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この記事は、「青い石」と呼ばれる緑色片岩が、どのようにして優れた肥料となるのかを地質学的な視点から解説しています。
海底火山で生まれた玄武岩は、プレート移動により日本列島へ移動し、陸のプレート下に沈み込みます。その過程で強い圧力と熱を受け、変成作用によって緑泥石を多く含む緑色片岩へと変化します。
緑色片岩は、もとの玄武岩由来のミネラルに加え、海水由来のミネラルも含み、さらに、その層状構造から容易に粉砕され、植物が吸収しやすい状態になります。また、粘土鉱物である緑泥石は腐植と相性が良く、理想的な土壌環境を作ります。
このように、地下深くで長い年月をかけて形成された緑色片岩は、栽培者にとって理想的な肥料と言えるでしょう。
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愛媛県西予市のリアス式海岸は、温暖な気候と石灰岩質の地質により、日本有数の柑橘産地として知られています。石灰岩はミカンの生育に必要なカルシウムを供給し、土壌のpH調整にも役立っています。リアス式海岸特有の強い日差しも、おいしいミカンを育てるのに最適です。一方、温暖化による乾燥の影響が懸念される点や、北部の緑色片岩地帯での栽培が行われなかった理由など、興味深い点も挙げられています。
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石灰岩が風化すると、なぜ赤土になるのでしょうか？
記事では、沖縄の琉球石灰岩と島尻マージ（赤土）を例に、そのメカニズムを解説しています。
琉球石灰岩は、サンゴや貝殻が堆積してできた岩石です。風化すると、石灰分は溶け出し、残った鉄分が酸化して赤褐色になります。これが、島尻マージの正体です。
慶座絶壁では、琉球石灰岩が風化し、赤土へと変化していく様子を間近で観察できます。岩の隙間に根付く植物の周りには、風化した赤土が見られます。
このように、石灰岩が風化すると、鉄分の酸化により赤土が生成されるのです。
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この記事は、沖縄の土壌と地質の関係を考察しています。まず、沖縄本島南部を例に、土壌図と地質図を比較しました。土壌図では未熟土が多いのに対し、地質図では石灰岩の分布は予想より狭く、未熟土の成因に疑問が生じました。
そこで土壌図を拡大したところ、石灰岩地域は石灰性暗赤色土、それ以外は低地土やグライ土と分類されていました。つまり、石灰岩以外の付加体が未熟土の基盤となっている可能性があります。
結論として、沖縄本島では石灰岩の影響は限定的で、未熟土の成因には他の要因も考えられると示唆しました。
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沖縄の土壌改良について、琉球石灰岩由来の赤い土と、亜熱帯気候による有機質分解の速さ、多雨による風化の早さが土壌特性に影響を与えている点を指摘しています。特に、有機物の分解が速いため、暗赤色土の期間は短く、2:1型粘土鉱物は有機物の保護を受けられないため、1:1型粘土鉱物に変性してしまう点が、土壌改良を考える上で重要となります。
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アルカリ性土壌では鉄欠乏が起こりやすいが、今回ムギネ酸類似体の安価な合成法が開発された。ムギネ酸はオオムギが鉄を吸収するために分泌するキレート物質だが、高価だった。この研究では、ムギネ酸の一部をプロリンに置換することで、安価で同等の機能を持つプロリンデオキシムギネ酸（PDMA）を開発した。この成果は、アルカリ性土壌での鉄欠乏対策に大きく貢献する。特に、イネ科植物はムギネ酸を分泌するため、緑肥として活用すれば土壌改良に繋がる。ライ麦やエンバクなどの緑肥も鉄吸収を促進する効果が期待される。
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クエン酸散布による食味向上効果は、土壌鉱物の違いにより地域差が生じる。火山灰土壌のように鉱物が未風化で粘性が低い土壌では、クエン酸散布によりミネラルが溶脱しやすく効果が出やすい。一方、鳥取砂丘のような深成岩由来で石英が多い土壌では、クエン酸によるミネラル溶脱はほとんど期待できず、pH低下を招き逆効果になる可能性もある。つまり、有機酸散布による微量要素溶脱による秀品率向上は、土壌の特性を考慮せず万能的に適用できるものではなく、地域差を踏まえた判断が必要である。
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粘土鉱物は、岩石の風化によって生成される微粒で層状の珪酸塩鉱物です。風化には、物理的な破砕と、水や酸との化学反応による変質があります。カリ長石がカオリンに変化する過程は、化学的風化の例です。鉱物の風化しやすさは種類によって異なり、一般的に塩基性の強い火山岩ほど風化しやすいです。同じ珪酸含有量でも、急速に冷えて固まった火山岩は、深成岩より風化しやすい石基を多く含みます。そのため、玄武岩のような火山岩は斑れい岩のような深成岩よりも風化しやすく、結果として異なる種類の粘土鉱物が生成されます。
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石灰性暗赤色土を理解するために、石灰岩の成り立ちから考察している。石灰岩はサンゴ礁の遺骸が堆積して形成されるが、海底のプレートテクトニクスによる地層の堆積順序を踏まえると、玄武岩質の火成岩層の上に形成される。滋賀県醒ヶ井宿や山口県秋吉台など、石灰岩地域周辺に玄武岩が存在することはこの堆積順序と一致する。つまり、石灰性暗赤色土は石灰岩だけでなく、周辺の玄武岩の影響も受けていると考えられる。玄武岩の影響は土壌の赤色や粘土質を説明する要素となる。暗赤色土に見られる色の違い（赤～黄）は玄武岩質成分の量の差と推測できる。
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石灰岩は炭酸カルシウムを主成分とする堆積岩で、その成り立ちは遠い海と深く関わっている。陸から運ばれた堆積物が続成作用で固まる過程で、石灰岩も形成されるが、主成分である炭酸カルシウムの由来は陸起源ではない。実は、サンゴなどの生物の遺骸が遠方の海で堆積し、長い年月をかけて地殻変動により陸地へと現れることで、石灰岩が形成される。つまり、現在の日本の石灰岩は、かつてハワイのような温暖な海で形成されたサンゴ礁の名残である。
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中国西部の赤色粘土質の土壌で、石灰過剰という分析結果から、石灰性暗赤色土での栽培について考察されている。石灰岩の風化によって生成されるこの土壌は、日本では珍しく、大陸で多く見られる。石灰岩は炭酸カルシウムが主成分で、pH調整に用いる石灰質肥料と同じ成分だが、過剰施用は有害となる。醒ヶ井宿の居醒の清水のような石灰岩地域での知見を活かし、中国の土壌で多様な作物を育てる方法を探る。具体的には、石灰岩土壌の性質を理解し、適切な作物選択、土壌改良、水管理などを検討する必要がある。