植物のミカタ

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水田を乾田にすることでメタン発生は抑えられますが、鉄の溶脱が減り、下流の生態系や生物ポンプへの影響が懸念されます。水田は腐植蓄積によってメタン抑制と減肥を両立できるため、安易な乾田化ではなく、水田の特性を活かした持続可能な農業が重要です。また、畑作における過剰な石灰施用も、土壌劣化や温室効果ガス排出増加につながるため、土壌分析に基づいた適切な施肥が求められます。

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リン酸過剰な土壌に腐植酸を施用すると、土壌中の炭酸石灰とリン酸石灰を溶解し、植物が利用しやすい形に変えます。また、腐植酸はアルミニウムイオンと結合し、土壌中に留まりながらリン酸を可溶化します。さらに、腐植酸は団粒構造を促進し糸状菌を活性化、糸状菌が分泌するシュウ酸もリン酸の可溶化を助けます。そのため、腐植酸の施肥はリン酸過剰な土壌の改善に有効と考えられます。

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腐植酸は土壌中のリン酸固定を抑制する効果があります。腐植酸はアルミニウムイオンと結合し、土壌からリン酸と結合しやすいアルミニウムを減らすためです。ラッカセイ栽培では、腐植と石灰を施用することで、リン酸の有効性を高め、ラッカセイのポテンシャルを引き出す可能性があります。

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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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土壌分析でリン酸値が高い場合、Ca型リン酸が多く病気リスクも高まります。記事で紹介されたラッカセイはAl型リン酸を利用できるため、石灰過剰の土壌ではリン酸値改善効果は期待できません。石灰過剰だと土壌pHが上がり、ラッカセイがAl型リン酸を溶解しにくくなるからです。リン酸値改善には、まず石灰値の適正化が必要です。鶏糞など酸性資材の活用も検討しましょう。

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泥炭土は有機物豊富だが、鉄など微量要素が少ない。ハウス栽培だと雨水による供給もなく、不足しやすい。緑肥で土壌中の比率が更に偏り、鶏糞の石灰が鉄の吸収を阻害、葉が黄化したと考えられる。泥炭土は畑作に向かず、ハウス栽培だと微量要素欠乏に注意が必要。

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尿素不足の代替として鶏糞が注目されていますが、安易な使用は危険です。鶏糞には窒素だけでなく、石灰とリン酸も大量に含まれています。使用前に土壌診断を行い、石灰やリン酸肥料は控えるべきです。過剰な石灰は土壌pHを過度に上昇させ、リン酸過剰は鉄欠乏や土壌病害のリスクを高めます。鶏糞は使い方を誤ると土壌バランスを崩し、植物に悪影響を与える可能性があることを理解しておく必要があります。

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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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広島の牡蠣養殖に関する話題から、戦前に人糞が養殖に使われていたという噂話に触れ、それが植物プランクトン増加のためだった可能性を、ニゴロブナの養殖における鶏糞利用と関連付けて考察している。鶏糞は窒素・リンに加え炭酸石灰も豊富で、海水の酸性化対策にも繋がる。しかし、富栄養化によるグリーンタイド（アオサの異常繁殖）が懸念される。グリーンタイドは景観悪化や悪臭、貝類の死滅などを引き起こす。人為的な介入は、光合成の活発化による弊害も大きく、難しい。海洋への鶏糞散布は、燃料コストに見合わない。最終的に、牡蠣養殖の観察を通してグリーンタイド発生の懸念を表明し、人為的な海洋介入の難しさについて結論付けている。

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大気中の二酸化炭素削減のため、生石灰を海水に投入し炭酸水素カルシウムを生成するアイデアがある。これは鍾乳洞形成の原理と類似している。一方、農業利用後の牡蠣殻を海に還元する構想も提示。石灰製品のコストや土壌中和によるCO2発生を削減し、海洋酸性化を抑制する狙いがある。懸念される海底への貝殻堆積の影響については、絶滅危惧種ホソエガサの生育環境に着目。貝殻不足や水質変化が絶滅危惧の要因ならば、貝殻還元は有効な対策となる可能性がある。しかし、既に悪影響が出ている可能性も考慮すべきである。

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鶏糞堆肥の多用は、高EC、高石灰、高リン酸を引き起こし、植物のミネラル吸収を阻害する。特に高石灰は鉄の吸収を妨げ、光合成の質を低下させる。石灰質土壌では、イネ科植物は鉄不足に対抗するため、植物シデロフォアを分泌して鉄を吸収するストラテジーⅡ型を持つ。鶏糞堆肥とイネ科緑肥の組み合わせは、緑肥が土壌中の鉄を有効化し貯蔵することで、鶏糞堆肥のデメリットを補う有効な手段となる可能性がある。つまり、イネ科緑肥は過剰な石灰による鉄欠乏を防ぎ、健全な生育を促進する役割を果たす。

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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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石灰岩地帯である山口県では、土壌pHが上がりやすいため、石灰の使用量に注意が必要となる。通常、石灰は土壌pHを中性に戻すために消石灰や炭酸石灰を用いるが、過剰なカルシウムはカリウムなどの吸収を阻害する。山口県の大半は秋吉帯に属し、石灰岩質のため、関東圏の一般的な栽培方法は通用しない。地体構造を理解することで、地域に適した栽培方法を見つける重要性が示唆されている。色分けされた地質図は、こうした土地の特徴を把握するのに役立つツールとなる。

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土壌分析で高ECやリン酸過剰を示した場合、緑肥を栽培しすき込むことで改善が見込まれる。緑肥は土壌に高密度で根を張り巡らせ、リン酸などを吸収する。すき込み後は団粒構造の形成に寄与し、過剰分の悪影響を軽減する。しかし、炭酸石灰については、緑肥によって消費されるものの、植物体内でカルシウムは繊維質強化や酵素活性に利用され、最終的には土壌中に戻ってしまう。ミミズの働きで炭酸塩として再固定されるため、窒素やリン酸ほど顕著な減少は見られない。ただし、緑肥栽培による土壌物理性の向上、特に排水性向上により、過剰なカルシウムイオンが土壌深層へ移動する可能性がある。緑肥栽培は、硫酸石灰過多にも効果が期待できる。物理性の向上は、様々な土壌問題の解決に繋がる。

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土壌に過剰な養分が蓄積した場合、緑肥を栽培してその養分を吸収させ、その後すき込むことで土壌の状態が改善される現象について考察しています。過剰になりやすい養分として、カルシウム、リン酸、硝酸態窒素、硫酸塩を挙げ、緑肥によってこれらの成分、特に硝酸態窒素がどのように変化するのかを検証しようとしています。緑肥に吸収させた養分がすき込みによって土壌に還元されるにも関わらず、土壌の状態が改善される理由を探るという内容です。具体的には、まず硝酸態窒素の過剰状態に着目し、緑肥の活用による土壌改善メカニズムを解明していく予定です。

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カルシウム過剰土壌では、植物はカルシウムを過剰吸収し、他の必須栄養素、特にマグネシウム、カリウム、鉄の吸収を阻害する。これが「カルシウム過剰によるカルシウム欠乏」と呼ばれる現象である。植物はカルシウム過多により、葉緑素の生成が阻害され、生育不良、黄化、葉の壊死などの症状を示す。土壌pHの上昇もカルシウム過剰の一因となり、微量栄養素の欠乏を招く。対策としては、硫黄や酸性肥料で土壌pHを調整し、拮抗作用を利用してマグネシウムなどの吸収を促進する必要がある。さらに、堆肥などの有機物を施用することで土壌構造を改善し、栄養バランスを整えることも重要となる。

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米ぬかボカシは、米ぬかと水、糖蜜またはヨーグルトを混ぜて発酵させた肥料。米ぬかに含まれる栄養素を微生物の働きで植物が吸収しやすい形に変えることで、生育を促進する効果がある。 作り方は、米ぬか10kgに対し、水5リットル、糖蜜またはヨーグルト500gを混ぜ合わせ、発酵させる。温度管理が重要で、夏場は3日、冬場は1週間ほどで完成する。発酵中は毎日かき混ぜ、好気性菌の活動を促す。完成したボカシは、乾燥させて保存するか、すぐに畑に施用する。 米ぬかボカシは、窒素、リン酸、カリウムなどの主要栄養素に加え、微量要素やビタミン、アミノ酸なども豊富に含み、土壌改良効果も期待できる。

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天川村洞川の「ごろごろ水」は、石灰岩地質を由来とする名水である。湧水付近には鍾乳洞とスカルン鉱床が存在し、石灰岩由来のミネラルと適度な硬度を水に与えていると考えられる。さらに、標高の高さから有機物の分解が遅く、湧水までの過程でろ過され、純度の高い水となる。美味しい水には、有用ミネラル濃度、適度な硬度、低有機物濃度が重要だが、ごろごろ水はこれらの条件を奇跡的なバランスで満たしている。名水百選に選ばれているものの、このような条件は稀であり、名水には未解明の要素や多くの知見が隠されている可能性がある。この地の土壌や水質での栽培は難しそうである。

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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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京都市農業青年クラブ主催の肥料講習会で、京都農販技術顧問として土壌分析や肥料のメリット・デメリットについて講演しました。特に家畜糞堆肥の注意点として、鶏糞堆肥に含まれる炭酸石灰によるカルシウム過剰、牛糞堆肥の窒素肥料としての側面が強い点を挙げ、思わぬ落とし穴になりうることを説明しました。安価な窒素源として利用する場合、土壌への影響を理解した上で使用することが重要です。肥料のメリット・デメリットを理解し、労力削減と収量向上に役立ててほしいと考えています。詳細は京都農販日誌の記事をご覧ください。関連として、施肥設計見直しによる農薬防除回数削減、畜産と栽培における糞詰り問題についても触れています。

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家畜糞堆肥は、土壌改良に有効な成分を含む一方で、過剰な硝酸態窒素や石灰、有機態リン酸の蓄積による問題も引き起こす。これを解決する手段として、イネ科緑肥の活用が有効である。イネ科緑肥は、これらの過剰成分を吸収し、土壌への悪影響を抑える。また、緑肥の生育状況から次作に必要な肥料を判断できる利点もある。耕作放棄地に家畜糞堆肥と緑肥を用いることで、新規就農者の初期費用を抑えつつ、安定した収量と品質を確保できる可能性がある。研修生への暖簾分けのような形で畑を提供する仕組みが確立されれば、耕作放棄地の減少、家畜糞処理の効率化、新規就農者の独立支援に繋がる。実際に、鶏糞堆肥とエンバクを用いたカボチャ栽培で無肥料・無農薬ながら高い秀品率を達成した事例も紹介されている。

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土壌中のカルシウム測定法は、酢酸アンモニウムで交換性石灰を抽出し、OCPC試薬で発色させ、吸光度を測定する。これは主に炭酸石灰やリン酸石灰由来のカルシウムを捉える。しかし、土壌劣化の原因となる硫酸カルシウムは難溶性のため、この方法では測定できない。農学的に「水溶性」とされるカルシウム塩も、化学的には難溶性であるため、土壌中の全カルシウム量を把握するには不十分。つまり、土壌分析の数値だけで判断せず、土壌の状態をよく観察することが重要である。石灰資材の過剰施用は土壌硬化や養分バランスの崩壊を招くため、注意が必要。

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石灰窒素(CaCN₂)は、土壌消毒と肥料効果を兼ね備えた資材。水と二酸化炭素と反応し、土壌pH調整効果のある炭酸カルシウムと、センチュウなどへの毒性を持つシアナミド(CN₂H₂)を生成する。シアナミドは植物に有害だが、やがて尿素、アンモニア、硝酸と変化し、無害な速効性肥料となる。つまり、石灰窒素は一時的な土壌消毒効果と、その後の肥料効果を持つ。このシアナミドの性質は、連作障害対策において重要な役割を果たす。

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EC値は水溶性肥料濃度の指標であり、高すぎると植物が吸水できず枯れる。JAは0.6～0.8S/mから警戒、1.0S/m以上で対策が必要としている。しかし、乾燥した石灰過剰の畑でEC値がほぼ0だった事例から、EC測定は水に溶けているイオンを測るため、乾燥土壌では正確な値を得にくいことがわかる。お茶のような液体は測定しやすいが、固形土壌は測定しにくい。測定対象を明確にしてデータ活用すべきであり、栽培は科学的なアプローチが重要。

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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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生理的塩基性肥料は、弱酸と強塩基の塩で、土壌のpHを上げる。代表例は炭酸石灰(カルシウム)で、水に難溶性だが、水と反応すると水酸化カルシウムと炭酸を生じる。炭酸は水と二酸化炭素に分解され、土壌に残った水酸化カルシウムがpHを上昇させる。肥料の効果は水溶性やその後の反応に影響されるため、硫安や炭酸カルシウムのように、肥料成分だけでなくpHへの影響も考慮する必要がある。pHの極端な変動はアルミニウム障害やカリウム欠乏などを引き起こし、収量に悪影響を与えるため、NPKだけでなく適切なpH管理が重要。

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未発酵の鶏糞は、約7割が尿酸、残り3割が未消化の飼料成分（トウモロコシ、魚粉など）と炭酸カルシウム、リン酸カルシウムで構成される。尿酸は化学肥料の尿素と類似しており、未発酵鶏糞は化学肥料のような速効性を持つ。 鶏の餌にはトウモロコシや魚粉が含まれ、腐植の成分と類似している。また、骨や卵殻強化のために添加される炭酸カルシウムとリン酸カルシウムは、土壌の緩衝性に寄与する。 つまり、未発酵鶏糞は化学肥料的な効き目に加えて土壌改良効果も期待できる。乾燥鶏糞とほぼ同質だが、乾燥により消毒されていると考えられる。

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硬い土壌でもミミズは穴を掘り、土壌改良に役立つ。理想的な土壌にはミミズの餌となる有機物が速やかに分解されるため、ミミズは少ない。著者は硬くなった畑の株元にミミズを置き、穴を掘る様子を観察した。ミミズは土壌に空気の通り道を作るだけでなく、炭酸塩を生成し、土壌の緩衝性を高める効果も持つ。しかし、広い畑でミミズを配置するのは現実的ではないため、植物性残渣などを用いてミミズが自然発生する環境を作るのが良い。ミミズの土壌改良能力と、硬い土壌でも突き進む力強さを称賛している。

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肥料名の接頭語で効きの速さがわかる。硫酸〇〇、硝酸〇〇、クエン酸〇〇は速効性、炭酸〇〇、リン酸〇〇は遅効性を持つ傾向がある。石灰を例に取ると、炭酸石灰は土壌pH調整に有効だが溶けにくいため速効性はなく、土作りに向いている。一方、硝酸石灰などは速効性が高いが、障害も起こりやすい。つまり、接頭語を見れば、土作りには炭酸塩、追肥には硝酸塩のように使い分けができる。

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キノコ栽培後の廃菌床は優れた土壌改良資材となる。菌床栽培では、米糠、麦糠、トウモロコシ糠などを主栄養源に、貝殻やカルシウム塩などを補助栄養源として使用する。これにより、廃菌床には保肥力と緩衝性が備わる。また、キノコ収穫後の培地は窒素飢餓の心配がない分解された有機物であるため、土壌改良に有効。結果として、廃菌床は団粒構造の形成に加え、保肥力と緩衝性も兼ね備えた資材となる。

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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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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。

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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。

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消石灰（水酸化カルシウム）と炭酸石灰（炭酸カルシウム）はどちらもpH調整に使えるが、水への溶解度が大きく異なる。水酸化カルシウムは0.17g/100cm³、炭酸カルシウムは0.0015g/100cm³と、水酸化カルシウムの方がはるかに溶けやすい。そのため、水酸化カルシウムの方がpH調整効果が速く現れる。しかし、溶けにくい炭酸カルシウムにも農業で利用できる優れた特徴があり、それは次回解説される。

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石灰はpH調整に用いられるが、炭酸カルシウムだけでなく、炭酸マグネシウムなど他の物質でもpH調整は可能である。炭酸マグネシウムも水素イオンと反応し、二酸化炭素と水を生じ、pHを上昇させる。農業では「石灰＝pH調整」という固定観念があるが、必ずしも石灰である必要はなく、他の物質も利用できる。石灰の使用に固執することで、障害が発生するケースもあるため、他の調整方法も検討する価値がある。

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炭酸石灰(CaCO₃)はpH調整に使われ、鉱物の方解石と同じ成分である。京都の鞍馬山には石灰岩という炭酸石灰の塊があり、これが風化して川を流れ土壌に供給される。つまり、鉱物は肥料成分だけでなくpH調整機能も持ち、鉱物由来の土壌は重要である。

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石灰は土壌pH調整に使われ、主な資材は消石灰（水酸化カルシウム）と炭酸石灰（炭酸カルシウム）です。有機石灰は成分的には炭酸石灰です。消石灰は水素イオン(H⁺)と反応し、水になりpHを上げます。炭酸石灰もH⁺と反応し、水と二酸化炭素になりpHを上げます。石灰の使用はpH調整だけでなく、カルシウムの追肥にもなるため注意が必要です。他の石灰資材ではpH調整効果は期待できません。pH調整の必要性、適切なpH、土壌酸性化の原因など、関連する詳細情報は別記事で解説されています。

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砂状と粒状の苦土石灰は成分が同じでも価格が異なる場合がある。これは製造コストの違いと考えられ、品質は同等と言える。重要なのは肥効速度の違いだ。砂状は粒状より速く溶け、即効性があるため、土壌pHの迅速な改善に適している。一方、粒状はゆっくり溶けるため、土壌改良などの長期的な肥効が期待できる。つまり、目的によって使い分けるのが良い。粒状は風に飛ばされにくいという利点もある。