植物のミカタ

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一見、養分のなさそうな真砂土の公園に、アレチヌスビトハギが群生しています。窒素固定を行うマメ科植物のアレチヌスビトハギは、養分の少ない場所でも生育可能です。写真から、真砂土の下には養分を含む海成粘土が存在すると推測され、アレチヌスビトハギはそこから養分を吸収していると考えられます。将来的には、アレチヌスビトハギの群生が刈り取られる可能性もありますが、放置すれば、生態系豊かな草原へと変化していく可能性を秘めています。

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Dr. Stoneの影響で鉄粉に興味を持つ。脱酸素材の鉄粉を肥料として使えるか検討。酸化鉄（使い古しの鉄粉）は水田で窒素固定を助ける。未酸化の鉄粉を肥料として使う場合、鉄酸化菌が二価鉄を三価鉄に酸化し、その過程で他の養分の溶脱や土壌形成を促す可能性がある。レンゲ米の田んぼの土壌改良例から、鉄粉が土壌改良を加速させ、腐植形成に役立つ可能性を示唆。

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レンゲ米の田んぼの土表面でみられる褐色化は、鉄の酸化による可能性があります。もしそうであれば、土壌中の酸化鉄の増加により、窒素固定が促進され、稲の倒伏や温室効果ガス発生の可能性が高まるため、肥料を抑えた方が良いでしょう。食料安全保障の観点からも、肥料に頼らない稲作は重要であり、米の消費拡大も同時に考える必要があります。

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水田では、酸素不足のため土壌が還元状態になりやすく、硫化水素が発生しやすくなります。土壌中の物質は、還元されやすい順に、硝酸イオン、マンガン、鉄、硫酸イオン、二酸化炭素と還元されます。 鉄は硫酸イオンより還元されやすいので、鉄が存在すれば硫化水素の発生は抑えられます。つまり、土壌に鉄を供給したり、鉄の酸化還元をコントロールすることが重要になります。 土壌の物理性を改善することで、硫化水素やメタンの発生を抑制できる可能性があり、そのメカニズムについて、今後の記事で解説していく予定です。

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日本の農業は肥料不足が深刻化しているが、土壌改善により改善の余地は大きい。土壌劣化により保肥力が低下し、必要以上の施肥が必要となっている現状がある。土壌分析を活用し、リン酸やカリウムの使用量を見直すべきである。窒素は土壌微生物による窒素固定で賄える可能性がある。日本の豊かな水資源を活用した土壌改善は、肥料使用量削減の鍵となる。慣習的な栽培から脱却し、土壌と肥料に関する知識をアップデートすることで、省力化と生産性向上を実現できる。今こそ、日本の農業の転換期と言えるだろう。

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土壌中の糸状菌は、植物にとって病原菌にも共生菌にもなりえます。施肥量が多いと、植物は自身のエネルギーを使って菌根菌と共生する必要がなくなり、病原菌が繁殖しやすい環境になります。一方、施肥量が少ないと、植物は菌根菌と共生し、栄養や水分を得ようとします。結果として、土壌中の菌のバランスが変化し、病原菌の増殖が抑制されます。つまり、適切な施肥管理は、植物の健康を保ち、病害リスクを低減するために重要です。 (244文字)

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レンゲの播種時期を逃しても、廃菌床堆肥で土壌物理性を改善し、中干しなし稲作は可能です。収穫後、藁と共に廃菌床堆肥を鋤き込むのが理想ですが、冬場の雑草管理が地域の慣習に反する場合は、田植え直前に施用し、酸化鉄散布でメタン発生を抑えます。廃菌床堆肥と酸化鉄は肥料の三要素確保にも役立ち、減肥につながります。中干しなしでは川由来の栄養も得られ、環境負荷低減にも貢献します。重要なのは、これらの情報をどれだけ信じて実践するかです。

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水田からのメタン発生抑制のため、使い捨てカイロの活用を提案する。メタン生成は鉄や硫酸イオンの存在下では抑制される。使い捨てカイロには酸化鉄と活性炭が含まれており、土壌に投入するとメタン生成菌を抑え、鉄還元細菌の活動を促す。さらに、活性炭は菌根菌を活性化し、土壌環境の改善にも寄与する。使い捨てカイロの有効活用は、温室効果ガス削減と稲作の両立を実現する可能性を秘めている。

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中干しなしの稲作では、リン酸の供給不足が懸念されます。中干しがないと土壌中のリン酸が溶脱しやすくなる一方、稲の生育期間が長いため、リン酸要求量も増加するためです。解決策としてリン酸第二鉄の施用が考えられます。リン酸第二鉄はジャンボタニシ防除剤として使用され、農薬登録の必要がなく、残存物は稲の肥料となります。また、鉄分供給は窒素固定細菌の活性化にも繋がり、リン酸供給不足と窒素固定能の向上という二つの課題を同時に解決できる可能性があります。ただし、リン酸第二鉄の原料は輸入に依存しているため、国際情勢に注意が必要です。

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記事は、大豆肉の普及には稲作の活用が重要だと論じています。 従来、水田での大豆栽培は転作に伴う土壌の排水性改善が、稲作への復帰を困難にする点が懸念されていました。しかし、著者は、物理性を改善した水田での稲作は、水持ちを損なわずに秀品率を高めることから、稲作と大豆栽培を交互に行う輪作を提案しています。 具体的には、数回の稲作後に大豆を栽培し、土壌の極端な酸化を防ぐため、大豆と相性の良いマルチムギを栽培することを推奨しています。 さらに、水田は川の水を取り入れることで畑作に比べて微量要素欠乏が起こりにくいという利点も強調。稲作と大豆栽培を組み合わせることで、持続可能で効率的な食糧生産システムを構築できると結論付けています。

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レンゲ栽培と中干しなし稲作で、土壌の物理性向上による肥料過多と倒伏が課題として浮上。レンゲによる窒素固定量の増加と、物理性向上による肥料効能の持続が重なった可能性。中干しのメリットは物理性向上により減少し、デメリットである高温障害回避と益虫増加の方が重要となる。解決策は施肥量減らし。この技術確立は、肥料・農薬削減によるSDGs、土壌炭素貯留によるCO2削減、鉄還元細菌によるメタン発生抑制に繋がり、持続可能な稲作に貢献する。

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長雨による日照不足で稲のいもち病被害が懸念される中、殺菌剤使用の是非が問われている。殺菌剤は土壌微生物への悪影響や耐性菌発生のリスクがあるため、代替策としてイネと共生する窒素固定菌の活用が挙げられる。レンゲ栽培などで土壌の窒素固定能を高めれば、施肥設計における窒素量を減らすことができ、いもち病への抵抗性向上につながる。実際、土壌改良とレンゲ栽培後の稲作では窒素過多の傾向が見られ、減肥の必要性が示唆されている。今後の課題は、次年度の適切な減肥割合を決定することである。

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基肥リン酸の効用は、発根促進とされてきたが、必ずしもそうではない。リン酸は土壌中で不溶化しやすく、植物が吸収できる形態は限られる。土壌pHが低いと鉄やアルミニウムと結合し、高いとカルシウムと結合して不溶化するため、施肥しても利用効率は低い。 リン酸が初期生育を促進するのは、土壌のリン酸が少ないため、施肥により一時的に増えることで、菌根菌の繁殖が抑制されるためである。菌根菌は植物と共生しリン酸供給を助けるが、その形成にはエネルギーが必要となる。リン酸が豊富な初期生育期は菌根菌形成を抑制することでエネルギーを節約し、成長を優先できる。つまり、リン酸施肥による発根促進効果の根拠は薄弱であり、菌根菌との共生関係を阻害する可能性もある。

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ヤシャブシの葉は、水田の肥料として古くから利用されてきた。その肥効は、葉に含まれる養分だけでなく、鉄分供給による窒素固定促進の可能性がある。水田土壌には鉄還元細菌が存在し、鉄を利用して窒素ガスをアンモニアに変換する。ヤシャブシの葉に含まれるタンニンは鉄とキレートを形成し、鉄還元細菌の働きを助ける。さらに、キレート鉄はイネにも吸収されやすく、光合成を活性化し、養分吸収を高める。結果として、窒素固定の促進と養分吸収の向上という相乗効果で、イネの生育が促進されると考えられる。この仮説は、ヤシャブシの葉の伝統的な利用方法を科学的に説明する可能性を秘めている。

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水田土壌で窒素固定を行う新種の細菌が発見された。この細菌は、酸素が存在する条件下でも窒素固定能力を持つ嫌気性細菌で、イネの根圏に生息し、植物ホルモンを生成することでイネの成長を促進する。この発見は、窒素肥料の使用量削減につながる可能性があり、環境負荷軽減に貢献する。さらに、この細菌は他の植物にも共生できる可能性があり、農業全体への応用が期待されている。この研究は、土壌微生物の多様性と農業への応用の可能性を示す重要な発見である。

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農研機構の報告によると、稲作においてカリウム施肥量を減らすと土壌中に難分解性炭素が蓄積し、土壌の物理性・化学性が改善され、翌年以降の秀品率が向上する。カリウム不足になるとイネは鉱物を破壊してカリウムを吸収し、同時にケイ酸やアルミニウムも溶脱する。このアルミニウムが腐植を守り、有機物の蓄積につながる。この蓄積は二酸化炭素排出削減にも貢献し、土壌のヒビ割れを防ぐため中干しの必要性も減少する。慣行農法の中干しは環境負荷とみなされる可能性があり、土作り不要論から脱却し、炭素蓄積と生産性向上を両立する栽培方法が求められる。水田のメタン発生は、有機物蓄積による抑制効果で相殺可能である。

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水田の鉄還元細菌は、Fe₂O₃を還元し、鉄イオン(Fe²⁺)を水に溶出させる。この際、酸素は発生せず、水と二酸化炭素が生成される。溶出したFe²⁺は、イネの光合成や微生物の電子供与体として利用される。一方で、水田表面では、酸素とFe²⁺が反応し、土壌表面に灰色の堆積物を生成するなど、水田環境に影響を与えている。

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稲作における土作りの必要性を問う記事。慣行農法では土壌劣化による病害虫増加で農薬使用を招き、環境負荷を高めている。一方、土壌微生物の働きを重視した土作りは、窒素固定菌による窒素供給や病害抑制効果で農薬を減らし、持続可能な稲作を実現する。鉄還元菌による窒素固定では、還元剤として鉄を利用し、不足するとメタン生成につながるため、土壌管理が重要となる。冬季湛水や中干しはメタン発生を増やすため、土作りで稲わらを堆肥化し施用することでメタン発生を抑制できる。土壌微生物の理解と適切な管理こそ、環境負荷低減と安定生産の鍵となる。

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生産緑地のシイの開花を確認後、林縁でマメ科の木を発見。エンジュかハリエンジュ(ニセアカシア)と思われる。ハリエンジュは窒素固定能とアレロパシーを持ち、急速に成長し周囲の植物を駆逐するため、駆除対象となる。貧栄養を好む植物の生育を阻害する可能性がある。将来的にはシイやクスノキに競争で負ける可能性もあるが、成長速度の差から短期的には生態系への影響が懸念される。識別のため、再訪して確認する予定。

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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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植物は生育環境で様々な化学物質を放出し、他の生物に影響を与えるアレロパシー現象を示す。特に揮発性物質は、種子発芽や成長阻害、あるいは促進など、多様な作用を及ぼす。例えば、ヨモギの香気成分は雑草の生育を抑制し、一方、カラシナの揮発成分はレタスの発芽を促進する。これらの物質は、植物間の競争、植生遷移、病害虫への抵抗性など、生態系において重要な役割を果たしている。揮発性物質の作用メカニズムは複雑で、濃度や環境条件、受容植物の種類によって変化する。今後の研究により、農業や園芸への応用が期待される。

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レンゲ米は窒素固定による肥料効果以上に、土壌微生物叢や土壌物理性の向上、連作障害回避といった効果を通じて美味しさを向上させると推測される。レンゲ栽培は土壌への窒素供給量自体は少ないが、発根量が多いほど効果が高いため、生育環境の整備が重要となる。また、美味しい米作りには水に含まれるミネラルやシリカの吸収も重要であり、レンゲ栽培はこれらの吸収も促進すると考えられる。油かすや魚粉といった有機肥料も有効だが、高評価の米産地ではこれらを使用していない例もあり、美味しさの要因は複雑である。

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高槻市清水地区のレンゲ米水田では、冬季にレンゲを栽培することで土壌改良が行われている。レンゲを鋤き込んだ後の水田は土が柔らかく、トラクターの跡が残らないほど軽い。これはレンゲにより土壌中の有機物が分解され、土の粒子同士の結合が弱まったためと考えられる。一方、レンゲを栽培していない隣の田んぼは土が固く、大きな塊が目立つ。レンゲ栽培は土壌の物理性を改善し、イネの根の生育を促進、肥料吸収の向上に繋がる。この水田ではベントナイトも使用されているため、レンゲ単独の効果の検証ではないが、レンゲ栽培は根圏微生物叢の向上、ひいては土壌への有機物馴染みの促進に貢献する。窒素固定も微生物叢向上に繋がる重要な要素である。

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マルチムギは、土壌の団粒化を促進し、排水性と通気性を向上させる効果を持つ緑肥。劣化した圃場でも旺盛に生育し、土壌改良に役立つ。筆者は、マルチムギを播種した区画と播種していない区画で比較試験を実施。マルチムギを播種した区画では、播種していない区画に比べ、土壌硬度が低く、透水性が高いという結果が得られた。これは、マルチムギの根が土壌をほぐし、団粒化を促進したためと考えられる。マルチムギは、耕作放棄地など、劣化した土壌の改良に有効な緑肥と言える。

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曽爾高原の広大なススキ草原は、長年にわたり連作されているにも関わらず、障害が発生していない。山焼きの灰が肥料となる以外、特に施肥されていないにも関わらず、ススキは元気に育っている。これは、ススキがエンドファイトによる窒素固定能力を持つこと、そして曽爾高原の地質が関係していると考えられる。流紋岩質の溶結凝灰岩や花崗岩といったカリウムやケイ素を豊富に含む岩石が風化し、ススキの生育に必要な養分を供給している。さらに急な勾配により、風化による養分は流出せず高原に留まる。長期間の連作を可能にする曽爾高原の土壌は、重要な知見の宝庫と言える。

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ヘアリーベッチは、窒素固定に加え、アレロパシー作用で雑草を抑制する緑肥です。根から分泌されるシアナミドが雑草種子の休眠を打破し、時期外れの発芽を促して枯死させる効果があります。シアナミドは石灰窒素の成分であり、土壌消毒にも利用されます。裏作でヘアリーベッチを栽培すれば、土壌消毒と土壌改良を同時に行え、後作の秀品率向上に繋がると考えられます。さらに、ヘアリーベッチは木質資材の分解促進効果も期待できるため、播種前に安価な木質資材をすき込むことで、土壌改良効果とシアナミド分泌量の増加が期待できます。この手法は従来の太陽光と石灰窒素による土壌消毒より効果的かもしれません。今後の課題は、シアナミドの作用点と、効果のない土壌微生物の特定です。

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水田の減反政策において、大豆への転作は排水性の問題から二作目以降の不作につながりやすい。大豆は水はけの良い土壌を好み、水田の排水性を高める改修は元に戻すのが困難なため、転作後も水田の状態が維持されることが原因の一つである。 解決策として、大豆の畝間にイネ科の緑肥（マルチムギなど）を栽培する方法が考えられる。マルチムギの根は酸素を放出するため、大豆の生育に必要な酸素供給源となる可能性があり、水田の鋤床層を壊さずに大豆栽培に適した環境を作れる。また、大豆は窒素固定能力を持つため、マルチムギとの共存で肥料管理に大きな変更は必要ない。ただし、収穫機械の対応状況は確認が必要となる。

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塩類集積地のような過酷な環境でも、藍藻類は光合成と窒素固定を通じて生態系の基盤を築く。藍藻は耐塩性が高く、土壌表面にクラストを形成することで、他の生物にとって有害な塩類濃度を低下させる。同時に、光合成により酸素を供給し、窒素固定によって植物の生育に必要な窒素源を提供する。これらの作用は土壌構造を改善し、水分保持能力を高め、他の植物の定着を促進する。藍藻類の活動は塩類集積地の植生遷移の初期段階において重要な役割を果たし、最終的には植物群落の形成に繋がる。このように、藍藻類は過酷な環境を生命が繁栄できる環境へと変える重要な役割を担っている。

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エンドファイトは植物体内で共生する菌類で、植物に様々な利益をもたらします。植物は光合成産物を菌に提供する代わりに、菌は土壌から吸収しにくいリン酸やアミノ酸などを植物に供給します。さらに、エンドファイトは植物の免疫系を刺激し、病原菌への抵抗力を高め、発根も促進します。中には、植物を昆虫から守る物質や窒素を固定する菌も存在します。 しかし、エンドファイトとの共生は、一般的な栽培環境では難しいようです。共生菌は多様な植物が生育する環境に多く存在し、栽培土壌には少ない傾向があります。また、土壌中に硝酸態窒素やショ糖が豊富にあると、共生関係が成立しにくいこともわかっています。そのため、水溶性窒素を含む堆肥での土作りは、エンドファイトとの共生を阻害する可能性があります。さらに、エンドファイトと植物の共生関係には相性があり、すべての植物が共生できるわけではありません。

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高C/N比の枝を堆肥化するには、窒素源が必要という通説への疑問を提起している。リグニン分解に必要な白色腐朽菌は、窒素過多だとトリコデルマ菌との競合に敗北し、分解が阻害される。木質堆肥に牛糞などを加える慣習は、速効性窒素によりトリコデルマを優位にし、リグニン分解を阻害する可能性がある。キノコの生育を観察すれば、窒素源が必要か判断できるはずで、土壌中には窒素固定菌も存在する。記事では、窒素源添加はむしろ有害である可能性を指摘し、自然界の分解過程に学ぶべきだと主張している。

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長野のリンゴ農園で、管理されたリンゴの木とシロクローバに目が留まった。リンゴは収穫しやすい高さに剪定され、農家の配慮が感じられた。足元にはシロクローバが広がり、窒素固定などの利点がありつつも、畑では匍匐性のため嫌われる。しかし、背が低く他の雑草を抑える効果もあるため、リンゴ農園のような環境では有用である。このシロクローバは意図的に育てられているのか疑問に思った。

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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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井手ケ浜の崩落箇所で露頭した地肌の下方にハマエンドウが咲いていた。腐植のない地肌で根粒菌もいないため、ハマエンドウの発芽には疑問が残る。しかし、著者は上から流れ落ちた土に含まれていたマメが発芽した可能性を推測した。

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土壌中の硝酸態窒素は、脱窒作用により窒素ガスとなって大気中に放出される。脱窒菌が硝酸イオンを窒素ガスに変換するこの過程で、肥料成分としての窒素が失われる。土壌中の窒素は、タンパク質分解から硝化、還元、そして脱窒へと複雑な変化を遂げるため、安定した測定が困難となる。基肥の効果をNPKベクトルで評価する際、この窒素の不安定性が課題となる。変動する窒素量を包括的に捉える指標が必要とされている。

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鉄は、植物の生育に必須の微量要素であり、光合成、呼吸、窒素固定などに関与する。しかし、鉄イオンは酸化還元状態によって異なるため、植物は鉄の吸収と利用を巧みに制御する必要がある。土壌pHや酸素濃度などの環境要因、鉄欠乏ストレスへの応答など、様々な条件に応じて鉄吸収メカニズムが変化する。鉄の取り込みには、キレート化合物による鉄の可溶化、還元酵素による鉄イオンの還元、トランスポーターによる細胞内への取り込みといったプロセスが関与する。植物は鉄の過剰蓄積による毒性も回避する必要があり、細胞内での鉄輸送や貯蔵にも制御機構が存在する。このように、植物は鉄の獲得と利用を緻密に調節することで、健全な生育を維持している。

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奄美大島の大島紬の泥染めは、テーチ木のタンニン酸と泥田の鉄の反応を利用している。しかし、染色の過程で鉄分が消費されるため、ソテツの葉を泥田に浮かべて鉄分を補給するという伝統的な方法がある。ソテツは「蘇鉄」と書き、まさに鉄を蘇らせる役割を果たす。ソテツの根には藍藻類が共生し、窒素固定を行うため痩せ地でも生育できる。この窒素固定にも鉄が必要とされるため、ソテツは鉄を蓄積していると考えられる。同様の窒素固定を行うマメ科植物でも、ソテツのように鉄分補給が可能かどうかは興味深い点である。 関連する「新しく借りた水田が老朽化水田だった時は」では、老朽化水田の土壌が還元状態になりやすく、鉄や硫化水素による根腐れが発生しやすいことが解説されている。解決策として、土壌の酸化を進めるために、代かき時に石灰窒素を散布し、水持ちをよくするために堆肥を施すことが推奨されている。また、雑草の繁茂を抑えるために、田植え前に除草剤を使用することも有効である。

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ブラタモリ別府温泉の回で、温泉の源である由布火口の白い土壌が映し出された。これは風化しにくい石英が残り、植物の生育に不利な環境となっている。しかし、そこでススキらしき植物が育っているのを発見。通常、石英質の土壌では緑肥も効果が薄く、植物の生育は難しい。それなのに育つススキは、土壌を選ばない強い植物として知られる。著者は、このススキこそが、不利な土壌での栽培の鍵を握るのではないかと考え、現地調査を決意する。

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老朽化水田の問題は、特定の肥料成分、特に硫酸石灰の残留と嫌気環境下でのガス化に起因する。硫酸イオンのガス化により土壌中の鉄が作物に吸収できない形に変換され、生育に悪影響を与える。大規模稲作では収穫後、水田に水を張ったまま放置することが多く、この嫌気状態がガス化を促進する。解決策として、収穫後に水を抜き、荒起こしを行い、土壌を酸素に触れさせることが重要。さらに、緑肥を栽培することで過剰な硫酸イオンを消費させ、土壌環境を改善できる。エンバクなどの耐寒性緑肥や、伝統的に利用されてきたレンゲも有効。これらの対策は、水田の持続的な利用に繋がる。

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水田のイネを見て、かつての先生が語った話を思い出す。歴史の教科書では、農民はコメをあまり食べられなかったとされるが、先生はイネの栽培効率の高さから反論した。イネは水田で雑草抑制が可能で、肥料も少なくて済む。窒素固定能力も持ち、収量も高い。栽培に適さない理由がない限り、イネを選ぶはずだと主張した。実際、農村部でのコメ消費量は多かったという。優れた特性を持つイネの原産地は中国大陸とされ、野生の状態はどのようなものだったのかと想像を膨らませる。

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ヒルガオ科の植物は非常に強い。蔓で他の植物に巻き付いて成長し、アサガオは品種改良にも利用された。中でもサツマイモは荒れ地でも育つほどで、不定根と脇芽の発生が旺盛なため挿し木で簡単に増やせる。しかし、遺伝的多様性が低いため病気に弱い欠点も持つ。さらに、根などに共生する窒素固定細菌のおかげで、空気中の窒素を利用できるため、肥料分の少ない土地でも生育できる。ヒルガオ科の植物は、繁殖力と環境適応力の高さで、その強さを示している。

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山間部の耕作放棄地は、獣害を受けやすい森に隣接した畑から発生しやすい。イノシシやシカ対策のフェンス設置は費用や手間がかかり、設置後のトラクターの出入りも不便になる。耕作放棄地は放置されると草原化し、森のように獣の住処となるため、隣接する畑も獣害のリスクが高まり、更なる耕作放棄につながる悪循環が発生する。新規就農者に斡旋される土地も獣害エリアになりやすく、就農初期の負担を増大させている。

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著者は節分に大豆を食べたことをきっかけに、大豆とホウ素の関係について考察している。大豆にはイソフラボンが含まれ、女性の体調を整えるだけでなく、根粒菌の窒素固定にも関わっている。大豆はホウ素要求量が多い作物であり、日本ではホウ素を含む鉱物が少ないため、土壌中のホウ素が枯渇しやすい。しかし、大豆は古くから栽培されており、ホウ素欠乏で栽培不能になったことはない。これは、大豆作でホウ素を保持する仕組みがある可能性を示唆する。そして、過去にマメ科緑肥の効果が薄かったのは、土壌のホウ素欠乏が原因だったのではないかと推測している。ホウ素は鉱物由来で、日本には少ないため、現場をよく知る人は欠乏を懸念する一方、教科書だけの知識では欠乏しないと考える傾向がある。

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昔、奈良のある農家では、農薬を使わない栽培が行われていた。子供たちは学校から帰ると、畑の近くに育てていたススキを刈り、畝間に敷く作業を手伝っていた。畝間に敷かれたススキは、肥料のような役割を果たしていたと推測される。当時の作物は虫害に遭うこともなく、ススキの窒素固定能力によって、施肥以上に生育が促進されていたと考えられる。このことから、ススキの旺盛な生育力は昔から認識されており、肥料として活用されていたことがわかる。

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イネも窒素固定を行うという。水田のミネラルだけで生育できるとは思えず、空気中からの窒素固定でタンパク質を合成しているのでは、と推測。日本の主食であるイネが窒素固定できることは、日本の文明にとって必然だったと言える。人類が窒素固定植物を選抜したことで農耕文化が発展した。

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ススキはセイタカアワダチソウの攻撃にも強く、群生することで勢力を拡大する。さらに、ススキは土壌微生物生態学によると、体内に窒素固定を行うエンドファイト窒素固定細菌と共生している。このため、マメ科植物のように窒素固定能力を持つ。ススキの旺盛な生育は昔から知られていたが、目立った特徴がなかったため窒素固定能力の発見は遅れた。

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栽培の師からヘアリーベッチの種を蒔くことを勧められ、肥料と共にばら撒いたところ、春先にベッチ以外の雑草が生えにくい現象に遭遇した。これはベッチのアレロパシー効果によるものと推測し、論文を調べたところ、ベッチがレタスの生育に影響を与えるという内容を確認、納得した。ベッチは越冬し春に繁茂するが、夏場には弱り、メヒシバやエノコログサが生えてくる。

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ソルゴーなどのイネ科緑肥は土壌改良に有効だが、冬場はエンバクを、それ以外の緑肥としてはマメ科植物がある。マメ科緑肥の代表例はヘアリーベッチで、根粒菌との共生により窒素固定を行う。根粒菌は空気中の窒素ガスをアンモニウムイオンに変換し、植物がアミノ酸合成に利用できる形にする。そのため、マメ科緑肥は窒素肥料をあまり必要としない。一方、イネ科緑肥は多くの養分を必要とするため、堆肥などの資材投入が必要となる。つまり、資源が豊富な場所ではイネ科、そうでない場所ではマメ科緑肥が有効と言える。