植物のミカタ

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この記事は、魚粉肥料に含まれるタウリンの土壌への影響について考察しています。タウリンは抑制性の神経伝達物質として働き、眼の健康にも関与していますが、栄養ドリンクから摂取しても直接的な効果は薄いようです。しかし、神経伝達物質以外の働き方も示唆されており、さらなる研究が必要です。筆者は土壌微生物への影響に関する情報が少ないことを課題に挙げ、タウリン全体の効能について掘り下げていく姿勢を見せています。

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窒素肥料は、無機態窒素と有機態窒素に分けられます。有機態窒素は、土壌微生物によって分解されて無機化し、植物に吸収されるとされてきました。しかし、ペプチド肥料のように、有機態窒素が単なる窒素源としてだけでなく、植物の生理活性物質としても機能する可能性があります。例えば、グルタチオンは光合成能力の増強に関与します。アミノ酸も同様の働きをする可能性があります。核酸については、今後の研究が必要です。

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この記事では、米の粒を大きくするために重要な「地力窒素」について解説しています。地力窒素とは、土壌中の微生物によって分解され、植物が利用できるようになる窒素のことです。 記事では、窒素肥料の種類や、土壌中の有機物が分解されて地力窒素になる過程などを説明しています。そして、土壌粒子に付着した有機物が地力窒素の重要な要素であることを示唆し、その増強方法について、次回以降に解説することを予告しています。

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土壌中の有機態リン酸は植物が利用しにくい形態ですが、鉄粉を施用することで、鉄酸化細菌の働きが活性化し、有機態リン酸を分解・可溶化する効果が期待できます。 鉄酸化細菌は、鉄を酸化させる過程で有機物を分解し、その際にリン酸を可溶化する酵素を分泌します。これにより、植物が吸収しやすい形態のリン酸が増加し、土壌のリン酸供給力が向上します。 ただし、鉄粉の種類や土壌条件によって効果は異なり、過剰な鉄は植物に悪影響を与える可能性もあるため、注意が必要です。

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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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沖縄の土壌改良では、水はけをよくして根が張りやすく、地温が上がるようにすることが重要です。サトウキビの絞りカスであるバガスは、土に混ぜると微生物が分解する際に熱を発生するため、地温上昇に役立つ可能性があります。バガスはブドウ糖が連なったセルロースが主成分なので、微生物の栄養源となり、その代謝熱がカカオなどの根の成長を促す効果も期待できます。

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畑作後に水田を作ると、リン酸が減少する理由は、水田の還元環境にあります。 通常、土壌中のリン酸は鉄と結合し、水に溶けにくいFePO₄の形で存在します。しかし、水田の酸素が少ない環境では、鉄が還元されFe²⁺となるため、リン酸との結合が弱まり、水に溶けやすい形に変化します。 また、カルシウムと結合したリン酸も比較的溶けやすく、水田環境では自然と減少します。これらの要素が重なり、畑作後の水田でリン酸が減少すると考えられています。

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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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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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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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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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「エッセンシャル土壌微生物学 作物生産のための基礎」は土作りに興味のある人にオススメ。土壌微生物の働きだけでなく、団粒構造における粘土鉱物の役割、酸化還元電位による肥料効果や水田老朽化への影響まで丁寧に解説。土壌中の電子の挙動(酸化還元)を理解することで、土壌消毒や稲作の中干しといった実践的な課題についても深く考察できる。関連する記事では、緑泥石、メタン発生、ポリフェノール鉄錯体、コウジカビ、ベントナイト、土壌消毒など多様な視点から土壌への理解を深めることができる。

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コウジカビは、日本の発酵食品に欠かせない微生物である。米麹を作る際にデンプンを糖に変える酵素を分泌し、味噌や醤油、日本酒などの風味を作り出す。元々はイネの穂に付着するカビだったが、人間が選抜・培養することで家畜化され、現代社会に不可欠な存在となった。コウジカビはイネの他にムギなどにも存在するが、人間の生活に役立つ種は限られている。また、コウジカビは毒素を生成しない安全なカビであり、その特性を活かして食品だけでなく、医薬品やバイオ燃料の生産にも利用されている。このように、コウジカビは人間との共生関係を築き、多様な分野で活躍している有用な微生物と言える。

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アオカビから発見されたペニシリンは、β-ラクタム系抗生物質で、細胞壁の合成を阻害することで静菌・殺菌作用を示す。しかし、グラム陽性菌とグラム陰性球菌に有効だが、グラム陰性桿菌には効果が低い。連作障害で増加する軟腐病菌は、グラム陰性桿菌であるエルビニア・カロトボーラであるため、ペニシリンの効果は期待薄である。

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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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イネの根腐れは、長雨による酸素不足ではなく、硫化水素の発生が原因である可能性が高い。硫化水素は、水田の嫌気環境下で、硫酸塩系肥料（硫安、キーゼライト、石膏、家畜糞堆肥など）が土壌微生物によって分解される際に発生する。生物は硫黄を再利用する進化を遂げているため、土壌に硫黄化合物が過剰に存在するのは不自然であり、肥料由来と考えられる。硫化水素は鉄と反応しやすく、イネの光合成や酸素運搬に必要な鉄の吸収を阻害する。水田は水漏れしにくいため、過去の肥料成分が蓄積しやすく、硫黄を抜く有効な手段がないため、田植え前の土壌管理が重要となる。ただし、長雨による日照不足や水位上昇も根への酸素供給を阻害する要因となりうる。

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イネはケイ酸を吸収し、葉や茎に蓄積することで、病害虫や倒伏への抵抗力を高めます。ケイ酸は細胞壁を強化し、物理的なバリアを形成することで、病原菌の侵入や害虫の食害を防ぎます。また、茎を硬くすることで倒伏しにくくなり、穂数を増やし、収量向上に貢献します。さらに、ケイ酸は光合成を促進し、窒素の過剰吸収を抑える効果も持ち、健全な生育を促します。葉に蓄積されたケイ酸は、古くなった葉から若い葉へと転流しないため、古い葉ほどケイ酸濃度が高くなります。このため、ケイ酸はイネの生育にとって重要な要素であり、不足すると収量や品質に悪影響を及ぼします。

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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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レンゲ米の質向上には、レンゲの生育環境改善が鍵となる。レンゲの旺盛な発根を促し、根圏微生物の活動を活発化させることで、土壌の団粒構造が形成され、難吸収性養分の吸収効率が高まる。 具体的には、稲刈り後の水田の土壌を耕し、粘土質土壌をベントナイト等の粘土鉱物や粗めの有機物で改良することで、レンゲの根張りを良くする。さらに、レンゲ生育中に必要な金属成分を含む追肥を行うことで、フラボノイドの合成を促進し、根粒菌との共生関係を強化する。 つまり、レンゲ栽培前の土壌改良と適切な追肥が、レンゲの生育を促進し、ひいては次作の稲の品質向上、ひいては美味しいレンゲ米に繋がる。緑肥の効果を高めるためには、次作で使用する土壌改良資材を前倒しで緑肥栽培時に使用することも有効である。

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鉄は植物の生育に必須だが、アルミニウムは毒性を示す。土壌中の鉄は主に三価鉄(Fe3+)として存在し、植物はそれを二価鉄(Fe2+)に変換して吸収する。この変換には、根から分泌されるムシゲニンや、土壌中の微生物が関与する。ムシゲニンは鉄とキレート錯体を形成し、吸収を促進する。一方、アルミニウムもムシゲニンと錯体を形成するが、植物はアルミニウムを吸収せず、錯体のまま土壌中に放出することで無毒化する。レンゲなどの緑肥は土壌微生物を増やし、ムシゲニン分泌も促進するため、鉄吸収の向上とアルミニウム無毒化に貢献する。結果として、健全な植物生育が促される。

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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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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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著者は、菌根菌の活性に関連するラウリン酸を含む植物性物質を探している。ウイスキーの熟成に関する文献で、発酵モロミや蒸留液にラウリン酸が含まれることを発見した。ウイスキーのフルーティーな香りはラウリン酸に由来し、原料の大麦麦芽、ピート、発酵に関与する土着菌がラウリン酸の供給源と考えられる。今後は、ウイスキー製造過程を調査し、ラウリン酸が豊富な原料や微生物を特定することで、菌根菌活性化のための堆肥づくりに役立てたいと考えている。

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枯草菌（納豆菌の仲間）の培地研究から、堆肥製造への応用を考察した記事です。枯草菌の培地の一つであるDifco Sporulation Medium(DSM)は、各種ミネラルに加え、ブイヨン（肉エキスに相当）を主成分としています。ブイヨンは糖、タンパク質、ビタミン、ミネラルが豊富で、有用微生物の活性化にビタミンやミネラルが重要である可能性を示唆しています。高価なブイヨンを堆肥製造で代用するために、魚粉、油かす、骨粉などを植物性有機物と併用することが提案されています。つまり、土壌微生物の活用には、土壌の物理性改善に加え、微生物に必要な栄養素の供給が重要であることを示唆しています。

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有機リン系殺虫剤は、リンを中心構造に持ち、P=S型（チオノ体）とP=O型が存在する。チオノ体は昆虫体内でP=O型（オクソン体）に代謝され、神経伝達物質アセチルコリンを分解する酵素アセチルコリンエステラーゼ(AChE)に作用する。オクソン体はAChEの活性部位に結合し、酵素の形状変化を引き起こすことで基質との結合を阻害、AChEを不活性化する。AChEは神経の興奮を鎮める役割を持つため、不活性化により昆虫は興奮状態を持続し、衰弱死に至る。AChEは他の動物にも存在するため、有機リン系殺虫剤は非選択的な作用を示す。

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コガタルリハムシは成虫で10ヶ月もの長期休眠を行う。休眠中は休眠特異的ペプチドDiapausinを発現させるが、その機能は謎が多い。Diapausinは昆虫病原菌には効果がないのに、植物病原菌の生育を抑制する。さらに、Diapausinの発現量を減らしても休眠に影響がないことから、休眠維持のためではなく、土壌微生物との相互作用に関与している可能性が示唆されている。休眠中のエネルギー消費を考えると、Diapausin合成には何らかの重要な役割があると推測され、更なる研究が期待される。

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この記事は、病害虫対策において先手を打つことの重要性を、畑A, B, C, Dを例に説明しています。畑Aが土壌微生物による虫忌避対策を行うと、害虫は他の畑B, C, Dに移動し、これらの畑は殺虫剤の増加による経費増、あるいは収率減に見舞われます。 Aの成功を見てCも対策を始めると、害虫はBとDに集中し、Dは経営悪化で倒産。最終的にAがDの土地を獲得します。これは、先見の明を持つ者が利益を独占するビジネスの典型的な勝ちパターンだと指摘。 最初に何をするべきかを見極めた者が、農業経営においても成功を収めると結論づけています。 関連の記事では、家畜糞堆肥の使用中止を推奨しています。理由は、堆肥の過剰な投入は土壌のバランスを崩し、病害虫の発生を招くため。堆肥に頼らず、土壌本来の力を活かすことが重要だと主張しています。

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ヨトウガの幼虫対策として、殺虫剤以外の方法を検討。植物ホルモンであるジャスモン酸は食害虫の消化酵素を阻害する効果があるが、農薬としては多くの作物で使用できない。そこで、植物の抵抗性を高める「全身誘導抵抗性」に着目。特に、根圏微生物との共生によって誘導される抵抗性は、葉が食害されなくても発動する。そのため、発根量を増やし、土壌微生物との共生を促すことが重要となる。具体的な方法としては、草生栽培の効率化などが挙げられる。

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ネギとマルチムギ（コムギ）の混作で、劣悪土壌の改善、アザミウマ防除、ネギ生育向上に成功した事例から、コムギのアレロパシー物質DIMBOAに着目。DIMBOAは広範囲の病原体への抗生物質だが、土壌への吸着で活性を失う可能性がある。そこで、緑肥マルチムギの効果を高める施肥設計を提案。次作の基肥と共に堆肥を投入し、緑肥の生育環境を整える。さらに、黒糖肥料を追肥することで、糖供給によるDIMBOAの土壌吸着促進と、アミノ酸・金属による成長促進を図る。つまり、緑肥を衰退した環境に植えるのではなく、堆肥と黒糖肥料で積極的に生育を促し、アレロパシー効果を最大限に活かす戦略。同時に、コウジカビがアレロケミカルを宿主にとって無毒で有益な物質に変換する可能性にも言及。

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作物の根はフラボノイドを分泌し、枯草菌がそれを認識して根の周りにバイオフィルムを形成する。このバイオフィルムは他の微生物の侵入を防ぎ、根の病気を抑制する。枯草菌は鉄や銅の吸収を促進するシデロフォアも分泌する。有効な枯草菌の増殖には土壌の排水性と保水性が重要であり、フラボノイド合成に必要なフェニルアラニンと微量要素も重要となる。さらに、バチルス属細菌は病原菌のクオルモンを分解する能力も持つため、病害抑制に貢献する。良好な土壌環境は、これらのメカニズムを通じて作物の病害発生率を低減する。

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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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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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コーヒー粕を活用した青枯病抑制法が研究で示された。コーヒー粕に含まれるコーヒー酸と二価鉄がポリフェノール鉄錯体を形成し、過酸化カルシウムと反応することで強力な活性酸素（・OH）を発生させる。この活性酸素が青枯病菌を殺菌する。過酸化水素ではなく過酸化カルシウムを用いることで効果が高まる点が注目される。コーヒー酸は多くの植物に含まれ、二価鉄も腐植酸鉄として入手可能。土壌への影響は懸念されるものの、青枯病対策として期待される。この方法は土壌消毒としての効果があり、青枯病菌以外の有益な菌への影響は限定的と考えられる。

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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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土壌再生において、藍藻類の役割に着目した記事を要約します。藍藻類、特にネンジュモは、塩類集積地などの荒廃土壌において、粘液物質（多糖類）を分泌することで土壌の物理性を向上させる効果があります。土壌藻である藍藻類は土壌粒子を包み込み、団粒構造を形成します。この団粒構造は、塩類集積地のような劣悪な環境でも形成され、植物の生育に適した環境を創造するのに貢献します。これは、従来の牛糞を用いた土壌改良とは異なるアプローチであり、荒廃土壌の再生に新たな可能性を示唆しています。

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ハウス栽培の塩類集積土壌で、生育ムラのある箇所に「コケ」のようなものが観察された。しかし、近接撮影した結果、明確な葉や組織の区別がなく、これはコケ植物ではなく土壌藻類だと推測された。藻類は光合成を行う微生物で、肥料成分と思われる白い粉を取り込み繁殖していた。藻類は光合成以外にも物質を合成する可能性があり、周囲の作物への影響が懸念される。慣習的に「コケ」と表現されるものは、実際には土壌藻類であることが多い。今後の課題として、藻類の性質や作物への影響について理解を深める必要性が示唆された。

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ネギの連作障害について、施肥設計の見直しによる発根量の向上で土壌環境の改善を目指したが、極端な連作では効果が見られなかった。病原菌の増加以外に、収穫時の養分持ち出しに着目。NPKなどの主要要素以外に、マンガン(Mn)や銅(Cu)などの微量要素の不足が連作障害に関与している可能性を考察し、次編へ続く。

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名古屋大学の研究チームは、植物ホルモン・オーキシンが植物の発根を促進する詳細なメカニズムを解明しました。オーキシンは、植物の細胞壁を緩める酵素を活性化させることで発根を促進します。 具体的には、オーキシンが細胞内の受容体と結合すると、特定の転写因子が活性化されます。この転写因子は、細胞壁を分解する酵素群の遺伝子の発現を促し、細胞壁を緩めます。これにより細胞の伸長が起こりやすくなり、発根が促進されることが分かりました。この発見は、発根を制御する農薬の開発に貢献する可能性があります。

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アーバスキュラ菌根菌は、リン酸などの養分吸収を助けるため、共生関係を築ける環境作りが重要。土壌に水溶性養分や糖分が多いと共生しにくいため、過剰な施肥は避けるべき。ネギの菌根菌はネギだけでなく緑肥とも共生するため、除草剤で全て除去するのではなく、通路などに緑肥を栽培すると共生菌が増加。クローバーの根圏は共生菌が豊富との報告もあり、緑肥は土壌の物理性改善だけでなく肥料効率向上にも貢献する可能性がある。

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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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地衣類は、光合成を行うシアノバクテリアまたは緑藻と共生している菌類です。地衣類は、菌が光合成生物に必要な栄養を提供し、光合成生物が合成した産物を菌に返します。この共生関係により、地衣類は木の幹などの栄養分に乏しい環境でも生存できます。 地衣類の光合成にはマンガンが必要ですが、地衣類は宿主からマンガンを吸収していると考えられます。これは、死んだ幹に残った微量元素を活用している可能性を示唆しています。つまり、地衣類は木の残りを再利用することで、山の生態系における栄養循環に貢献している可能性があります。

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漫画『もやしもん』を参考に、土壌中の微生物、特に日和見菌の振る舞いについて解説しています。日和見菌は環境に応じて有益菌にも有害菌にも加担する性質があり、土壌環境が良い方向にも悪い方向にも一気に傾ける力を持っています。このため、未熟堆肥の利用は、熟成が進むか病気が蔓延するかの賭けとなる可能性があります。 記事は、殺菌剤の使用は土壌環境の改善後に行うべきだと主張しています。なぜなら、殺菌剤の使用によって有害菌が耐性を得て、それが日和見菌に水平伝播した場合、深刻な事態を招く可能性があるからです。土壌環境の改善を優先することで、日和見菌を有益な方向に導き、健全な生育環境を維持することが重要です。

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記事は、放線菌が土壌にとって有益な理由を、菌と細菌の違いを対比しながら解説しています。放線菌は好気性環境で増殖し、カビのキチン質を分解、さらに細菌に効く抗生物質を生成するため、土壌環境のバランスを整えます。菌は多細胞生物（例：カビ、キノコ）、細菌は単細胞生物と定義づける一方で、単細胞の酵母は菌に分類されるという例外も提示。これは細胞核の有無による違いで、菌はDNAが核膜に包まれていますが、細菌には核膜がありません。この構造の違いが、細菌に選択的に作用する抗生物質開発の基盤となっています。放線菌も細菌の一種であり、自身と異なる構造を持つ細菌を抑制することで、土壌環境の調整に貢献していることを示唆しています。

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苦土（マグネシウム）は植物の生育に必須で、葉緑素の構成要素やリン酸吸収を助ける役割を持つ。土壌中の苦土は、粘土鉱物や腐植に吸着された交換性苦土として存在し、植物はこれを利用する。しかし、火山灰土壌では交換性苦土が少なく、リン酸過剰やカリウム過剰によって苦土欠乏症が発生しやすい。土壌分析で交換性苦土が1.5cmol/kg以下なら欠乏の注意が必要。対策として、苦土肥料の施用が有効だが、土壌pHや他の養分とのバランスも考慮する必要がある。特に、リン酸とカリウムは苦土の吸収を阻害するため、過剰施用は避けるべき。苦土欠乏は葉脈間が黄化するなどの症状で現れるため、早期発見と適切な対応が重要。

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植物と土壌微生物は共生関係にあり、互いに利益を与え合っている。植物は光合成産物を微生物に提供し、微生物は植物が必要とする栄養素を供給する。特に、植物の根圏は微生物の活動が活発な場所で、植物は根から分泌物を出して特定の微生物を集め、独自の微生物叢を形成する。窒素固定細菌は空気中の窒素を植物が利用できる形に変換し、菌根菌はリン酸などの栄養吸収を助ける。また、植物成長促進根圏細菌(PGPR)は植物ホルモンを産生したり、病原菌から植物を守ったりするなど、様々な形で植物の成長を促進する。このように、植物と土壌微生物の相互作用は植物の生育に不可欠である。

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鉄細菌は、鉄イオン(Fe2+)を酸化鉄(Fe3+)に変換する過程で発生する電子を利用してエネルギーを得る土壌微生物です。水に溶けた鉄は水酸化鉄(Ⅱ)となり、鉄細菌はこれを水酸化鉄(Ⅲ)に酸化します。この酸化過程で生じた水酸化鉄(Ⅲ)は酸化皮膜となり、水面に油膜のような形で浮かびます。同時に、酸化鉄が沈殿することで川が赤く染まります。長い年月を経て、堆積した酸化鉄は褐鉄鉱となります。

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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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プランターの底が割れ、土がこぼれた際に、黒い楕円形の塊が大量に見つかった。これは甲虫類の幼虫の糞で、土を掘り返すと幼虫が多数出てきた。これらの幼虫は腐葉土などの有機物を食べて分解を促すため、土壌にとって有益な存在である。一緒に混ぜていたバーミキュライトも粉砕されており、周囲の土は良い状態になっていた。土壌微生物による分解の前に、昆虫による破砕が重要な役割を果たしていることを実感する出来事だった。

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納豆菌が生成するナットウキナーゼは、ヒトの血栓を溶解する効果があり、同時に含まれるビタミンK2が過剰な溶解を抑制する。これは、納豆菌が周囲のタンパク質を分解するためにナットウキナーゼを合成し、ポリグルタミン酸生成に必要なグルタミン酸を得ているためだと推測される。非殺虫性のBT菌も同様に、特定の物質を分解するために酵素を合成している可能性が考えられる。つまり、これらの菌が生成する酵素は、人間に有益な効果をもたらすが、本来は菌自身の生存戦略の一環として機能していると考えられる。

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非殺虫性のバチルス・チューリンゲンシス菌が生成する結晶性タンパク質「パラスポリン」が、ヒトの癌細胞を選択的に破壊することが九州大学の研究で判明した。このタンパク質は、培養した癌細胞を顕微鏡で観察すると破壊していく様子が確認できる。この発見は、以前話題になった遺伝子組み換え作物と土壌微生物の関係性を見直す契機となるかもしれない。土壌微生物が哺乳類に作用するタンパク質を生成する理由は不明だが、パラスポリンの安全性検証が進めば、癌治療や遺伝子組み換え作物の活用に新たな展開が期待される。

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農薬不使用のオーガニック栽培において、作物自身がBT毒素に似た殺虫性を持つ現象が確認された。これは遺伝子組み換え作物ではなく、F1品種で発生した。土壌中の細菌との共生により、作物がBT毒素を獲得した可能性が高い。つまり、オーガニック栽培でも、遺伝子組み換え作物と同様に植物以外の遺伝子が入り込み、同じ殺虫成分を持つことがある。オーガニック栽培で抵抗性獲得は大規模化が難しく、時間もかかるが、作物の味は圧倒的に優れる。ストレスが少ない環境で育つため、苦味成分が少ないためだ。自然の力を最大限に活かしたオーガニック栽培は、遺伝子組み換え技術とは異なるアプローチで同様の結果をもたらす可能性がある。

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植物は土壌微生物と共生関係にあり、光合成産物と有用有機化合物を交換する。枯草菌の中には植物ホルモンのオーキシンを合成するものがあり、植物の根張りを促進する。オーキシンは植物の頂点で合成され根に届くまでに消費されるため、土壌中の枯草菌由来のオーキシンは根の成長に重要。枯草菌を増やすには、彼らが得意とする環境、つまり刈草のような環境を作る必要がある。納豆菌の例のように、特定の資材が豊富にあれば微生物は爆発的に増殖しコロニーを形成する。したがって、牛糞主体の土壌改良は、枯草菌の増殖には適さず、植物の生育促進には刈草成分が豊富な土壌が有効と考えられる。

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連作障害の原因の一つに、作物自身が出すアレロパシー物質の蓄積がある。アレロパシーとは、植物が他の植物の生育を阻害する物質（アレロケミカル）を放出する作用のこと。例として、ヘアリーベッチはシアナミドを放出し雑草の生育を抑制するが、高濃度では自身の生育にも悪影響を与える。シアナミドは石灰窒素にも含まれる成分で、雑草やセンチュウへの抑制効果がある。コムギやソバなどもアレロパシー物質を出し、連作障害を引き起こす一因となる。

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連作障害の一因であるセンチュウ増加は、線虫捕食菌で抑制できる。線虫捕食菌はセンチュウを捕食する微生物で、生物農薬のパスツーリア・ペネトランスや木材腐朽菌などが該当する。木材腐朽菌、特にキノコの菌糸は、木材中の炭水化物から炭素を、センチュウから窒素を得て生育する。つまり、菌糸が蔓延した木材資材を土壌に施用すれば、センチュウ抑制効果が期待できる。廃菌床も有効で、休眠中のキノコ菌がセンチュウを捕食する可能性がある。これらの資材と緑肥を併用すれば、土壌環境の改善と収量向上に繋がるだろう。

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牛糞堆肥は土壌改良に広く利用されるが、塩類集積による生育阻害、雑草種子や病害虫の混入、ガス発生、連作障害などの問題を引き起こす。これらの問題は、牛糞堆肥中の未熟な成分や過剰な栄養分に起因する。記事では、牛糞堆肥の代替として、植物性堆肥や米ぬか、もみ殻燻炭などの資材、そして土着菌の活用を提案している。これらの資材は、土壌の物理性改善、微生物活性向上、病害抑制効果など、牛糞堆肥に代わるメリットを提供し、持続可能な農業の実現に貢献すると主張している。

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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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クローバーの根圏には、他の植物と比べて格段に多くの菌類が集まる。特に木質資材が多い養分の乏しい環境では、クローバーは木質を分解する腐朽菌を根圏に集めることで、生育に有利な環境を作り出していると考えられる。この現象は、土壌微生物生態学の書籍にも記されており、クローバーが木質資材の分解を通じて優位に立つ仕組みを説明づけている。実際に木質資材でクローバーを育てると、根元に多くのキノコが生える様子が観察される。

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鶏糞中のフィチン酸はリン酸源だが、強固なキレート作用でミネラル吸収を阻害する。これを解決するのがフィターゼ酵素で、フィチン酸からリン酸を切り離し、ミネラルを解放する。土壌中のアオカビがフィターゼを産生するため、鶏糞施用時にアオカビ増殖資材を併用すれば、フィチン酸問題の軽減が期待できる。アオカビ増殖を促す資材の選定が今後の課題となる。

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硫安は水溶性のため即効性があるが、尿素は有機化合物のため土壌中のウレアーゼによる分解が必要で、肥効発現まで時間を要する。硫安は水に溶けると即イオン化するのに対し、尿素は酵素反応を経てアンモニアを生成し、アンモニウムイオンとなる。土壌の状態により分解速度は変わるが、尿素の肥効は硫安より遅い。ただし、尿素のモル質量は硫安の約半分なので、施肥量は半分で済む。

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土壌消毒で硝化細菌が死滅すると、アンモニウムイオンが硝酸イオンに変換されず土壌中に蓄積する。アンモニウムイオンはマグネシウムなどの陽イオンミネラルの吸収を阻害するため、施肥計画通りの効果が得られない可能性がある。硝酸イオンは陰イオンなので陽イオンミネラルの吸収阻害は起こさない。リン酸イオンなど他の陰イオンの吸収阻害も、リン酸過剰になりやすい土壌環境ではむしろ有益な可能性がある。つまり、適切な土壌微生物は作物の養分吸収バランスを整える役割を担っている。将来的には、無機肥料ではなく有機肥料（アミノ酸等）が主流になることで、このような問題が軽減される可能性がある。

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土壌の保肥力向上には、有機酸が重要である。米ぬか等の有機物を土壌微生物が分解することで有機酸が生成される。微生物自体もタンパク質で構成され、死骸や酵素も分解されてアミノ酸などの有機酸となる。この分解過程でPEON（リン酸緩衝液抽出有機態窒素）と呼ばれる準安定型のタンパク質断片が生じ、これが団粒構造の構成成分となる。つまり、食品残渣を投入し、微生物の活性を高めることで、土壌中の団粒構造が増加し、保肥力や緩衝性が向上する。