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バイオ炭は炭化温度で性質が変わり、低温炭化ではカルボキシ基やフェノール性水酸基などの酸性官能基が多く、pHが低くなる傾向があります。高温炭化では、酸性官能基が減り、窒素や酸素含有官能基、炭素表面のπ電子といった塩基性官能基が増え、pHが高くなります。特に塩基性官能基は陰イオンを吸着する特性があり、土壌のAECを高める効果が期待できます。
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炭における酸性官能基と塩基性官能基は何だ？
植物繊維の炭化
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植物繊維の炭化は、まず脱水反応で水分が放出され、次に分解反応で糖の鎖が切断されて低分子化合物が生成・揮発します。二酸化炭素やギ酸などが放出された後、リグニン等と反応し、タールや炭化水素類などの揮発性有機化合物が大量に放出され、炭素同士の結合が進む過程です。
タンパクの炭化
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タンパク質の炭化は、熱により脱水、分解、揮発を経て、最終的に炭素含有率の高い固体が生成される反応です。タンパク質はアミノ酸に分解され、さらに低分子化。芳香族アミノ酸のベンゼン環が残り、エーテル結合構造の一部となる可能性があります。窒素はアンモニアなどのガス状化合物として放出されます。
もみ殻燻炭は土作りで有効であるか？の続き
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もみ殻燻炭の土作りへの影響を考察。炭化の過程で、もみ殻に含まれるリグニンの構成要素であるモノリグノール同士がラジカルカップリングなどの反応を起こし、重合して巨大化する。保肥力は期待薄だが、保水性はあり、イオン化した金属を保持する可能性。炭素埋没には有効で、メタン発生は起こりにくいと考えられる。ポリフェノールも同様の反応を起こし、より複雑な構造を形成する。
もみ殻燻炭は土作りで有効であるか？
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もみ殻燻炭の土作りへの有効性を検証。栽培者は腐植酸に似た成分を求めており、その基となるリグニンやポリフェノールがもみ殻に含まれているか調査。農研機構の研究で、もみ殻からリグニンとポリフェノールが抽出できることが判明。今後は、炭化によってこれらの成分がどう変化するかを把握する必要がある。
有機栽培で使える可溶性ケイ酸は何処にある？
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土壌の形成過程において、緑泥石は重要な役割を果たす。緑泥石は一次鉱物である雲母や長石などが風化・分解される過程で生成される二次鉱物で、粘土鉱物の一種である。緑泥石の生成は、カリウムやカルシウムなどの塩基が溶脱し、ケイ素とアルミニウム、鉄、マグネシウムなどが残留・再結合することで起こる。この過程で土壌は酸性化し、塩基は植物の栄養分として利用される。
緑泥石自体は風化しにくいため、土壌中に長期間残留し、土壌の骨格を形成する。また、緑泥石は保水性や通気性を高める効果があり、植物の生育に適した土壌環境を作る。特に、火山灰土壌では緑泥石が主要な粘土鉱物となり、その特性が土壌の性質に大きく影響する。
まずは上から圧をかける
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籾殻は水を弾くため分解しにくく、堆肥化が難しい。しかし、燻炭にしたり、適切な水分と圧力を加えることで分解を促進できる。
籾殻は水を弾き、微生物分解が阻害される。しかし、適度な塊になると内部の水分蒸散が抑えられ、菌糸が繁殖しやすくなる。菌糸により撥水性が失われ、土壌への馴染みが向上する。
つまり、籾殻の堆肥化には、水分と圧力を適切に管理することが重要となる。