植物のミカタ

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この記事では、隕石由来のエアロゾルと雨雲の関係について解説しています。隕石由来のエアロゾルは成層圏で生成され、対流圏に流れ込みます。対流圏では雲が形成され、特に積乱雲は対流圏界面まで達するほど発達し、激しい雨を降らせます。この積乱雲には隕石由来の鉄やマグネシウムが含まれている可能性があり、雨は宇宙からの恵みと言えるかもしれません。

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連日の夕立は、植物の光合成が落ち着く時間帯に降るため、生育にプラスになる恵みの雨と言えるでしょう。 雨水には窒素やリンが含まれており、植物の生育を助けるだけでなく、土壌中の糸状菌も活発化させる可能性があります。 雨水中のリンは、エアロゾル由来かもしれません。 リン酸は植物や糸状菌にとって利用しやすい形状であるため、雨上がり後は土壌中のリン酸濃度が高くなり、病害発生のリスクも高まる可能性があります。 一方で、降雨は植物の免疫を活発化する効果も期待できます。

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ヨトウガ対策として、植物ホルモンに着目したアプローチが注目されています。ヨトウガの幼虫は植物を食害しますが、植物は防御機構としてジャスモン酸というホルモンを分泌します。しかし、ヨトウガは巧みにジャスモン酸の働きを抑制し、食害を続けます。そこで、ジャスモン酸の働きを強化したり、ヨトウガによる抑制を防ぐことで、植物の防御反応を高める方法が研究されています。この方法により、農薬の使用量削減などが期待されています。

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2021年8月中旬の記録的豪雨の後、大阪の田んぼでは稲が大きく成長していた。長雨でも水没しなければ根腐れせず、イネは逞しく育つ。この成長を促すのが「稲妻」で、雷のエネルギーで生成される窒素化合物が関係すると言われる。しかし、今回雷は少なかったため、大気中の窒素化合物も成長に寄与している可能性がある。増加する豪雨への対策として、土作りが重要な役割を果たすかもしれない。今後の天候による影響も考慮しつつ、稲の生育を見守る必要がある。

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ヤシャブシの葉は水田の肥料として利用され、果実にはタンニンが多く含まれる。タンニンは金属と結合しやすく、土壌中の粘土鉱物と結びつき、良質な土壌形成を促進する。つまり、ヤシャブシの葉を肥料に使うことで、水田の土作りが積極的に行われていた可能性が高い。しかし、現代の稲作では土作り不要論が主流となっている。この慣習の起源は不明だが、伝統的な土作りを見直すことで、環境負荷を低減し持続可能な農業への転換が期待される。関連として、カリウム施肥削減による二酸化炭素排出削減や、レンゲ米栽培といった土壌改良の事例が挙げられる。

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施設栽培では、トマトなどの作物は鉄欠乏に陥りやすい。土壌中に鉄は豊富に存在するものの、土壌の酷使による鉄の絶対量の減少と、土壌の化学性の変化が原因となる。施設内では降雨がないため、土壌pHが低下しにくく、石灰やリン酸が過剰になりやすい。鉄の吸収は低いpHで促進されるが、高いpHでは阻害される。植物は根から有機酸を分泌して土壌pHを下げようとするが、施設栽培では発根量も少なく、この作用も限定的となる。結果として、鉄欠乏が生じやすく、光合成に不可欠な鉄の不足は、軽微であっても大きな影響を与える。さらに、アルミニウム過剰な酸性土壌では、アルミニウム耐性植物は鉄吸収メカニズムを利用してアルミニウムを無毒化するため、鉄欠乏を助長する可能性もある。

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強い光は活性酸素を発生させ、光ストレスの原因となる。光ストレス軽減にはフラボノイドなどの紫外線フィルターが有効だが、フラボノイドは紫外線以外の光も遮断する可能性がある。また、植物の生育に必要な光も遮断してしまう可能性があるため、人工的に特定の波長の光、例えば緑色光や紫外線を照射する手法も考えられる。トマト栽培では、雨による果実のひび割れを防ぐため遮光を行うが、これがフラボノイド合成を阻害し、光ストレスを受けやすくしている可能性がある。つまり、光合成効率を維持しつつ光ストレスを軽減するには、遮光する光の波長を調整する必要がある。

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高温ストレス下では、植物は葉のイオン濃度を高めることで根からの吸水力を高め、蒸散による葉温低下と光合成促進を図る。この生理現象は土壌水分の枯渇を早める一方、降雨後の急速な吸水と成長を促す。つまり、高温ストレスと降雨の繰り返しは植物の成長に良い影響を与える可能性がある。このメカニズムの理解は、例えば稲作における中干しの最適な時期の判断に役立つと考えられる。

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トマトの老化苗定植は微量要素欠乏のリスクを高める。老化苗は根の活性が低く、土壌からの微量要素吸収が不十分になりやすい。特に亜鉛欠乏は深刻で、葉の黄化や生育不良を引き起こす。さらに、亜鉛は植物ホルモンのオーキシン生成に関与し、不足すると花や果実の形成にも悪影響が出る。結果として、収量低下や品質劣化につながるため、老化苗定植時には微量要素、特に亜鉛の適切な補充が必須となる。葉面散布は即効性が高く効果的である。

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ヤンマーの「根と微生物の根圏での活動」は、植物の根と土壌微生物の相互作用、特に「根圏」と呼ばれる根の周辺領域での複雑な関係性を解説している。植物の根は光合成産物を根圏に分泌し、多様な微生物を呼び寄せる。これらの微生物は、植物の生育に不可欠な窒素、リン、カリウムなどの養分を土壌から吸収しやすくする役割を果たす。具体的には、有機物の分解や難溶性養分の可溶化を通じて養分供給を助ける。さらに、特定の微生物は植物ホルモンを生成し、根の成長を促進したり、病原菌から植物を守る働きも持つ。根圏微生物の多様性と活性を高めることが、健康な植物育成、ひいては持続可能な農業につながる。

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この記事は、土作りに重点を置いたレンゲ米栽培の田起こしについて報告しています。昨年、近隣の田んぼがウンカ被害を受ける中、無農薬で収量を維持できた田んぼの管理者から田起こしの連絡を受け、著者は現地を訪れました。 この田んぼでは、レンゲの種まき前に土壌改良材としてベントナイトと黒糖肥料を施肥し、レンゲの鋤込み時期を前倒ししました。これらの施策は、土壌への有機物供給と亜鉛などの微量要素欠乏の防止を目的としています。 田起こし後の土壌は、降雨の影響を受けながらも細かい土塊が形成されており、良好な状態でした。レンゲの生育も例年より良好だったことから、土壌中の有機物量増加が期待され、鋤込み時期を早めた効果もプラスに働くと予想されています。 昨年同様、低コストで安定した収量を得られるか、引き続き田んぼの状態を観察していく予定です。

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ノゲシは、都市環境に適応した生存戦略を持つキク科の植物である。タンポポに似た花とギザギザの葉を持ち、アスファルトの隙間などの僅かな空間に根を下ろす。硬い葉は雨水を中央に集め、隙間に排水する構造を持ち、茎は空洞である。横に広がらず高く成長することで、刈り取られるリスクを減らし、結実を成功させる。アメリカオニアザミのような横に広がる種は早期に除去されることが多いのに対し、ノゲシは都市の隙間を巧みに利用し、森の外側へと勢力範囲を広げるパイオニア植物と言える。

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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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森林生態系の物質循環、特に窒素とリン酸の循環に焦点を当てた解説。森林の生産性は水や窒素の循環に影響され、窒素は降雨や落葉、窒素固定によって供給される一方、脱窒やアンモニア揮発、渓流水で流出する。窒素は植物体内や森林全体で再利用性が高い。リン酸も重要で、再利用性が高く、母岩からの溶出が供給源となる。窒素は肥料木や動物の活動で森林に蓄積され、リン酸は母岩由来の供給が大きい。全体として、森林生態系における窒素とリン酸の循環の複雑さと重要性を示唆している。

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アリの巣周辺の砂を観察すると、アリが地下から砂利を運び出し、地表の土とは異なる組成になっている。細かい粒子が入り込み、地下の砂が地表に現れる。周辺の土と比較すると、アリの活動によって土壌の組成が変化していることがわかる。 アリの巣穴は、地下への酸素供給や、雨水による有機物の浸透を促す。これにより、植物やキノコの生育にも影響を与えていると考えられる。 アリの巣作りは、土壌環境に変化をもたらし、周辺の生物に大きな影響を与えていると言える。

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京都八幡のとらこ株式会社で、堆肥の有効活用に関する社内研修を行いました。京都市内の土壌は堆肥が効きにくいため、そのパフォーマンスを高める工夫や、増加する降雨量への対策を重点的に解説しました。具体的には、堆肥の効果を最大限に引き出す方法や、堆肥と酸素供給剤を併用することで、雨による被害を軽減できた事例を紹介しました。研修では、難しい土壌環境でも適切な作物管理を行う京都の農家ならではの視点を取り入れ、実践的な内容を共有しました。

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地球温暖化による猛暑や水害増加への対策として、土壌への二酸化炭素固定が提案されている。従来のNPK肥料中心の土壌管理から脱却し、木質資材由来の堆肥を用いて土壌中に無定形炭素(リグノイド)を蓄積することで、粘土鉱物と結合させ、微生物分解を抑制する。これにより土壌への二酸化炭素固定量を増やし、植物の光合成促進、ひいては大気中二酸化炭素削減を目指す。家畜糞堆肥は緑肥育成に限定し、栽培には木質堆肥を活用することで、更なる根量増加と光合成促進を図る。キノコ消費増加による植物性堆肥生産促進や、落ち葉の焼却処分削減も有効な手段として挙げられている。

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葉面散布は、植物の葉に栄養液を散布する施肥方法です。尿素を添加すると葉の細胞膜の透過性が高まり、栄養吸収が促進されると考えられてきました。しかし、尿素には葉焼けのリスクがあり、効果も限定的です。尿素の働きは、気孔を開かせることではなく、クチクラ層を一時的に溶かすことで栄養分の吸収を助けることです。ただし、高濃度の尿素は植物に害を及ぼす可能性があります。葉面散布の効果を高めるには、植物の種類や生育段階、気象条件などを考慮し、適切な濃度と散布方法を選択することが重要です。

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籾殻が敷かれた通路に生えるキノコは、他の菌類との生存競争を繰り広げている。籾殻は保水性と通気性を高め、キノコにとって有利な環境を作り出す。特に、窒素が少なくグルコースが多い環境で優位となる。 鶏糞などの施肥はこの環境を一変させる可能性がある。窒素が増えることで、キノコは競争に敗れ、分解しやすいセルロースは消費され、分解しにくいリグニンが残るかもしれない。 いずれにせよ、菌類によるセルロース分解は熱を発生させるため、地温上昇は避けられない。知識を持つことで、一見ただのキノコも、微生物間の攻防という新たな視点で見ることができる。

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知人の菜園で収穫前のトウモロコシ（ポップコーン）に「穂発芽」が見られました。これは米の穂発芽と同様に、種子の休眠性が低い品種で多雨により発生するとされます。しかし、今回はごく一部での発生だったため、筆者は種子の「休眠失敗」や、土壌の劣化（特に鉄・カリウムの欠乏）が原因である可能性を指摘。知人にはカボチャの果実内発芽の事例を挙げ、土壌の鉱物消耗を伝えました。連作している畑では、欠乏の有無にかかわらず、鉄やカリウムの補給を意識することが重要だと提言しています。

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天候不順による日照不足と過湿は野菜の生育に悪影響を与える。特に、過湿による土壌の酸素不足は根の伸長を阻害し、ミネラル吸収量の減少、ひいては野菜の不味さにつながる。排水性の良い畑では、このような悪影響を軽減できる。 慣行農業における除草剤の使用は、土壌を固くし、水はけを悪くする要因となる。一方、オーガニック農法では除草剤を使用しないため、土壌に根が張りやすく、排水性が良くなる。結果として、根の伸長が促進され、ミネラル吸収量が増加し、美味しい野菜が育つ可能性が高まる。つまり、除草剤の使用有無が野菜の品質、ひいては収量に影響を与えるため、オーガニック野菜は天候不順時にも比較的安定した収穫と美味しさを維持できる可能性がある。

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ニンジンの水やり軽減のため、腐植の効果を実験。腐植入り区画と無腐植区画にニンジンを播種し、不織布で覆った。3日後、腐植入り区画は播種箇所が湿っていたが、無腐植区画は乾燥していた。腐植は土のひび割れを減らし、表面積を小さくすることで乾燥を防いだと考えられる。腐植40リットル（800円）で水やり頻度が週3回から週1回に減る可能性があり、作業軽減効果は大きい。更に、腐植入りの土は畝立て作業も楽だった。