植物のミカタ

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本記事では、化学構造である「アミド」と「イミド」について解説しています。石灰窒素から生成されるシアナミドが「アミド型」、溶液中で平衡状態にあるカルボジイミドが「イミド型」と呼ばれる背景を深掘り。アミドは-CO-N-、イミドは-CO-NH-CO-結合を指しますが、シアナミドやカルボジイミドは酸素が欠けるものの便宜上その型として扱われます。特にカルボジイミドは不安定で極少量です。関連するアミンにも触れ、カルシウムシアナミドが水中で分解後、シアナミドは窒素肥料、カルボジイミドは農薬としての作用を持つ可能性を提示しています。

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米ぬか嫌気ボカシ肥の発酵過程に、使用済み使い捨てカイロを添加した場合の影響を考察する記事です。カイロに含まれる酸化鉄(Ⅲ)は、メイラード反応による褐色物質の増加や、メラノイジンとの結合を通じて発酵に寄与する可能性が指摘されます。 特に、嫌気ボカシ肥の酸性環境下で、鉄還元細菌により酸化鉄(Ⅲ)が酸化鉄(Ⅱ)へ還元されるメカニズムを解説。還元された酸化鉄(Ⅱ)は、クエン酸などの有機酸やメラノイジンと反応し、鉄イオンを生成すると推測されています。今後は、メラノイジンのレダクトンと酸化鉄(Ⅱ)の反応が注目されます。

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本記事では、焼きミョウバンが持つ消臭作用、特にアンモニアへの効果を化学的に解説します。焼きミョウバンはミョウバンを加熱して水分を抜いたもので、少量で効果が高いとされます。アルカリ性の悪臭物質であるアンモニアは、酸性を示す焼きミョウバン水と反応。アルミニウムイオンにより水酸化アルミニウムとして沈殿し、硫酸イオンとは硫酸アンモニウムの塩を形成することで、アンモニアを無臭化し固定します。米ぬか嫌気ボカシ肥への応用も考察。悪臭対策には有効ですが、生成される硫酸アンモニウムは即効性の窒素肥料であるため、ボカシ肥の肥効を変化させる可能性についても触れています。

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人工ゼオライトは石炭灰をアルカリ溶液で処理して生成されますが、本記事ではその農業利用の可能性と課題を深掘りしています。水酸化ナトリウムによる処理のため、人工ゼオライトは負電荷部位がナトリウムイオンで飽和しており、多用すると植物にクロロシスやネクロシスといったナトリウム過剰症を引き起こすリスクが指摘されています。市販の農業用ゼオライトがカルシウム型であるのに対し、人工ゼオライトにおけるナトリウム過剰症の解消は困難と筆者は考察。このことから、ゼオライトの飽和陽イオンの種類が農業利用において極めて重要であるという学びが得られたと結んでいます。

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家畜排泄物のメタン発酵消化液中のリン酸が少ないことから、リン酸カルシウムとして沈殿したと推測されていた。しかし生成AI（Gemini）は、腐植質化合物とカルシウムが結合してコロイド状の複合体を形成し、沈殿を防ぐ可能性を指摘した。このことから、通常沈殿しやすいカルシウムなどの金属も、コロイド化によって消化液中に残り得ることが示唆される。消化液中の成分挙動において、腐植質によるコロイド形成が重要な役割を果たす可能性が浮上した。

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家畜排泄物と食品残渣のメタン発酵により生成される消化液は、タンパク質分解で生じるアンモニウムイオン（NH4+）を豊富に含む。リン酸については、家畜糞中の貯蔵性リン酸であるフィチン酸が発酵過程でオルトリン酸に変化し、消化液へ移行する。オルトリン酸は微生物に利用されるが、最終的には水溶性のリン酸アンモニウム（リン安）として消化液中に存在する。これは即効性のリン酸源となる。消化液中にカルシウムイオンが存在すると、難溶性のリン酸カルシウムとして沈殿する可能性もあるが、主要なリン酸の形態はリン酸アンモニウムである。

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家畜排泄物のメタン発酵では、水溶性食物繊維のペクチンに注目。ペクチンは嫌気発酵でガラクツロン酸から酪酸等の短鎖脂肪酸、酢酸へと分解され、最終的にメタン・水素・二酸化炭素に変化する。この過程で生成される有機酸によりpHが低下し、炭酸石灰やリン酸石灰のイオン化を促進。ペクチンは大半が有機酸やガスに変化すると考えられる。

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軽石の化学的風化における酸の作用を検証するため、ブナ科の落葉からタンニンを含む褐色液体を抽出し、軽石を3日間浸漬した。液体を拭き取った結果、微細な小石が脱落し、軽石表面には多数の穴が観察された。これは落葉抽出液、つまりタンニンによる酸の作用で風化が進んだ可能性を示唆する。しかし、更なる検証が必要であり、現段階では断定的な結論は避ける。

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乾燥オカラを使ったお菓子をきっかけに、オカラの低い利用率に注目。栄養価の高いオカラは堆肥に最適だが、水分が多く腐りやすい点が課題。EFポリマーで水分調整を試みたが、購入した乾燥オカラは既に十分脱水されていた。豆腐製造には排水処理施設が必要で、オカラ処理もその一環。良質な堆肥になる可能性を秘めたオカラが活用されていない現状に課題を感じている。

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EFポリマーにラーメンのスープを吸収させる実験を行った。水に比べ吸収速度は遅く、30分後ではあまり変化が見られなかったが、3時間後にはスープを吸収し膨張していた。ラーメンのスープに含まれるタンパク質、脂質、ビタミン、ミネラル等の成分を吸収したEFポリマーは、他の食品残渣と混ぜ、堆肥化の難しい有機物の発酵促進に活用できる可能性がある。廃液処理に使用されるアクリル酸系ポリマーは分解されにくいため土壌混入は避けたいが、同様の機能を持つEFポリマーは土壌利用においても有用性が高い。

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吸水済みのEFポリマーの再利用について検証した。吸水ポリマーを植物性有機物と混ぜると、有機物を吸着し塊になる。これは粘土質土壌への施用時と似た状態だが、吸水前のポリマーほどの細かさにはならないため、土壌への直接施用は効果が薄い。しかし、事前に高カロリー化合物や微量要素を吸水させたポリマーを有機物と混ぜることで、養分を供給し堆肥化を促進する効果は期待できる。つまり、吸水ポリマーは土壌改良材としてではなく、堆肥化促進剤として活用できる可能性がある。

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EFポリマーは、食品残渣の堆肥化を促進する可能性がある。食品残渣に含まれる余剰水分を吸収し、腐敗を抑制する効果が期待される。実験では、濃度の濃い紅茶溶液にEFポリマーを添加した結果、溶液が吸収されることが確認された。このことから、EFポリマーは濃度の高い溶液にも有効であることが示唆された。ラーメンの残ったスープのような高カロリーの廃液も、EFポリマーで吸収し、油分を堆肥化の際の微生物のカロリー源として活用できる可能性がある。これにより、下水への負担軽減にも繋がる可能性がある。費用対効果については更なる検討が必要である。

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緑茶の緑色は葉緑素だが、紅茶の茶葉の褐色はフィオフィチンによる。フィオフィチンは、葉緑素の中心にあるマグネシウムが水素に置き換わることで生成される。マグネシウムの喪失により、緑色から褐色に変化する。紅茶の発酵過程でこの変化が起こる。つまり、紅茶の褐色は、変質した葉緑素であるフィオフィチン由来の色である。抽出された紅茶の溶液にもフィオフィチンが含まれる可能性が高い。

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キノンはケトンと類似の性質を持つカルボニル基を持ち、腐植形成に重要な役割を果たす。カルボニル基の炭素は酸素より電気陰性度が低いためδ+に荷電し、求核剤の攻撃を受けやすい。例えば、アセトンは水と反応し、水和反応を起こす。この反応では、水のOH-がカルボニル炭素に付加し、プロパン-2,2-ジオールが生成される。この求核付加反応はキノンの反応性を理解する上で重要な要素となる。

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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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腐植酸生成の鍵となる酒石酸とポリフェノールに着目し、ワイン粕を用いた堆肥製造の可能性を探っている。ワイン熟成過程で生じる酒石酸と、ブドウ果皮に豊富なポリフェノールが、ワイン粕中に共存するため、良質な腐植酸生成の材料として期待できる。ワイン粕は家畜飼料にも利用されるが、豚糞由来の堆肥は他の成分を含むため、純粋なワイン粕堆肥の製造が望ましい。

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腐植酸、特にフルボ酸のアルカリ溶液への溶解性について解説している。フルボ酸は、陰イオン化、静電気的反発、水和作用を経て溶解する。陰イオン化は、フルボ酸のカルボキシル基とフェノール性ヒドロキシル基が水酸化物イオンと反応することで起こる。フェノール性ヒドロキシル基はベンゼン環に結合したヒドロキシル基で、水素イオンを放出しやすい。カルボキシル基はモノリグノールやポリフェノールには含まれないが、フミン酸の構造には酒石酸などのカルボン酸が組み込まれており、これがアルカリ溶液への溶解性に関与すると考えられる。良質な堆肥を作るには、ポリフェノールやモノリグノール由来の腐植物質にカルボン酸を多く付与する必要がある。

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腐植酸は、フミン酸、フルボ酸、ヒューミンに分類される。フルボ酸は酸性・アルカリ性溶液に溶け、植物生育促進効果が高い。これは、カルボキシル基やフェノール性ヒドロキシ基のプロトン化、および金属イオンとのキレート錯体形成による。フルボ酸はヒドロキシ基(-OH)豊富なタンニン由来でキレート作用を持つ構造が多い一方、フミン酸はメトキシ基(-OCH3)を持つリグニン由来でキレート作用が少ない構造が多いと推測される。

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ホウ砂を水に溶かすとホウ酸B(OH)₃になる。ホウ酸は糖のような多価アルコールと錯体を形成する。この錯体はキレート結合ではなく、ホウ酸が糖のヒドロキシ基と結合した構造を持つ。糖は生物にとって必須だが、ホウ酸と錯体を作ると生理反応が阻害されるため、ホウ酸は殺虫剤などに利用される。

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小学生の息子がスライム作りに使うホウ砂について調べている。ホウ砂(Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O)は水に溶けると四ホウ酸イオン(B₄O₇²⁻)を生じ、これが加水分解してホウ酸(H₃BO₃)になる。更にホウ酸は水と反応し、B(OH)₄⁻と平衡状態になる。水溶液はOH⁻の生成によりアルカリ性になる。スライム作りにおいて重要なのは四ホウ酸イオンの加水分解だが、詳細は後述。

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アスコルビン酸(ビタミンC)は、デヒドロアスコルビン酸に酸化される過程で還元剤として働く。酸化の際、アスコルビン酸は2つのプロトン(水素イオン)と電子を放出し、これが他の物質を還元する。プロトンの放出により溶液は酸性になる。つまり、アスコルビン酸は自身を酸化することで、他の物質を還元する能力を持つ。

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鉄の炭素量の違いで銑鉄、鋼、錬鉄と呼び名が変わる。銑鉄は炭素含有量が高く、酸と反応しやすい。塩化鉄(Ⅱ)製造では、鉄（おそらく銑鉄に近いもの）に塩酸を反応させる。反応式は Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ 。生成した塩化鉄(Ⅱ)水溶液に水酸化ナトリウムを加えると、水酸化鉄(Ⅱ)が沈殿する。反応式は FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + 2NaCl。つまり、水酸化鉄(Ⅱ)は鉄、塩酸、水酸化ナトリウムから製造可能。

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没食子インクの原料である没食子酸は、コーヒー酸から2つの経路で合成されます。一つは、コーヒー酸の炭素鎖が短くなってプロトカテク酸になった後、ベンゼン環にヒドロキシ基が付与される経路。もう一つは、先にヒドロキシ基が付与された後、炭素鎖が短くなる経路です。没食子酸はヒドロキシ基を3つも持つため強い還元性を示し、鉄粉を加えると紫褐色や黒褐色の没食子インクになります。これは古典インクとして今も使われています。

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かんらん石は風化により、2価鉄が溶け出して水酸化鉄に変化する。また、ケイ酸も溶出し、重合して粘土鉱物に近づく。一次鉱物のかんらん石は二次鉱物として緑泥石を経てバーミキュライトになる。この反応では、かんらん石のアルミニウム以外の成分が溶脱し、ケイ酸は重合して粘土鉱物の形成に関与する。

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ケイ酸は、ケイ素と酸素で構成され、自然界では主に二酸化ケイ素(SiO2)の形で存在する。水に極わずか溶け、モノケイ酸として植物の根から吸収される。 しかし、中性から弱酸性の溶液では、モノケイ酸同士が重合して大きな構造を形成する。この重合の仕方は、単鎖だけでなく複鎖など、多様な形をとる。 造岩鉱物は、岩石を構成する鉱物で、ケイ酸を含有するものが多い。熱水やアルカリ性の環境では、ケイ酸塩が溶けやすくなる。

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農業用直管パイプに含まれる酸化チタンの作物への影響について、酸化チタン溶液を葉面散布し紫外線を照射する実験が行われました。結果は、酸化チタンは作物の全身獲得抵抗性を誘導しませんでしたが、紫外線から身を守るフラボノイドの前駆体の発現量増加が見られました。フラボノイドは植物にとって有益な物質であるため、直管パイプのサビの粉を散布しても作物への悪影響は少なく、むしろ良い影響がある可能性も示唆されました。

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鮭のアスタキサンチンは、ルテインより極性が高くヒトへの吸収率が低いと考えられますが、実際には吸収されています。油性溶液にする等、吸収率を高める調理法が関係している可能性があります。もしそうであれば、オレンジのビオラキサンチンの吸収率も、調理法によって高まるかもしれません。

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ミカン栽培の上級者は、良いミカンができる土地には青い石（結晶片岩）が多いことに気づき、土壌と母岩の関係に関心を寄せている。 しかし、素人が岩石を見分けるのは難しく、良い図鑑が求められていた。 「くらべてわかる岩石」は、似た岩石の見分け方が豊富で、結晶片岩も多数掲載。栽培技術向上に役立つこと間違いなし。 土壌の物理的特性を理解するには、岩石を構成する鉱物の化学的性質を解説した書籍も必要となる。

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苦味や渋みの原因となるタンニンは、植物由来のポリフェノールの一種で、渋柿やお茶、コーヒー、ワインなどに含まれています。タンニンは、口の中で唾液中のタンパク質と結合し、凝固させることで渋みを感じさせます。 タンニンの効果としては、抗酸化作用、抗菌作用、消臭効果などがあり、健康に良いとされています。しかし、過剰に摂取すると、鉄分の吸収を阻害したり、便秘を引き起こす可能性があります。 タンニンは、お茶やワインの熟成にも関与しており、時間の経過とともに変化することで、味わいをまろやかにしたり、香りを複雑にしたりします。

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速効性リン酸肥料として知られるリン酸アンモニウム（燐安）は、リン酸とアンモニアの反応で製造されます。しかし、原料のリン鉱石からリン酸を抽出する過程で硫酸を使用するため、燐安には硫酸石灰（石膏）などの不純物が含まれます。 リン酸は土壌中で安定化しやすく過剰になりやすい性質を持つ上、燐安を用いると意図せず石灰も蓄積するため注意が必要です。土壌中のリン酸過剰は病気発生リスクを高めるため、施肥設計は慎重に行うべきです。

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土壌分析におけるカリウム測定は、炎光光度法という方法が用いられます。 まず土壌から不純物を除去した溶液を作成し、そこにガス炎を当てます。カリウムは炎色反応によって淡紫色の炎を発し、その炎の波長を炎光光度計で測定します。 炎光光度計は、炎の光を電気信号に変換することで、カリウム濃度を数値化します。このように、炎色反応を利用することで、土壌中のカリウム量を正確に測定することができます。

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ネギの連作障害対策で注目すべきは、BB肥料（特に硫黄コーティング肥料）の多用です。硫黄コーティング肥料は、土壌中で硫酸イオンを生成し、過剰になると硫化水素が発生、土壌を老朽化させます。これは水田だけでなく畑作でも深刻な問題で、鉄分の無効化など作物生育に悪影響を及ぼします。硫酸イオンの残留性は高いため、BB肥料の使用は土壌の状態を見極め、過剰な使用は避けるべきです。

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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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レタス収穫後の畝をそのまま活用し、マルチも剥がさずにサツマイモを栽培すると高品質なものができるという話。レタスは肥料が少なくても育ち、梅雨前に収穫が終わるため、肥料をあまり必要とせず、梅雨時の植え付けに適したサツマイモとの相性は抜群。 疑問点は、カリウム豊富とされるサツマイモが、肥料を抑えた場合どこからカリウムを得るのかということ。著者は、レタスが土壌中のカリウムを吸収しやすい形に変えているのではないかと推測。レタスの原種であるトゲチシャは、舗装道路の隙間でも育つほど土壌の金属系養分を吸収する力が強いと考えられるため。

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AD変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する電子回路です。温度センサーの場合、温度変化によって生じる電圧変化などのアナログ信号をAD変換器でデジタル信号に変換します。 デジタル信号は、コンピュータなどのデジタル回路で処理しやすい形式です。AD変換器の性能は、分解能と変換速度で決まります。分解能は、変換可能な最小の電圧変化を表し、変換速度は、1秒間に変換できる回数です。 温度センサーの用途に応じて、適切な分解能と変換速度を持つAD変換器を選択する必要があります。近年は、高分解能、高速変換、低消費電力などの特徴を持つAD変換器が登場し、様々な分野で活用されています。

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本記事は、静電容量式液面計が水と空気の電気抵抗差を利用して水位を測る原理を説明しています。水道水に塩を溶かして導電性を高める実験を実施したところ、液面計の出力結果が500前後から590前後へ上昇。溶液の導電性が測定結果に影響を与えることが明確になりました。この結果を踏まえ、イオン濃度が一定でない田の水位測定には、この種のセンサーが不向きであると結論付けています。

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水位センサーの一種である液面計の一種、静電容量式について解説されています。静電容量式は、物質の誘電率の違いを利用して水位を測定します。水は不純物を含むと誘電率が変化するため、測定値に影響が出ます。記事では、実際に使用しているセンサーが静電容量式かどうかを確かめるために、測定中に塩を溶かして値の変化を見る実験を提案しています。しかし、センサーの構造上、水と空気の測定を区別しているようには見えないため、他の測定方法の可能性も示唆しています。

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ヨトウガ対策として、植物ホルモンに着目したアプローチが注目されています。ヨトウガの幼虫は植物を食害しますが、植物は防御機構としてジャスモン酸というホルモンを分泌します。しかし、ヨトウガは巧みにジャスモン酸の働きを抑制し、食害を続けます。そこで、ジャスモン酸の働きを強化したり、ヨトウガによる抑制を防ぐことで、植物の防御反応を高める方法が研究されています。この方法により、農薬の使用量削減などが期待されています。

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この記事は、PH4502C pHメーターのpH計算方法を解説しています。まず、起電力とpHの関係式を求めるために、既知のpH値と対応する起電力値から係数と定数を算出します。次に、ADCを用いる場合の計算式を導出し、ADCのビット数とpHの関係式を確立します。最終的に、任意のADCビット数に対して、ADC出力値からpH値を計算する式を提示しています。ただし、精度の高い測定には電圧計を用いたキャリブレーションが必要であると結論付けています。

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このブログ記事は、BBC Micro:bitの内蔵AD変換機能を用いてpHメーターのアナログ値を読み取る実験について解説しています。筆者は、専用のAD変換器が届く前に、Micro:bitのP0/P1ピンがアナログ値の読み込みに対応することを発見し、これを活用。pHメーターをMicro:bitに接続し、MakeCodeでアナログ値をディスプレイに表示するプログラムを作成しました。 実験では、水道水で748、重曹水で916のアナログ値を取得。重曹水がアルカリ性であることから、測定値の傾向が妥当であることを確認し、アナログ値の読み取りに成功しました。今後はpHメーター出力値とMicro:bitのAD変換の詳細調査が課題としつつも、pH値に応じた自動制御（例：サーボモータでの溶液調整）への応用可能性に大きな期待を寄せています。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。 ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。 pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。 この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。 筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。 記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。 そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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牛糞堆肥は土壌改良に有効だが、施用量や方法を誤ると弊害が生じる。未熟な牛糞堆肥はアンモニアガス害で植物を枯らし、土壌中の酸素を奪う。また、牛糞堆肥に含まれる窒素過多は硝酸態窒素の流出による地下水汚染、生育障害、軟弱徒長を引き起こす。さらに、過剰な塩類集積はEC値の上昇を招き、生育阻害や養分吸収阻害につながる。適切な施用量を守り、完熟堆肥を使用する、土壌分析に基づいた施肥設計を行うなどの対策が必要である。加えて、牛糞堆肥はリン酸、カリウムなどの養分過多にも繋がり、土壌バランスを崩す可能性もあるため、注意深い施用が求められる。

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ハウス栽培では、軽微な鉄欠乏が問題となる。キレート鉄を用いることで灌注でも鉄欠乏を回避できるが、マンガンの欠乏は防げない。マンガンは光合成に必須の要素であるため、欠乏を防ぐ必要がある。キレートマンガンも存在するが、土壌環境を整えることが重要となる。具体的には、クエン酸散布による定期的な除塩が有効だ。クエン酸は土壌中の塩類を除去する効果があるが、酸であるため土壌劣化につながる可能性もあるため、客土も必要となる。これらの対策はトマトやイチゴだけでなく、ハウス栽培するすべての作物に当てはまる。葉色が濃くなることは、窒素過多や微量要素欠乏を示唆し、光合成効率の低下や収量減少につながるため注意が必要である。

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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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レンゲの開花を促すには、窒素過多に注意しリン酸を適切に施肥する必要がある。窒素過多は開花抑制と茎葉の徒長を引き起こすため、土壌の窒素量を把握し、過剰な窒素肥料は避ける。一方、リン酸は花芽形成に必須であり、不足すると開花が遅延または停止する。土壌診断に基づき、リン酸が不足している場合はリン酸肥料を施用することで、レンゲの順調な生育と開花を促進できる。

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ヤシャブシは、マツ科、ブナ科と並んでキノコと共生するカバノキ科の樹木。撹乱された土地にいち早く生育し、土壌の養分を吸収する菌根菌と共生するだけでなく、窒素固定細菌とも共生することで空気中の窒素をアンモニアとして取り込む能力を持つ。ハンノキイグチのようなイグチ科のキノコが生えることが報告されている他、原木栽培にも利用される。しかし、花粉はスギよりもアレルギーを引き起こしやすいという欠点もある。土壌改善、キノコ栽培に有用な一方、花粉症対策が必要な樹木と言える。

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アジサイの花弁の色は、アントシアニジンという色素の構造、特にB環の水酸基の数に影響される。水酸基が少ないペラルゴニジンは橙色、水酸基が増えるにつれペオニジン、シアニジン、ペツニジンと青味が増す。しかし、最多の水酸基を持つデルフィニジンを持つアジサイでも赤い花弁が存在する。これは、アントシアニジンの別の特徴によるもので、今回の記事では未解明のまま。

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粘土鉱物肥料は、土壌の物理性・化学性を改善する効果が期待される。粘土鉱物は、CEC（陽イオン交換容量）が高く、養分保持能に優れ、土壌の団粒化を促進し、通気性・排水性を向上させる。特に2:1型粘土鉱物はCECが高いため有効だが、風化すると1:1型粘土鉱物になりCECが低下する。有機物と粘土鉱物が結合した粘土有機複合体は、さらに養分保持能を高め、微生物の住処となる。粘土鉱物肥料は、化学肥料に比べて肥効が穏やかで持続性があり、環境負荷も低い。土壌の種類や作物の特性に合わせた適切な粘土鉱物肥料の選択と施用が重要である。

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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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本ブログ記事は、ホルモース反応における触媒の役割に着目し、粘土鉱物が有機物合成の触媒となり得る可能性を考察します。 橋爪秀夫氏の論文を引用し、アルミナやカオリンが希薄なホルムアルデヒドから糖類を生成させること、モンモリロナイトがリボースのような5単糖の分解を抑制する働き、そして粘土表面でアミノ酸（グリシン）が結合した報告を紹介。 これらの知見から、粘土鉱物が生命誕生の鍵を握る有機物合成に深く関わり、低分子有機物が土壌形成へと繋がる可能性についても示唆する興味深い内容です。

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ホルモース反応は、生命誕生の鍵を握るとされる、ホルムアルデヒドから糖を生成する反応です。ホルムアルデヒド水溶液に水酸化カルシウム（消石灰）を加えると、グリセルアルデヒドやジヒドロキシアセトンといった炭素数3の糖が生成されます。これらの糖や中間生成物はアルドール反応により縮合し、炭素数5や6の糖へと変化します。ホルムアルデヒドは生物の代謝で自然発生し、水酸化カルシウムは土壌に普遍的に存在するため、ホルモース反応は生命の起源において重要な役割を果たしたと考えられています。ジヒドロキシアセトンはメイラード反応にも関与し、土壌における反応との関連が示唆されます。

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パン作りにおけるメイラード反応に着目し、堆肥製造への応用可能性を探る記事。パンの焼き色の変化や香ばしい香りは、メイラード反応によるもので、糖とアミノ酸が高温下で反応することで生成されるメラノイジンによる。この反応は堆肥製造過程でも起こりうる。記事では、メイラード反応が堆肥の腐植化を促進し、土壌の肥沃度向上に繋がる可能性を示唆。パン作りにおける温度管理や材料の配合比といった知見を、堆肥製造に応用することで、より効率的で効果的な堆肥作りが可能になるかもしれないと考察している。

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この記事では、緑泥石という粘土鉱物について解説しています。緑泥石はグリーンタフ（緑色凝灰岩）、緑色片岩、緑色岩などに見られる鉱物で、2:1:1型粘土鉱物に分類されます。一般的な2:1型粘土鉱物（スメクタイト、バーミキュライトなど）はCEC（陽イオン交換容量）が高い一方、緑泥石はCECが非常に低いのが特徴です。これは、2:1型構造の層間水があるべき場所に、緑泥石では八面体が挿入されているため、膨潤性が弱くCECも低いと説明されています。記事では粘土鉱物の基本構造（SiO四面体、Al八面体）や1:1型、2:1型構造についても触れ、緑泥石の構造を図解して分かりやすく解説しています。最後に、緑泥石の興味深い知見については次回に持ち越しとしています。

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トレハロースはグルコースが結合した二糖で、還元性を持たない。水分子と相性が良く、保湿性向上や凍結・解凍時の離水防止に効果がある。タンパク質の変性を抑え、保存性を高める作用も確認されている。植物がトレハロースを得ると乾燥耐性が向上するのもこのためと考えられる。これらの特性は、食品保存や医療など様々な分野で応用されている。

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パンのふっくらした食感の鍵は、グルテンだ。グルテンは小麦粉に含まれるグルテニンとグリアジンというタンパク質が水と結びつき、網目状になったもの。この網目が、酵母の発酵で発生する二酸化炭素の膨張に耐え、パンを膨らませる。グルテニンは捏ねることでジスルフィド結合が強化され、弾力が増す。水分量やビタミンC、塩分もグルテンの強度に影響する。このグルテンの網目構造が、焼き上がったパンの柔らかく、気泡の多いクラム(内相)を作り出す。

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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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京都北部舞鶴の土壌・水質に関する考察記事です。 グローバック栽培を含む水耕栽培では、原水のpH調整が重要とされます。舞鶴の一部施設では、背後の山が塩基性の斑れい岩地質であるため、原水pHが7.5と高い事例が報告されました。これは、塩基性火成岩に含まれる鉱物がpHを高める可能性を示唆します。 また、この塩基性火成岩地域ではカリウムを含む鉱物が少ないため、露地栽培の土壌分析でカリウム不足の傾向が見られます。栽培者は、川の水からのミネラル供給を考慮しつつも、カリ肥料の意識的な投入が重要であると指摘しています。

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展着剤は界面活性を利用し、薬剤を葉面に保持する。界面活性物質は疎水性と親水性の両方の性質を持ち、水中では疎水性部分を内側にしたミセルを形成する。この疎水性部分が葉面の油分やクチクラ層と親和することで、葉面に親水性の膜を作り、水溶性の薬剤を留める。しかし、膜の端がクチクラと接触している点に疑問が残る。クチクラ層は水を弾くだけでなく、有用成分を選択的に透過する可能性があり、膜の端と結合できる箇所が存在するかもしれない。このため、木酢液に洗剤（界面活性剤）を添加する意見が出てくる。

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展着剤は、農薬などを植物の葉に付着しやすくする薬剤。葉の表面はクチクラ層で覆われており、水を弾くため、農薬の効果を上げるために展着剤が必要となる。展着剤には、一般展着剤、機能性展着剤、固着性展着剤の3種類がある。一般展着剤は界面活性剤で葉への付着を促し、機能性展着剤は薬剤を植物や害虫に浸透させ、固着性展着剤は被覆膜で残効性を高める。アース製薬の「やさお酢」に含まれる展着剤は機能性展着剤に分類される。

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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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ボルドー液は、硫酸銅と消石灰の混合溶液から成る農薬である。硫酸銅は胆礬（硫酸銅(II)五水和物）を原料とし、酸化帯に存在し水に溶けやすい。消石灰は炭酸石灰から生成され、土壌pH調整に用いられる。ボルドー液は、消石灰の石灰乳に硫酸銅を加えて作られる。酸性条件で活発になるカビ対策として、硫酸銅の銅イオンの殺菌力を利用しつつ、消石灰でアルカリ性にすることで、酸性環境を好むカビの繁殖を抑える効果が期待される。

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高アルカリ性温泉のpHが10前後になるメカニズムを考察。炭酸塩も要因だが、主な理由は、造岩鉱物である灰長石がモンモリロナイト、さらにローモンタイトといった粘土鉱物に変質する過程にあると推測される。この変質時、水素イオンが鉱物に取り込まれたり、水酸化物イオンと中和反応を起こしたりすることで、周囲のpHが上昇する。この粘土鉱物の変質は土壌でも日常的に起こっており、土壌の緩衝性（pH調整能力）が、有機酸だけでなく土を構成する鉱物自体の作用によっても発揮されるという新たな理解を得た。

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愛知県渥美半島は、秩父帯由来のチャートや石灰岩を含む土壌で、赤黄色土の粘土質やグライ土が多く、排水保水性が悪いなど栽培に難しい土地である。しかし、日照時間の長さと豊富な水資源という好条件の中、土壌の不利を克服するため土耕栽培で試行錯誤を重ね、高度な追肥技術を培ってきた。この経験と観察眼は施設栽培にも継承され、溶液肥培管理技術の向上にも繋がっている。つまり、恵まれない土壌条件が、逆に高度な栽培技術発展の原動力となったと言える。

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葉面散布は、肥料成分を葉から吸収させる方法。尿素は、葉面散布でよく使われる速効性窒素肥料。化粧水にも使われ、皮膚表面を変成させて成分浸透を助けるように、植物の葉にも同様の効果があると考えられる。尿素は浸透・拡散性が高く、窒素供給だけでなく他の成分の吸収も高める。葉面散布は、微量要素の追肥から始まり、主要要素にも利用が広がっている。

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酸の強さは水素イオン濃度で決まり、pH値で表される。pH値が小さいほど酸性は強く、金属を溶かす力も高まる。これは酸が金属と反応し、水素ガスを発生させながら金属イオンを生成するためである。反応のしやすさは金属の種類によっても異なり、イオン化傾向の大きい金属ほど酸と反応しやすい。塩酸などの強酸は多くの金属を溶かすことができる一方、弱酸は反応性が低い。酸が金属を溶かす反応は、電池や金属の精錬など様々な分野で利用されている。

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お菓子の袋の乾燥剤、シリカゲル(SiO₂・nH₂O)の吸水性の秘密を探る。シリカゲルはメタケイ酸ナトリウムの加水分解で生成され、二酸化ケイ素の微粒子が網目状の微細な孔を形成し、そこに水蒸気を吸着する。吸着には化学的吸着と物理的吸着があり、化学的吸着はシラノール基(-Si-OH)が水を静電気的に吸着する。珪藻土も同様の構造で吸水性を持ち、建材にも利用される。石英にも同様の性質があるか疑問が残る。

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炭焼き職人から、木炭の粉末をボカシや畑に施用すると効果的だと教わった。木炭に含まれる炭酸カリウム(K₂CO₃)がアルカリ性を示し、カリウム供給源となるためと考えられる。木炭の種類によってpHの上昇度合いが異なり、広葉樹由来の炭は籾殻炭よりpHを上げる。これは炭化過程で炭酸カリウムが凝縮されるため。木炭粉は土壌pHを調整し、カリウムを供給するだけでなく、微生物の住処にもなるため、土壌環境改善に役立つ。実際に、重炭酸カリウムで黒ぐされ菌核病の蔓延を抑えた経験もある。木炭粉は消石灰の代替としても利用可能。

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鶏糞堆肥は土壌改良に不向きであり、安価な窒素肥料として使うのも避けるべきです。鶏糞には多量の炭酸石灰とリン酸石灰が含まれており、使用すると土壌の石灰過剰につながり、カルシウム欠乏などの問題を引き起こす可能性があります。 しかし、鶏糞は窒素や石灰を豊富に含むため、窒素肥料としての活用は可能です。その場合は、土壌pH調整を事前に行わず、追肥として使用します。pH調整が必要な場合は、く溶性苦土やクエン酸溶液を併用します。 平飼い養鶏の鶏糞は腐植が多く、給餌の消化率も高いため、上記の注意点は当てはまりにくいでしょう。土壌改良には緑肥の活用が推奨されます。鶏糞を正しく理解し、適切に利用することで、効果的な肥料となります。

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カルシウム過剰土壌では、植物はカルシウムを吸収しにくくなる「カルシウム欠乏」を起こす。これは、過剰なカルシウムがリン酸と結合し難溶性のリン酸カルシウムとなり、リン酸欠乏を引き起こすため。リン酸欠乏は根の伸長を阻害し、カルシウムを含む養分の吸収を妨げる。結果として、植物体内のカルシウム濃度が低下し、カルシウム欠乏症状が現れる。土壌へのクエン酸施用は、難溶性カルシウムを可溶化しリン酸の有効化を促すため、カルシウム過剰によるカルシウム欠乏対策として有効。

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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（陽イオン交換容量）測定は、土壌が保持できる養分の量を測る方法です。まず酢酸アンモニウムで土壌中の陽イオンをアンモニウムイオンに置換し、エタノールで洗浄後、塩化カリウムでアンモニウムイオンを溶出させます。この溶出したアンモニウムイオン量を測定することで、土壌のCEC、つまりマイナスの電荷量を間接的に測ることができます。測定単位はmeq（ミリイクイバレント）で、イオンの電荷数を示します。

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京都農販の人が土壌ECメーターで「お～いお茶」のEC値を測定したら0.6S/mだった。これは土壌の適正値0.2～0.4S/mより高く、肥料濃度の指標となるEC値の高さに驚いたというエピソード。EC値とは電気伝導率のことで、水中のイオン濃度が高いほど値も高くなる。土壌では残留肥料の指標となり、高すぎると石灰が溜まるなど問題が生じるため、管理が必要である。

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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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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。

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く溶性は、クエン酸溶液に溶ける肥料や資材の性質を指し、2%クエン酸溶液で溶解する成分を表す。炭酸石灰は水にほとんど溶けないため、く溶性に対応しない。ただし、水に溶けない特性はさまざまな用途に役立つ。