナイトという粘土鉱物を形成する。水酸化アルミニウムは土壌酸性化で溶脱し、植物の根に障害を与える有害物質である。つまり、ケイ酸を投入することで、この有害なアルミニウムを無害な粘土へと変化させ、土壌の保肥力・保水力を向上させることができる。スギナ繁茂地のようなアルミニウム障害の畑では、特にケイ酸投入による土壌改良効果が期待できる。

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硫酸アンモニウムが生理的酸性肥料である理由は、アンモニウムイオンの植物吸収と土壌反応にある。アンモニウムイオン(NH₄⁺)が植物に吸収されると、残った硫酸イオン(SO₄²⁻)が土壌中で反応し、水素イオンを放出することで土壌を酸性化させる。一方で、アンモニウムイオンは土壌のCECにも吸着し、その際に水素イオンを遊離させることで酸性化に寄与する可能性も示唆されている。単純な強酸と弱塩基の塩だから酸性という説明だけでなく、植物の吸収と土壌反応、CECとの相互作用も土壌酸性化に関わっている。