植物のミカタ

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火山ガラスは、急速に冷えたマグマからできる非晶質な物質です。黒曜石や軽石などがあり、風化すると粘土鉱物であるアロフェンに変化します。軽石は風化すると茶色い粘土になり、これはアロフェンを含んでいます。このことから、軽石を堆肥に混ぜると、アロフェンが生成され団粒構造の形成を促進し、堆肥の質向上に役立つ可能性があります。軽石の有効活用として期待されます。

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カリ長石(KAlSi3O8)は水と二酸化炭素と反応し、カオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)、炭酸カリウム(K2CO3)、二酸化ケイ素(SiO2)を生成します。カオリナイトは1:1型粘土鉱物の一種です。二酸化ケイ素は石英などの鉱物になります。ただし、長石からカオリナイトへの風化は段階的に進行し、両者間には複数の粘土鉱物が存在します。造岩鉱物と土壌の関係を深く理解するには、これらの粘土鉱物についても学ぶ必要があります。

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長石は、アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルミノケイ酸塩を主成分とする鉱物グループです。ケイ酸四面体が三次元的にすべて結合したテクトケイ酸構造を持ち、その隙間にナトリウムやカリウム、カルシウムなどが配置されます。 テクトケイ酸は、ケイ酸四面体の4つの頂点がすべて他のケイ酸四面体と結合した構造をしています。すべてのケイ酸が完全に結合しているわけではなく、結合度の低い箇所が存在し、そこに金属イオンが入り込みます。 完全に結合したテクトケイ酸はSiO2と表され、石英となります。長石は石英と異なり、テクトケイ酸構造中に金属イオンを含むため、様々な種類が存在します。

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同型置換とは、粘土鉱物の結晶構造中で、Si四面体が壊れ、代わりにAl四面体が配置する現象です。Si四面体のSiはAlと置き換わるのではなく、結晶が壊れて再構成する際にAl四面体が組み込まれる形となります。壊れたSi四面体はSi(OH)4として水に溶けると考えられます。同型置換により結晶構造は負に帯電し、CEC（保肥力）が増大します。pHや温度が同型置換に影響を与える可能性があります。

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ケイ酸は、ケイ素と酸素で構成され、自然界では主に二酸化ケイ素(SiO2)の形で存在する。水に極わずか溶け、モノケイ酸として植物の根から吸収される。 しかし、中性から弱酸性の溶液では、モノケイ酸同士が重合して大きな構造を形成する。この重合の仕方は、単鎖だけでなく複鎖など、多様な形をとる。 造岩鉱物は、岩石を構成する鉱物で、ケイ酸を含有するものが多い。熱水やアルカリ性の環境では、ケイ酸塩が溶けやすくなる。

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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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稲作でケイ酸を効かせるには、田に水を溜めた状態を保つことが重要です。ケイ素を含む鉱物が水に溶けてケイ酸イオンを放出するためには、大量の水が必要です。イネはケイ酸イオンを細胞に取り込み、細胞壁を強化して倒伏を防ぎます。 田から水を抜く期間を短くすることで、ケイ酸イオンの溶出とイネの吸収が促進されます。中干し期間を削減する稲作法では、ケイ酸を利用することで草丈を抑制し、倒伏を防止する効果が期待できます。

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ツクシはミネラル豊富だが、チアミナーゼ、アルカロイド、無機ケイ素の摂取には注意が必要。 チアミナーゼはビタミンB1を分解する酵素だが、ツクシのアク抜きで除去可能。 ビタミンB1は代謝に重要だが、チアミナーゼは植物、魚、細菌などに存在し、その役割は不明。 ツクシは適切に処理すれば健康 benefitsを提供できる。

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ゴールデンライスは、胚乳にβカロテンを蓄積するように遺伝子組み換えされたコメです。βカロテン合成経路のうち、コメに欠けていた「GGPPからフィトエン」と「フィトエンからリコペン」の2つの遺伝子を導入することで実現されました。フィトエン合成遺伝子はトウモロコシ、リコペン合成遺伝子はバクテリア由来です。この遺伝子導入により、コメは再びβカロテンを生成できるようになりました。ゴールデンライスは長年の開発期間を経て、フィリピンで商業栽培が開始されています。

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## 中干しをしない稲作で利益率向上の確信を得た理由（250字以内） 著者は、水田における中干しの効果に疑問を持ち、試験的に中干しを行わない稲作を実践しました。その結果、収量や品質に問題はなく、むしろ収量が増加する傾向が見られました。 中干しを行わないことで、用水量の削減、稲の根の成長促進、土壌の生物活性向上などの効果が期待できます。これらの効果により、稲の生育が促進され、結果として収量の増加につながると考えられます。 さらに、中干し作業の省略により、労働時間や燃料費などのコスト削減も実現しました。これらの結果から、中干しを行わない稲作は、従来の方法と比べて収量や品質を維持しながら、コストを削減できる可能性があり、利益率向上につながると確信を得ています。

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植物の不定根は、通常の根の成長が阻害された際の「最後の手段」として機能する。通常、植物は主根や側根で水分や養分を吸収するが、洪水や乾燥、病気、害虫などによりこれらの根が損傷すると、植物は生存のために不定根を発生させる。不定根は茎や葉などの地上部から生じ、損傷した根の代替として機能することで、植物の生存を支える。挿し木で植物が増やせるのも、この不定根の発生能力によるものである。不定根の発生は植物ホルモン、特にオーキシンとエチレンによって制御されている。これらのホルモンは、環境ストレスによって誘導され、不定根の形成を促進する。つまり、不定根は植物の環境適応能力を示す重要な指標と言える。

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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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トマト栽培において、落葉を用いた土壌改良は有効だが、大量調達は困難である。落葉にはタンニンが多く含まれており、土壌中の鉱物と反応して粘土有機複合体を形成する。これは土壌の物理性を改善し、窒素過多を防ぐ効果がある。しかし、落葉の使用は土壌鉱物の消費を招くため、長期的には客土の投入が必要となる。トマト栽培ではケイ素の施用も有効であり、根の成長促進や病害抵抗性の向上が期待できる。結論として、落葉と客土、ケイ素などを組み合わせた総合的な土壌管理が重要となる。

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トマトへのケイ素施用は、高温ストレスや病害抵抗性の向上に効果がある。ケイ素は細胞壁に沈着し、物理的なバリアを形成することで病原菌の侵入を防ぎ、植物の強度を高める。また、抗酸化酵素の活性を高め、活性酸素の発生を抑制することで、高温ストレスによるダメージを軽減する。 さらに、ケイ素は蒸散を抑制し、水利用効率を高める効果も持つ。これは、ケイ素が葉のクチクラ層の形成を促進し、水分蒸散を抑制するためである。これらの効果により、トマトの生育が促進され、収量や品質の向上が期待できる。ただし、過剰な施用は他の栄養素の吸収を阻害する可能性があるため、適切な量を使用する必要がある。

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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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トマトへのケイ素施用は、病害抵抗性や品質向上に効果的である。ケイ素は細胞壁に沈着し、物理的な強度を高めることで病原菌の侵入を防ぎ、葉の表面にクチクラ層を形成することで病原菌の付着も抑制する。また、日照不足時の光合成促進や、高温乾燥ストレスへの耐性向上、果実の硬度や糖度向上、日持ち改善といった効果も期待できる。葉面散布は根からの吸収が難しいケイ素を効率的に供給する方法であり、特に土壌pHが高い場合に有効である。トマト栽培においてケイ素は、収量と品質の向上に貢献する重要な要素と言える。

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トマトの栄養価に着目し、グルタミン酸による防御反応の活用で減農薬栽培の可能性を探る記事です。トマトには糖、リコピン、リノール酸、グルタミン酸が含まれ、特にグルタミン酸は植物の防御機構を活性化させます。シロイヌナズナではグルタミン酸投与で虫害に対する防御反応が見られ、トマトにも応用できる可能性があります。黒糖肥料の葉面散布によるグルタミン酸供給で、虫害を減らし光合成効率を高め、果実品質向上と農薬削減が期待できます。グルタミン酸は人体ではGABA生成に関与する旨味成分でもあります。ケイ素施用による効果検証記事へのリンクもあります。

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猛暑日が多いとトマトは水分吸収が追いつかず、萎れや生育不良を起こしやすい。中干しは、一時的に灌水を制限することで根の伸長を促し、吸水能力を高める技術である。しかし、猛暑日では中干しにより水ストレスが過剰になり、かえって生育を阻害するリスクがある。土壌水分計などを用いて適切な水分管理を行い、植物の萎れ具合を観察しながら中干しの実施を慎重に判断する必要がある。猛暑日には、マルチングや遮光ネットの活用、株元への灌水といった対策も併用することで、水ストレスを軽減し、トマトの生育を安定させることが重要となる。

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トマトはケイ素を必要とするが、根の輸送体の一部欠損により葉への運搬が不十分である。ケイ酸の葉面散布以外に、菌根菌との共生によるケイ素供給の可能性を探ったが、確証を得るに至らなかった。トマトは菌根菌と共生可能であり、共生菌がケイ素輸送を補完すれば、緑肥マルチムギとの同時栽培が有効となるかもしれない。たとえケイ素吸収への効果が無くても、マルチムギ栽培は鉄欠乏の回避に繋がる。

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トマトへのケイ素施用は、葉内マンガンの均一化を通じて光合成効率向上に寄与する可能性がある。マンガン過剰による活性酸素発生と葉の壊死、マンガン欠乏による光合成初期反応の阻害という問題をケイ素が軽減する。キュウリで確認されたこの効果がトマトにも適用されれば、グルタチオン施用時と同様に光合成産物の移動量増加、ひいては果実への養分濃縮につながる。つまり、「木をいじめる」ストレス技術に頼らずとも、ケイ素によって果実品質向上を図れる可能性がある。

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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。

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土壌微生物とケイ素は密接な関係を持つ。植物はケイ酸を吸収し、一部を土壌に放出する。このケイ酸は、特定の微生物によって利用される。例えば、珪藻や放散虫はケイ酸を使って殻を形成し、バクテリアの中にはケイ酸を細胞壁に取り込むものもいる。また、ケイ酸は土壌構造の改善にも寄与し、微生物の生育環境を良好にする。さらに、ケイ酸は植物の病害抵抗性を高める働きがあり、間接的に微生物の活動にも影響を与える。土壌中のケイ酸の存在は、微生物群集の構成や活動に影響を及ぼし、ひいては植物の生育にも関与する複雑な相互作用が存在する。

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ケイ素は植物に様々な効果をもたらす。レタスではマンガン毒性を緩和し、トウモロコシでは蒸散を抑制する。トマトはケイ素集積量が低いものの、全くないと奇形が生じるため微量は必要。トマト体内でのケイ素輸送機構に欠損があり、効率的に運搬できないことが原因と考えられる。ケイ素はトマトの葉内マンガンの分布均一化を通して光合成ムラをなくし生産性向上に寄与する可能性があり、蒸散にも影響すると思われる。

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師管は光合成産物などの有機物を植物体全体に輸送する組織である。圧流説は、師管内の物質輸送メカニズムを説明する有力な仮説である。 ソース細胞（葉肉細胞など）で光合成産物が合成されると、スクロースが能動輸送により師管の伴細胞に取り込まれる。これにより師管の浸透圧が上昇し、水が周囲から師管内に流入する。その結果、師管内は高い圧力状態となる。 一方、シンク細胞（根や果実など）では、スクロースが師管から取り出され利用される。これによりシンク細胞側の師管の浸透圧は低下し、水が師管外へ流出する。結果として、ソース細胞側からシンク細胞側へと圧力勾配が生じ、溶液が師管内を流れる。これが圧流説のメカニズムである。

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川辺に群生するオギは、水からケイ素などを吸収して生育する。著者はかつて師匠が河川敷の刈草を畑に入れ、土壌を改善していたのを想起する。しかし、イネ科作物である稲作では、同じイネ科のオギをそのまま利用しても効果は薄いだろうと推測。そこで、オギの穂が実る前に刈り取り、堆肥化して秋のレンゲ栽培に用いることを提案する。これにより、ケイ素などミネラル分の供給、レンゲの生育促進、ひいては夏の猛暑対策といった複数の課題解決につながると期待している。

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水田土壌中の細菌がイネのケイ素吸収に関与する可能性が示唆されている。ケイ素を取り込む細菌24株は全てバチルス属で、食中毒菌のセレウス菌(B.cereus)や生物農薬に使われるBT剤(B. thuringiensis)なども含まれる。バチルス属はケイ素の殻を作ることで過酷な環境を生き抜くとされ、B.cereusはケイ素により耐酸性を得ている可能性がある。ケイ素の吸収にはマンガン、亜鉛、カルシウム、鉄等のミネラルが必要で、特に水田で欠乏しやすい亜鉛の供給が重要となる。土壌中の細菌がケイ素を吸収しやすい環境を整えることで、猛暑下でもイネの秀品率維持に繋がる可能性がある。

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イネの生育に影響を与える水素酸化能を持つ内生菌に関する研究報告が紹介されている。この内生菌は土壌や海洋由来の水素を酸化すると考えられ、そのエネルギーを利用している可能性が示唆されている。 以前のケイ酸と土壌微生物の関係性についての考察を踏まえ、ストレプトマイセス属のような細菌とイネの共生関係について調査した結果、この水素酸化菌の報告に辿り着いた。水素酸化の目的は不明だが、今後の研究でケイ酸と微生物、そしてイネの関係性が解明される可能性に期待が寄せられている。

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ケイ酸苦土肥料を用いた稲作の可能性を探る記事。ケイ酸は稲作に有効だが、風化しにくい石英ではなく、風化しやすいケイ酸塩鉱物である必要がある。ケイ酸苦土肥料の原料は蛇紋岩で、風化しやすいネソケイ酸塩であるかんらん石が変質して生成される蛇紋石を主成分とする。水田上流にこれらの岩石が存在し、水路がコンクリートで固められていない環境であれば、ケイ酸が水田に供給され、猛暑でも登熟不良を起こしにくい稲作が可能になる可能性がある。しかし、そのような環境は標高の高い涼しい地域に限られる。蛇紋石とかんらん石に加え、緑泥石の活用にも言及。さらに、植物が利用できるケイ酸は、微生物が鉱物から溶出したものが多いと指摘している。

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乳酸菌に続き、放線菌でもカロテノイド合成が確認された。高野氏の研究によると、土壌中の放線菌は光を感知してカロテノイド生産を促進する。これは光受容による酵素発現が鍵となっている。興味深いのは、ある放線菌が産生する鉄包摂化合物が、別種の放線菌の抗生物質生産を促進する現象だ。つまり、土壌微生物にとって光は重要な環境因子であり、カロテノイドがその作用に一役買っている可能性がある。

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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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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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高温のシリケイトメルト（溶けたケイ酸塩）中では、水は水酸基(OH)や分子水として存在し、ケイ素周りのM-O-M構造と反応する。具体的には、H₂O + M-O-M ⇔ 2M-OH の反応式で表され、水は網目形成イオン(Si, Al)と反応し、OH基を形成する。これは、熱水変質作用で鉱物にOH基が付与される現象と類似している。つまり、温度は大きく異なるが、シリケイトメルトと堆積した珪酸塩鉱物における水の反応には共通点があると考えられる。

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鉱物の風化と植物の死が、岩石を土壌へと変える過程を解説している。岩石は、風化によって物理的・化学的に分解され、細かい粒子となる。物理的風化は、温度変化や水の凍結などにより岩石が砕ける現象。化学的風化は、水や酸素などが岩石と反応し、組成が変化する現象。生成した粘土鉱物は保水性や保肥性に優れ、植物の生育に適した環境を作る。さらに、植物の死骸は微生物によって分解され、有機物となる。この有機物は土壌に養分を供給し、団粒構造を形成、通気性や保水性を向上させる。つまり、岩石の風化と植物の死骸の分解が土壌生成の重要な要素であり、両者の相互作用が豊かな土壌を育む。

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スギナは酸性土壌を好み、活性アルミナが溶出し他の植物の生育を阻害するような環境でも繁茂する。これはスギナがケイ酸を多く吸収する性質と関係している可能性がある。酸性土壌ではケイ酸イオンも溶出しやすく、スギナはこれを利用していると考えられる。イネ科植物もケイ素を多く蓄積することで知られており、スギナも同様にケイ酸を吸収することで酸性土壌への適応を可能にしているかもしれない。また、スギナ茶を飲んだ経験や、土壌の酸性度に関する考察も述べられている。

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紀伊半島南部の熊野灘沿岸には、付加体と海底火山の痕跡が見られる。付加体はプレートの沈み込みによって海洋プレート上の堆積物が陸側に押し付けられ、陸側のプレートに付加したもの。牟婁層群と呼ばれる地層は、砂岩や泥岩の層に玄武岩やチャートなどの岩塊が含まれており、典型的な付加体である。また、これらの地層には枕状溶岩や水中火山砕屑岩も含まれており、海底火山の噴火活動があったことを示している。特に、白浜町の海岸では、枕状溶岩が露出しており、海底火山の噴火の様子を鮮やかに物語っている。これらのことから、熊野灘沿岸地域は、かつて活発な海底火山活動があった海域だったことがわかる。

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舞鶴でのグローバック栽培に関する勉強会をきっかけに、地域の土壌と水質について考察。グローバック栽培は初期費用が安く土壌病害のリスクも低い一方、水耕栽培のため原水のpH調整が重要となる。舞鶴のある施設では原水pHが7.5と高く、周辺の地質が斑れい岩であることを確認。斑れい岩は塩基性火成岩で、pHを高める鉱物を多く含むため、水質も高pHになると推測。さらに、塩基性火成岩はカリウム含有鉱物が少なく、土壌分析の結果もカリウム不足を示唆。カリウムは根の吸水に重要で、舞鶴の栽培ではカリウム肥料の施用が必須。土壌だけでなく、散水に使う川の水のミネラル組成も考慮する必要がある。

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鶏糞堆肥の多用は、高EC、高石灰、高リン酸を引き起こし、植物のミネラル吸収を阻害する。特に高石灰は鉄の吸収を妨げ、光合成の質を低下させる。石灰質土壌では、イネ科植物は鉄不足に対抗するため、植物シデロフォアを分泌して鉄を吸収するストラテジーⅡ型を持つ。鶏糞堆肥とイネ科緑肥の組み合わせは、緑肥が土壌中の鉄を有効化し貯蔵することで、鶏糞堆肥のデメリットを補う有効な手段となる可能性がある。つまり、イネ科緑肥は過剰な石灰による鉄欠乏を防ぎ、健全な生育を促進する役割を果たす。

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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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台風によるイネの倒伏被害を抑えるには、ケイ酸の吸収促進が有効である。イネはケイ酸を吸収し、細胞壁に蓄積することで茎葉を強化する。しかし、ケイ酸は土壌中で不溶化しやすく、吸収されにくい形態も多い。そこで、ケイ酸資材を施用することで吸収可能なケイ酸量を増やし、倒伏抵抗性を高める。さらに、ケイ酸吸収を促進する遺伝子の研究も進められており、品種改良による解決も期待されている。これらの取り組みによって、台風被害の軽減と安定した収穫量の確保を目指している。

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植物は細胞壁の強化にカルシウムを利用するが、イネ科植物はカルシウム含量が低い。これは、ケイ素を利用して強度を確保しているためと考えられる。細胞壁はセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リグニンで構成され、ペクチン中のホモガラクツロナンはカルシウムイオンと結合しゲル化することで、繊維同士を繋ぎ強度を高める。しかし、イネ科植物はケイ素を吸収し、細胞壁に沈着させることで強度を高めているため、カルシウムへの依存度が低い。この特性は、カルシウム過剰土壌で緑肥として利用する際に有利となる。

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いわくらとは、愛知県田原市にある地名で、渥美半島の先端に位置する。周辺の海岸には、チャートと呼ばれる硬い岩石が多く見られる。チャートは、放散虫というプランクトンの殻が海底に堆積し、長い年月をかけて固まったもの。硬いため風化しにくく、いわくらの海岸では、波の侵食によって削られたチャートの断崖や奇岩が独特の景観を形成している。 これらのチャートは、赤色、茶色、黒色など様々な色合いを持つ。これは、チャートに含まれる不純物の種類や量の違いによるもの。また、チャートの中には、化石が含まれているものもある。これらの化石は、太古の海の環境を知る上で貴重な手がかりとなる。いわくらは、地質学的に貴重な場所であり、自然の力強さを感じることができる場所である。

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粘土鉱物は、同型置換という現象により高い保肥力を持ちます。同型置換とは、粘土鉱物の結晶構造中で、あるイオンが別のイオンで置き換わる現象です。例えば、四価のケイ素イオンが三価のアルミニウムイオンに置き換わると、電荷のバランスが崩れ、負電荷が生じます。この負電荷が、正電荷を持つ養分（カリウム、カルシウム、マグネシウムなど）を吸着し、保持する役割を果たします。このため、粘土鉱物を多く含む土壌は保肥力が高く、植物の生育に適しています。花崗岩に含まれる長石も風化によって粘土鉱物へと変化するため、花崗岩質の土壌は保肥力を持つようになります。

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イネのシリカ吸収は、倒伏防止、害虫忌避、病害耐性向上、リン酸吸収効率化、受光態勢改善など多くの利点をもたらす。ケイ酸はイネの組織を強化し、光合成を促進する。玄武岩質地質でも良質な米が収穫されることから、植物が吸収する「シリカ」は二酸化ケイ素ではなく、かんらん石等の可能性が示唆される。肥料としてシリカを与える場合は、グリーンタフ由来の粘土鉱物が有効。グリーンタフは火山灰が堆積したもので、モンモリロナイトなどの粘土鉱物を豊富に含む。

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植物は土壌中からケイ酸を吸収し、強度を高める。吸収の形態はSi(OH)4で、これはオルトケイ酸(H4SiO4)が溶解した形である。オルトケイ酸はかんらん石などの鉱物に含まれ、苦鉄質地質の地域ではイネの倒伏が少ない事例と関連付けられる。一方、二酸化ケイ素(シリカ)の溶解による吸収は限定的と考えられる。ケイ酸塩からの吸収は、酸による反応が推測されるが、詳細は不明。可溶性ケイ酸はアルミニウム障害も軽減する効果を持つ。つまり、イネのケイ酸吸収は、土壌中の鉱物組成、特にかんらん石の存在と関連し、可溶性ケイ酸の形で吸収されることで、植物の強度向上に寄与する。

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あそこの畑がカリ不足している理由を、土壌中のカリウムの形態に着目して解説している。日本の土壌はカリウム含有量が多いと言われるが、それはカリ長石などの形で存在しており、植物が直接利用できる形態ではない。植物が利用できるのは土壌溶液中のカリウムイオンだが、その量は土壌全体の数%に過ぎない。土壌溶液中のカリウムイオンが不足すると、植物はカリウム欠乏症を起こし、収量低下や品質劣化につながる。したがって、土壌中のカリウム総量ではなく、実際に植物が利用できる形態のカリウム量を把握することが重要である。

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長野県栄村小滝集落では、特別な農法により高品質な米が栽培され、台風による倒伏被害もほとんど見られなかった。倒伏した一部の水田と健全な水田の違いは、赤い粘土の客土の有無であった。イネの倒伏耐性向上に有効とされるシリカに着目すると、赤い粘土に含まれる頑火輝石やかんらん石などの鉱物がケイ酸供給源となる可能性がある。これらの鉱物は玄武岩質岩石に多く含まれ、二価鉄やマグネシウムも豊富に含むため、光合成促進にも寄与すると考えられる。赤い粘土に含まれる成分が、米の品質向上と倒伏耐性の鍵を握っていると考えられるため、イネとシリカの関係性について更なる調査が必要である。ただし、玄武岩質土壌はカリウムが少なく、鉄吸収が阻害されると秋落ちが発生しやすい点に注意が必要。

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飛水峡甌穴群を再訪し、甌穴とチャートを観察した。甌穴は岩が水流で削られたもので、飛水峡には約1000個存在する。赤茶色の岩肌は、以前学芸員に言及された美しいチャートと思われる。チャートは生物由来の堆積岩で、部分的に存在することもあるため、地域の土質が一様でないことを再認識した。飛騨小坂の巌立峡から下流に位置する飛水峡は、川の流れによって形成された景観が特徴。

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関西で客土が一般的でない理由を、土壌の観点から考察しています。関東では土質改善目的で客土が盛んですが、関西、特に京都では客土の認知度が低い。京都周辺の山は、チャートや付加体が多く、玄武岩質や真砂土の起源となる地質が少ない。そのため、客土を試みても効果が薄く、定着しなかったと推測。一方、客土が盛んな地域は、山の地質が土壌改善に適した組成であるか、畑地の土壌が元来劣悪で客土の必要性が高かったと考えられる。川砂による客土はミネラル供給に有効なため、一部で行われている。

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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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鹿児島県南九州市のぬかるんだ黒ボク土の畑で、白い多孔質の石が土壌改良材として使われていた。この石は、表面が発泡しており、無色鉱物の反射でキラキラしている部分もある。九州南部で大量に入手可能なこの資材は、シラス台地の溶結凝灰岩ではないかと推測される。多孔質構造のため物理的に空気の層を増やし、微生物の集まることで有機物分解を促進、土壌の物理性改善と汚泥分解を狙っていると考えられる。

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ミャンマーのヤンゴンで畑の土を観察した。ヤンゴンはアジア大陸の沿岸に位置し、赤い土壌が広がっている。現地で畑の土を間近で見ると、石英のような粒子が目立ち、花崗岩が風化した土壌と思われた。砂の隙間はカオリン粘土で埋まっている可能性がある。さらに、崩れた赤い石も多く見られ、土壌の組成について更なる考察の余地を残した。

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京都舞鶴の大江山麓の土壌は、超苦鉄質のかんらん岩や蛇紋岩の影響で高pH（約8）かつマグネシウム過剰、カリウム不足という特徴を持つ。実際に大江山麓で畑を借りた農家は、強い酸性肥料を用いても土壌pHは下がらず、カリウム不足も解消されずに栽培を断念した。これは、超苦鉄質岩にカリウムを含む鉱物が少なく、高pH土壌ではカリウムが吸収されにくいことが原因と考えられる。そのため、この地域ではカリ肥料の適切な施用が重要となる。また、土壌は鉄過剰により赤色を呈すると予想される。

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砂丘農業では、花崗岩由来の腐植が溜まりにくい土壌で栽培が行われている。しかし、藻が砂の隙間に生成し、粘土を保持する団粒構造を形成することが観察された。この藻の発生を促し、粘土を追加することで、砂地の栽培環境を改善できる可能性が示唆される。また、低保水力の土壌であるため、スプリンクラーによる散水が行われている。

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火山灰土壌はミネラル豊富で水はけも良く、栽培しやすいイメージがあるが、地域差が大きく、桜島のような恵まれた土壌は例外。二酸化ケイ素の含有量で土壌の性質は変わり、栽培の容易さも異なる。火山灰だけでなく、近隣の山の母岩も土壌に影響を与える。特定の地域で成功した栽培法が、他地域で再現困難な場合もある。真の実力者は、困難な環境でも成果を出せる人である。

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ゼオライト（沸石）は、結晶構造内に水を含み、加熱すると沸騰しているように見えることから名付けられた。化学組成は(Na,K)Ca₄(Al₉Si₂₇O₇₂)・29H₂Oなどで表され、多くの種類が存在する。ケイ素(Si⁴⁺)とアルミニウム(Al³⁺)が骨格内で入れ替わることで結晶全体が負に帯電し、この負電荷により陽イオンを吸着するため、土壌改良材として保肥力(CEC)向上に効果がある。また、結晶構造内の空隙に水を吸着するため、保水性も高い。

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グリーンタフは、緑色凝灰岩とも呼ばれる火山灰が堆積した凝灰岩で、土壌改良材として注目されている。多孔質で軽石を含むため、シラスに似た土壌を作ると考えられる。二酸化ケイ素を多く含み、微生物の増殖に適した環境を作るが、土壌への有効成分供給については更なる検証が必要である。重粘土質の土壌改良に有効とされるが、粗大有機物や木炭なども同様の効果を持つため、グリーンタフの採掘のしやすさが利点となる可能性がある。効果は二酸化ケイ素含有量に左右される。

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大阪の鉱物展で鹿児島のシラスを初めて間近に観察し、その白さに驚いた著者は、シラスの成分を考察する。火山灰であるシラスは二酸化ケイ素を多く含み、石英とカリ長石が主成分だと推測。桜島の火山灰と比較しても白さが際立ち、石灰要素はほぼ無いと考える。酸性岩の組成から、石英とカリ長石が大半を占め、残りを斜長石が占める構成と推定。これらの鉱物の微細なものがシラスを構成しているため、保水性が低く排水性が高い。また、カリを多く含むため、カリを必要とするサツマイモ栽培に適していることを説明。長石由来の粘土は腐植を蓄積しにくい点にも触れ、火山灰だから良い土壌とは限らないと結論づけている。そして、作物によって適した火山灰の種類が異なると指摘する。

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ベントナイトは火山灰が水中で変成した岩石で、モンモリロナイトなどの2:1型粘土鉱物を多く含む。吸水性、膨潤性、粘結性に優れ、農業や工業で幅広く利用される。成分分析によると、山形県月布産のベントナイトはスメクタイトが約半分、二酸化ケイ素などの無色鉱物が約1/3、残りはミネラルで構成される。構成ミネラルは元の火山灰に依存するため産地により変動する。ベントナイトは玄武岩質の火山灰だけでなく、他の火山灰からも形成されることがグリーンタフの観察から示唆されている。その高い粘土鉱物含有量から、農業利用での秀品率向上に貢献する可能性がある。

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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。

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土壌中の苦土（マグネシウム）は、植物の必須栄養素だが、土壌pHや成分により不溶化し、吸収利用が困難になる場合がある。く溶性苦土を水溶性化するには、土壌pHを適切な範囲（pH6.0～6.5）に調整することが重要である。酸性土壌では石灰資材を施用し、アルカリ性土壌では硫黄華や硫酸第一鉄などを施用してpHを下げる。また、有機物を施用することで土壌の緩衝能を高め、pHの急激な変化を抑えるとともに、微生物活動促進による養分の可溶化も期待できる。さらに、硫酸マグネシウムなどの水溶性苦土資材を施用することで、直接的に植物が利用できる苦土を供給できる。

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JAやつしろでは土耕からロックウールを使った養液栽培への移行が進んでいる。ロックウールは玄武岩や鉄炉スラグから金属を抽出した残渣に石灰を添加したもので、主成分は二酸化ケイ素と酸化カルシウム。CECや緩衝性はほぼなく、pHは高めだが、栽培用には調整済み。繊維状で通気性が良く、養液栽培に適している。生育不良時はロックウールごと廃棄・リセットが可能。肥料設計の勉強会では、土壌の基礎知識よりも、ロックウール栽培で使用する無機肥料の理解を深めることが重要となる。

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桜島の火山灰は、地元住民の言葉通り農作物に良い影響を与えている。ブルカノ式噴火による安山岩質の火山灰は、シラスとは異なり石英が少ない。その主成分は角閃石、輝石、磁鉄鉱、ガラス質で、黒色土壌を形成する。角閃石と輝石は鉄やマグネシウムを豊富に含み、植物の生育に有益だ。また、ガラス質が少ないため腐植蓄積も期待できる。実際に桜島大根の畑の土壌は軽く、腐植とよく混ざり合っており、良質な作物の収穫を裏付けている。火山灰はミネラル豊富な土壌改良材として機能し、桜島の農業を支えていると言える。

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鹿児島中央での勉強会後、桜島へ渡りシラス台地を観察しようと試みた。桜島はブルカノ式火山のため、安山岩や火山灰由来の凝灰岩が多く、黒っぽい石や土壌が目立った。しかし、土壌をよく見ると白い鉱物が含まれており、ガラス質であることが確認できた。これは、無色の鉱物が黒い鉱物を反射し、全体が黒っぽく見えるためだと推測された。しかし、訪れた場所はシラス台地ではなく、時間の都合上、白い台地へは行けなかった。

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宝山の赤い土から大陸の紅土について考察。宝山の赤い土は玄武岩質噴出物の鉄分が酸化したもの。一方、紅土（ラテライト）は高温多湿な気候で、鉄・アルミニウム水酸化物が集積した痩せ土。宝山周辺は黒ボク土だが、紅土は保肥力の低いカオリナイトが主成分で、鉄酸化物と相まって栄養分が溶脱しやすい。さらに高温環境では有機物の分解が早く腐植も蓄積されないため、赤い鉄酸化物が目立つ。つまり、母岩は類似していても、気候条件の違いが土壌形成に大きく影響する。

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夜久野高原の宝山は玄武岩質火山で、赤い土壌とスコリアが見られる。しかし、場所によっては白い軽石が集まっているエリアが存在する。玄武岩は二酸化ケイ素含有量が少ないため粘性が低く、山は低く広がる。宝山の石は二酸化ケイ素が少ないように見えるが、白い軽石の存在は二酸化ケイ素がマグマ内で均一ではなく、局所的に集まることを示している。この事実は、土壌成分の偏りを示唆し、栽培にも重要な情報となる。

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夜久野高原の宝山で採取した緑色の石の正体を考察する記事です。宝山は玄武岩質の火山で、麓の土は黒、壁面の土は赤です。採取した石の中には、山頂付近のスコリア、内部が割れて出てきたと推測される玄武岩がありました。注目すべきは全体的に緑色の石で、筆者はマグネシウムを含む鉱物、または粘土を含むチャートではないかと推測します。チャートの可能性は光沢がないことから否定し、火山であることから超塩基性火山岩コマチアイトの可能性を検討します。コマチアイトの画像と類似していることから、コマチアイトの可能性が高くなります。また、玄武岩マグマの冷却初期にかんらん石ができるとの記述から、かんらん石の可能性も示唆されます。コマチアイトとかんらん石はどちらもマグネシウムを豊富に含むため、緑色の石はマグネシウムを多く含むと結論づけられます。宝山は二酸化ケイ素が少ない超塩基性岩で、鉄とマグネシウムを豊富に含むことから、京都の一般的な土地とは異なる特性を持つと考察しています。

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夜久野高原の宝山(田倉山)は、府内唯一の火山でスコリア丘。玄武岩質の溶岩が風化し、赤い土壌が確認できた。山麓は黒ボク土で、山頂付近になるにつれ赤茶色の土壌が目立つ。火口付近ではスコリアが多く見られ、ストロンボリ式噴火の特徴を示す形状が確認できた。宝山は玄武岩の成り立ち、スコリア丘の形成、土壌の変化を観察できる貴重な場所である。

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山を構成する岩石は、風化・侵食によって細粒化し、最終的に粘土になる。花崗岩は風化に弱く、構成鉱物の剥離によって真砂土と呼ばれる粗い砂状になる。これがさらに風化すると、様々な鉱物が含まれた粘土へと変化する。堆積岩である頁岩は、粘土が固まったものだが、これも風化によって再び粘土に戻る。つまり、岩石の種類に関わらず、風化・侵食の過程で粘土へと変化していく。風化の進行度合いにより、様々な粒度の土壌が存在するが、最終的には粘土にたどり着く。この粘土は栄養豊富なため、植物の生育を支える重要な役割を果たす。

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園芸用の軽石（日向石）の正体について考察している。Wikipediaによると、軽石は火山砕屑物で、淡色で多孔質。黒っぽいものはスコリアと呼ばれる。どちらもマグマ中の揮発成分の発泡で多孔質になるが、軽石は流紋岩質〜安山岩質由来で、スコリアに比べ鉄が少なくケイ素が多い。このため、軽石は土壌の養分や化学性に影響を与えにくく、鉢植え栽培に適している。

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枝は腐植になるか？の記事は、枝が分解されて腐植となる過程を検証しています。実験では、土壌に埋めた枝と地表に置いた枝の分解速度を比較。結果、土壌中の枝は1年でかなり分解が進んだ一方、地表の枝はほとんど変化が見られませんでした。これは、土壌中には分解を促進する微生物が豊富に存在する一方、地表は乾燥し微生物活動が抑制されるためです。さらに、枝の樹種による分解速度の違いも観察され、分解しやすい樹種とそうでない樹種が存在することが示唆されました。結論として、枝は土壌中で微生物の働きによって分解され腐植となるが、その速度は環境や樹種によって大きく異なることが明らかになりました。

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岩の白い模様は石英で、風化しにくい。石英の主成分である砂浜に有機物を投入しても蓄積されにくい。これは土壌における有機物の蓄積にも関係し、石英が多い土壌では植物性堆肥の効果は限定的だが、少ない土壌では堆肥の投入量を減らせる可能性がある。つまり、土壌の組成、特に石英の含有量は、堆肥投入量の判断基準となる。

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エノコロの繁茂を見て、師は次作の豊作を確信していた。イネ科C4植物のエノコロはケイ酸を多く含み、土壌にケイ酸を含む有機物を還元する。これは土壌有機物の蓄積モデルに合致し、地力の維持に貢献する。師の畑は関西特有の真砂土で、粘土が少ないため有機物蓄積には不利なはずだが、師は高品質な作物を収穫し続けた。その秘訣は、エノコロのようなイネ科植物を育て土に還すルーチンを確立した点にある。この手法は土地を選ばず重要であり、師はそれを私に示してくれた。この話は畜産問題にも繋がるが、それはまた別の機会に。

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可溶性ケイ酸は植物の成長を促進する効果がある一方で、土壌中でケイ酸がどのような働きをしているかは未解明な部分が多い。ケイ酸は植物に吸収されると、細胞壁に蓄積して物理的強度を高め、病害虫や環境ストレスへの耐性を向上させる。また、ケイ酸は土壌中のアルミニウムと結合し、アルミニウム毒性を軽減する役割も持つ。さらに、ケイ酸はリン酸と鉄の可給性を高める効果も示唆されている。これらの効果は土壌の種類やpH、他の養分との相互作用に影響されるため、更なる研究が必要とされている。

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ポリフェノールとアミノ酸は反応し、メラノイジンと呼ばれる褐色物質を生成します。この反応は、食品の加工や貯蔵中に起こる褐変現象の原因となります。ポリフェノールは植物に含まれる抗酸化物質であり、アミノ酸はタンパク質の構成要素です。両者が反応するには、熱やアルカリ性の条件が必要です。メラノイジン生成反応は複雑で、様々な中間生成物を経て進行します。生成物の種類や量は、反応条件やポリフェノール、アミノ酸の種類によって異なります。この反応は食品の風味や色に影響を与えるだけでなく、栄養価の低下にもつながる可能性があります。

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蛇紋岩地帯の田んぼでは、マグネシウム豊富な水が自然と供給されるため、施肥の必要がなくマグネシウム欠乏も起こらない。蛇紋岩は鉄分も含み、美味しい野菜に必要な要素を満たしている。実際に「蛇紋岩米」としてブランド化された例もあり、一見ゴツい名前だが、美味しい米が育つ好条件を示唆している。

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スコリアは、玄武岩質マグマが噴火時に発泡してできた多孔質の暗色の火山噴出物である。玄武岩は二酸化ケイ素含有量が少なく粘性が低いため、溶岩は遠くまで流れ、周辺に高い山は形成されない。噴火口付近では、噴き出たマグマが急速に冷却されスコリアや火山灰となる。関東ローム層もこの火山灰の堆積によって形成された。スコリアは風化しやすく、赤土の形成にも関わっている。実際に噴火口跡でスコリアを観察することで、赤土への理解を深めることができる。

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夜久野高原で採取した玄武岩は、表面は赤褐色だったが、割ってみると内部は黒色だった。これは、玄武岩に含まれる鉄分が表面で酸化し、赤土と同じ原理で赤くなっていると考えられる。玄武洞博物館で入手した玄武岩の標本も同様に、風化面は赤褐色だったが、新鮮な破断面は黒色だった。これは、岩石の表面だけが酸化の影響を受けていることを示唆している。さらに、夜久野高原で採取した赤い石は、研磨すると鮮やかな赤色になった。これは、酸化鉄鉱物、おそらく赤鉄鉱の含有によるものと考えられる。これらの観察から、玄武岩の赤色は風化による酸化鉄の生成によるものであり、内部は鉄分を含むため黒色であることが確認された。

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真砂土の白さは長石由来で、風化によってカリウムが溶脱し粘土鉱物に変化することで白さが失われる。長石はカリの供給源であるため、真砂土を長期間耕作するとカリが不足する可能性がある。風化した長石は指でつまむと崩れる白い鉱物だったと記憶している。しかし、真砂土には茶色い部分もあり、これは鉄の酸化によるものかもしれない。つまり、真砂土の色変化は長石の風化だけでなく、他の鉱物に含まれる鉄の酸化も関係していると考えられる。