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珪藻土にはケイ酸が多く含まれ、多孔質構造で水分 retentionに優れています。このため、土壌改良材として使用することで、土壌水分保持力の向上と、ケイ酸の持続的溶出が期待されます。
ケイ酸は植物の細胞壁の強化や病害抵抗性の向上に役立ち、特にイネ作では、倒伏防止や品質向上効果が期待できます。しかし、過剰に添加すると、土壌のアルカリ化や土壌養分の吸収阻害につながる可能性があります。
珪藻土を土壌改良材として使用する場合は、土壌の性質や作物の種類に合わせて適切な量の添加が重要です。一般的には、土壌100kgあたり1～2kgの珪藻土を、耕起や移植時に混ぜ込む方法が推奨されています。
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水田での落葉利用は、ホタルの幼虫の餌となるカワニナの増加に繋がり、ホタルの生息を促す好循環が期待されています。カワニナは落葉だけでなく付着珪藻も重要な餌としますが、現代の水田では土壌や灌漑水中のケイ酸が不足しており、また稲わら焼却もケイ酸を利用しにくい形に変えるため、付着珪藻の生育が阻害される懸念があります。したがって、水田でカワニナを増やし、ホタルを育むためには、落葉利用と並行してケイ酸不足への対策も不可欠であると筆者は指摘しています。
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この記事では、水田における落葉の分解者としてカワニナという巻貝に着目しています。カワニナは落葉や付着藻類を食べるため、かつてのように水田にヤシャブシの葉を施肥すれば、カワニナが増え、その結果ホタルも増える可能性がある、と推測しています。
また、過去の記事への参照を交えながら、落葉が藻類の増殖を抑制することや、中干しをしない稲作の効果、ヤシャブシの葉の肥料効果についても触れています。
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日本の夏の高温多湿な環境は、トマトなどの施設栽培で課題となる。換気扇だけではハウス内の局所的な湿度の滞留を防ぎきれないため、農研機構の研究では吸収式除湿機を用いた湿度制御が有効と報告されている。
一方、ベントナイトは吸水性の高い粘土鉱物であり、建築資材の珪藻土や漆喰のように湿度調整に活用できる可能性がある。ベントナイトは水分を吸収して膨潤し、湿度が下がると水分を放出する性質を持つため、ハウス内の湿度を安定させる効果が期待できる。ただし、多量の水分を吸収すると泥状になるため、使用方法や設置場所などを工夫する必要がある。
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稲作において、カルシウム過剰を避けつつ苦土を補給できる「ケイ酸苦土」が推奨されます。重要なのは、植物が利用できるケイ酸が、石英のような風化しにくいものと異なり、風化しやすいケイ酸塩鉱物である点です。ケイ酸苦土の原料である蛇紋岩は、風化しやすいかんらん石から変質した蛇紋石を主成分とします。蛇紋岩が豊富な上流からの水が、非コンクリート水路を通じて田んぼに供給される環境であれば、猛暑下でも稲の登熟不良を防ぐ効果が期待されます。しかし、このような理想的な自然環境は、広範な水田地域では稀であると結論付けています。
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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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土壌消毒を見直すべき時期が来ている。深く耕すと病原菌が浮上する懸念があるが、土壌消毒剤は深部に届かない可能性がある。糖蜜やエタノールを用いた土壌還元消毒は深部の病原菌を減少させる効果がある。これは米ぬかによる土壌還元消毒と同じ原理で、嫌気環境下で有機物が分解される際に土壌の酸化還元電位が変化し、過酸化水素や二価鉄が生成され、ヒドロキシラジカルによる強力な滅菌作用が生じるためと考えられる。土壌改良材、米ぬか/糖蜜、酸素供給材を組み合わせ、マルチで覆うことで、病原菌の生育環境を改善できる可能性がある。連作を避け、ソルガムなどの緑肥を栽培すれば更に効果的。米ぬかは菌根菌増殖や食害軽減にも繋がる。
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珪藻や褐藻は、紅藻や緑藻とは異なり、ストラメノパイルというグループに属する。ストラメノパイルは、真核生物が紅藻または緑藻を細胞内に取り込む二次共生によって誕生した。つまり、褐藻の細胞内には、さらに紅藻/緑藻由来の細胞内共生体が存在する。
これは系統樹上では、ストラメノパイルと紅藻/緑藻/陸上植物が大きく離れていることを意味する。大型褐藻であるワカメと陸上植物は、見た目とは裏腹に進化的に遠い関係にある。この複雑な進化の過程は、褐藻類が秘めた大きな可能性を示唆している。
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シアナミドは石灰窒素の主成分で、土壌消毒効果が期待される。酵母のような真核生物だけでなく、細菌にも効果があることが示唆されている。石灰窒素は酸化還元酵素や脱水素酵素を阻害することで、幅広い微生物に影響を与える。ヘアリーベッチはシアナミドを分泌するとされているが、根粒菌との共生など、根圏微生物への影響は限定的であると考えられる。つまり、シアナミド分泌は選択的に行われている可能性があり、そのメカニズムの解明が今後の課題となる。
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植物が利用しやすいケイ素の在処を探る中で、土壌微生物とケイ素の意外な関係が見つかった。コショウ科植物*Piper guinensis*の根から単離された*Streptomyces*属細菌が生成するシデロフォアは、通常鉄と結合するが、ケイ素にも安定的に結合することが判明した。シデロフォアは鉄キレート剤として知られるが、この発見はケイ素と生物の関わりにおける新たな可能性を示唆する。今後の研究で、この結合が植物のケイ素利用にどう関わるのか、解明が期待される。
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この記事は、珪藻がケイ酸をどう取得するのかという疑問から出発し、そのメカニズムとシリカの循環について考察しています。海洋性珪藻は、鉱物態シリカの風化で生じる水溶性ケイ酸(Si[OH]<sub>4</sub>)を吸収し、自身の殻の材料である生物態シリカに変換します。この生物態シリカは溶解しやすく、捕食や沈降を通じて再び可溶性ケイ酸として環境に戻る循環が紹介されています。
過去のシリカ関連記事を踏まえ、筆者は今回の珪藻に関する知見から、「植物が利用しやすいシリカ源の一つとして、珪藻が集めたものが寄与する可能性もあるのではないか」という仮説を提示しています。淡水域の珪藻も同様に、植物へのシリカ供給において重要な役割を果たす可能性を示唆しています。
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植物が利用できるシリカは、土壌中に溶解したモノケイ酸の形で存在するが、その濃度は低く、pHや他のイオンの存在に影響を受ける。植物は根からモノケイ酸を吸収し、篩管を通して葉や茎などに輸送する。シリカは植物の成長を促進し、病害虫や環境ストレスへの耐性を高める役割を果たす。土壌中のシリカは、岩石の風化や微生物の活動によって供給される。植物は土壌中のシリカ濃度が低い場合、根から有機酸を分泌して岩石を溶解し、シリカを可給化することもある。さらに、植物根に共生する菌根菌は、シリカの吸収を助ける役割を持つ。
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肥料の原料調査から石への興味が湧き、建築資材としての石、特に壁土に着目した筆者は、飲食店の壁土に小石を見つける。過去に建築家から、珪藻土の壁は湿気を吸放出するため、調理の多い店舗で木材の劣化を防ぐのに有効だと教わった経験を記す。珪藻土は藻類の死骸が堆積した二酸化ケイ素で、石材の主要成分でもある。筆者は石材への関心を深め、グリーンタフや火山灰土、シリカゲルなどの関連情報にも触れている。
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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。