植物のミカタ

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清水っ粉（米粉）の品質向上を目指し、米の食味向上、特に甘味・旨味と粉の粘性の関係を探る著者は、高品質米産地との共通点から水質の重要性に着目している。栄村や浅川町等の事例から、カリウムよりも鉄やマグネシウム豊富な水質が鍵となる可能性を示唆。仁多米産地周辺のベントナイト鉱山に着目し、海由来のミネラルを含む粘土鉱物が水質に影響を与え、米の食味向上に寄与する仮説を立てている。小滝集落の牛糞施肥はカリウムが少ない土壌で有効だったと推測し、ベントナイトのような粘土鉱物肥料の可能性を探っている。

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ゼオライトは、沸石とも呼ばれる多孔質のアルミノケイ酸塩鉱物で、粘土鉱物のように扱われるが粘土鉱物ではない。凝灰岩などの火山岩が地中に埋没し、100℃程度の熱水と反応することで生成される。イオン交換性や吸着性を持つ。記事では、凝灰岩が熱水変質によってゼオライトや粘土鉱物などに変化する過程が解説され、同じ火山灰でも生成環境によって異なる鉱物が形成されることが示されている。ベントナイト系粘土鉱物肥料の原料である緑色凝灰岩とゼオライトの関連性にも触れられている。

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曽爾高原の広大なススキ草原は、長年にわたり連作されているにも関わらず、障害が発生していない。山焼きの灰が肥料となる以外、特に施肥されていないにも関わらず、ススキは元気に育っている。これは、ススキがエンドファイトによる窒素固定能力を持つこと、そして曽爾高原の地質が関係していると考えられる。流紋岩質の溶結凝灰岩や花崗岩といったカリウムやケイ素を豊富に含む岩石が風化し、ススキの生育に必要な養分を供給している。さらに急な勾配により、風化による養分は流出せず高原に留まる。長期間の連作を可能にする曽爾高原の土壌は、重要な知見の宝庫と言える。

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夜久野高原の宝山火口付近では、独特の赤い土壌が見られる。これは、宝山が鉄分を多く含む火山岩で構成されているためである。風化・浸食によって岩石中の鉄分が酸化し、赤土が形成された。この赤い土は、粘土質で水はけが悪く、植物の生育には適さない。周辺の土壌は黒色だが、これは植物の腐植によるもので、火山灰土壌に腐植が混じった場合に黒くなる。宝山の赤土は、この腐植の影響が少ないため、鉄分の赤色が強く現れている。対照的に、火口から少し離れた場所では、火山灰土壌に腐植が混じることで黒土となっている。このことから、土壌の色は、母岩の種類と腐植の含有量によって変化することがわかる。

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曽爾高原の土壌を理解するため、地形に着目する。曽爾高原は室生火山群に属し、倶留尊山や屏風岩といった柱状節理が見られる。屏風岩は流紋岩質溶結凝灰岩で、倶留尊山も同様の組成と推測される。つまり、ススキが生える土壌は流紋岩質岩石の影響を受けている可能性が高い。さらに、曽爾村の地質は花崗岩や片麻岩を基盤に、室生火山群の溶岩・火山灰が堆積し、浸食によって深い谷が形成された。しかし、曽爾高原の独特な地形の成因は未解明である。

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高温のシリケイトメルト（溶けたケイ酸塩）中では、水は水酸基(OH)や分子水として存在し、ケイ素周りのM-O-M構造と反応する。具体的には、H₂O + M-O-M ⇔ 2M-OH の反応式で表され、水は網目形成イオン(Si, Al)と反応し、OH基を形成する。これは、熱水変質作用で鉱物にOH基が付与される現象と類似している。つまり、温度は大きく異なるが、シリケイトメルトと堆積した珪酸塩鉱物における水の反応には共通点があると考えられる。

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凝灰岩が地下深くに埋没し、熱水変質作用を受けることで粘土鉱物が生成される。熱源の深さや熱水の流動性、水素イオン濃度、温度などが生成される粘土鉱物の種類（スメクタイト、沸石など）に影響する。山陰地方で産出される沸石凝灰岩は土壌改良材として利用される。モンモリロナイトや沸石は、凝灰岩が熱水変質作用を受けた後、地質学的イベントで隆起し地表に出現することで採掘可能になる。これらの粘土鉱物を土壌に投入すると、非アロフェン質の黒ボク土へと変化する可能性がある。

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鉱物の風化と植物の死が、岩石を土壌へと変える過程を解説している。岩石は、風化によって物理的・化学的に分解され、細かい粒子となる。物理的風化は、温度変化や水の凍結などにより岩石が砕ける現象。化学的風化は、水や酸素などが岩石と反応し、組成が変化する現象。生成した粘土鉱物は保水性や保肥性に優れ、植物の生育に適した環境を作る。さらに、植物の死骸は微生物によって分解され、有機物となる。この有機物は土壌に養分を供給し、団粒構造を形成、通気性や保水性を向上させる。つまり、岩石の風化と植物の死骸の分解が土壌生成の重要な要素であり、両者の相互作用が豊かな土壌を育む。

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黒ボク土は、火山灰土壌であり、保水性、通気性、排水性に優れ、リン酸固定が少ないため、肥沃な土壌として認識されている。しかし、窒素供給力が低いという欠点も持つ。黒ボク土壌で窒素飢餓を起こさないためには、堆肥などの有機物施用と適切な土壌管理が必要となる。 記事では、鳥取砂丘の砂質土壌に黒ボク土を客土した圃場での栽培事例を通して、黒ボク土の特性と砂質土壌との比較、土壌改良の難しさについて考察している。黒ボク土は砂質土壌に比べて保水性が高い一方で、窒素供給力が低いことから、窒素飢餓対策が必要となる。また、砂質土壌に黒ボク土を客土しても、水管理の難しさは解消されず、土壌改良は容易ではないことが示唆されている。

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丹波篠山の恐竜化石発掘地周辺の地質について調査した。発掘地は流紋岩質の山を侵食する川の堆積物にあり、白亜紀後期の有馬層群に属する。約9km離れた場所には、7千万年前の火山噴火による流紋岩にできた噴気孔化石が存在する。発掘地の東側は2億5000万年前より古い付加体で、その上に火山噴出物が覆っている構造が確認できた。これは篠山層群が古生代ペルム紀から中生代ジュラ紀の基盤岩類を覆うという地域の地質構造と一致する。これらの情報から、周辺の地層観察で新たな発見が期待できる。

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兵庫県丹波篠山市の川代恐竜街道では、2000年代中盤に大型草食恐竜「丹波竜」の化石が発掘された。この地域は現在も発展段階にあり、恐竜だけでなく地質や植物についても学べる貴重な場所となっている。下滝駅から東へ1.5kmの地点には発掘場所があり、近くには丹波竜の里公園がある。化石発掘地点周辺では、礫岩、砂岩、泥岩と流紋岩質凝灰岩の薄層、そして逆断層を観察できるなど、地質学的に貴重なフィールドとなっている。

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宝塚周辺の造園業が盛んなのは、土壌がマツの栽培に適していたため。マツは土壌が肥えていない、遷移の初期段階に育つ木である。宝塚周辺の地質は流紋岩質や花崗岩質の火成岩由来の真砂土で、粘性が高く腐植をため込みにくい。このため、肥沃な土壌を必要としないマツの生育に適していた。宝塚の人々は土壌の特性を理解し、マツ栽培を発展させ、それが造園業の盛んな地域へと繋がった。海岸線にもマツが多く見られるのは、海岸の砂も風化しにくい性質を持つためである。鳥取砂丘のような未熟土でもマツは生育できる。

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鳥取砂丘の砂は、大部分が石英と長石で構成されており、これは花崗岩の主要構成鉱物と同じです。著者は砂丘で砂を採取し、実体顕微鏡で観察することで、砂粒の形状や色から鉱物種を推定しました。砂粒は全体的に白っぽく、透明感のあるものやピンクがかったものが見られました。透明感のあるものは石英、ピンクがかったものはカリ長石と推定されました。また、砂鉄の存在も確認されました。これらの観察結果から、鳥取砂丘の砂は、中国山地の花崗岩が風化・侵食され、千代川によって運ばれてきたものと推測されます。砂丘で採取した砂は、顕微鏡観察だけでなく、今後、X線回折などで本格的に分析する予定です。

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城ヶ島南部の岩礁では、水平な地層の中に炎のような模様「火炎構造」が見られる。これは、水を含んだ火山灰層の上に砂が堆積し、砂の重みで火山灰が押し上げられて形成された。火山灰層と砂層の境界が炎のように揺らぐ形になる。城ヶ島は、様々な堆積物が流れ込み、地形変化も激しかったため、狭い範囲で多様な地質現象を観察できる貴重な場所となっている。

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煉瓦とは、粘土、頁岩、泥を焼いたり圧縮して作る建築材料で、通常赤茶色の直方体。色は土中の鉄分に由来する。頁岩は堆積岩の一種で、圧力により固く、水平方向に割れやすい。煉瓦の主原料は泥と考えられる。白っぽい煉瓦は鉄分が少ないため、流紋岩質凝灰岩由来の泥岩などが使われている可能性がある。産業や栽培は鉱物資源に依存しており、煉瓦はその一例である。

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関西圏では、火山活動が少なく、黒ボク土は主に2:1型粘土鉱物が主体で、アロフェン質の黒ボク土に比べてアルミニウム障害が発生しにくい特徴があります。 一方、アロフェン質黒ボク土は火山灰の影響を強く受け、アルミニウム障害のリスクが高いです。 関西圏では、歴史的に黒ボク土での栽培が比較的容易であったため、「黒ボク土は良い土」というイメージが広まったと考えられます。 しかし、黒ボク土の性質は地域によって異なり、一概に「良い土」とは言えません。

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グリーンタフは、緑色凝灰岩とも呼ばれる火山灰が堆積した凝灰岩で、土壌改良材として注目されている。多孔質で軽石を含むため、シラスに似た土壌を作ると考えられる。二酸化ケイ素を多く含み、微生物の増殖に適した環境を作るが、土壌への有効成分供給については更なる検証が必要である。重粘土質の土壌改良に有効とされるが、粗大有機物や木炭なども同様の効果を持つため、グリーンタフの採掘のしやすさが利点となる可能性がある。効果は二酸化ケイ素含有量に左右される。

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園芸用の軽石（日向石）の正体について考察している。Wikipediaによると、軽石は火山砕屑物で、淡色で多孔質。黒っぽいものはスコリアと呼ばれる。どちらもマグマ中の揮発成分の発泡で多孔質になるが、軽石は流紋岩質〜安山岩質由来で、スコリアに比べ鉄が少なくケイ素が多い。このため、軽石は土壌の養分や化学性に影響を与えにくく、鉢植え栽培に適している。