植物は光合成で有機物をつくり、それを使って自分の体を大きくしています。一方、菌類は植物がつくった有機物を利用して菌糸の増殖とそれの維持をしています。樹木がボロボロになるということは、物が腐る、分解するということで、菌類が有機物（樹木）を分解して、その中の栄養を利用していることです。馬や牛が草（植物）をエサにして生きているのと同じ関係にあります。
これは、与える側（植物）と搾取する側（動物）の関係ですが、植物と菌類の関係はそれ以外の側面も持っています。　それは「共生」の関係です。　菌類は有機物を分解するだけではなく、植物に土壌から取り込んだ栄養を植物に供給し、反対に植物からも必要な栄養をもらっています。

植物と菌類の関係を大まかにまとめると以下のようになります。
① 枯死した植物を分解し、そこから栄養分を得る菌類（腐生菌）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・７０～８０％
② 生きた植物と共生する菌（共生菌；相互に栄養交換を行う）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０～２０％
③ 生きている植物に侵入して栄養分を得ることで、植物を病気又は枯死させる菌（うどんこ病やえき病菌）・・・・５～１０％

植物に悪さをする菌類はごく僅か（５～１０％）で、その他多くの菌類は枯死した植物を分解して自分の栄養にしています。その割合は菌類全体の７０～８０％です。残りの１０～２０％の菌類が植物と相互に栄養を交換する共生の関係にあるのです。ちなみに、地球上に存在する菌類の種類は約１５万種といわれています。これは正式に名前がついているもの、ちゃんと学名があるものです。推定では、まだ知られていないものがおおよそ３００万種あるといわれています。

次回からは、
・植物と菌類がどのようして共生関係を持つようになったのか？
・共生菌にはどのような種類があるのか？
・植物と菌類は具体的にどのように共生しているのか？
などを調べてみたいと思っています。

 

 

団粒構造がしっかり発達した畑土は、
① 色は黒々としており、
➁ 握ると湿り気を感じ、ぎゅっと締まるが、手を開くとほろっと崩れ、
③ 湿っていてもべたつかず、
④ つまむと粒粒とした感触があり、指先で押しつぶすと、しっとりと指腹に沿ってやわらかく広がる

というような感じの土です。
そして、その働き・作用は前回の投稿で説明したとおりです。

⇒　堆肥　（９）　有機物を分解すると最後に何が残るのか？

では、本題の「団粒構造はどのようにして形成されるのか？」
についてです。

 

微生物が樹木や草花を分解していくと最終的には水と二酸化炭素に分解されるのですが、その過程で腐植物質が形成されます。　この腐植物質は、大きく３つ（フルボ酸、フミン酸、ヒューミン）に分類されます。
腐植物質は土壌（畑の土）の良し悪しを決める重要な成分です。
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🔵 土壌構造の改善（団粒構造の形成）と保肥力の向上
① 団粒構造をつくる

「植物工場ラボ」さんのサイトからお借りしました。
団粒構造ができると、
・水はけ、水もちが良くなる
・通気性が良くなる
・その結果、根が良く伸びる
つまり、植物が育ちやすい土壌構造ができるのです。
上図の右端の円形図は団粒構造の中身を拡大したもの。砂、粘土、水、空気、腐植物質がくっつき合って団粒をつくり、そこに、根っこの先端部分が入っていくのです。この団粒の中の水分は重力で地下に流れ出ていくことのない水です。

② カリウム、マグネシュウムなどの肥料成分をつかまえて保持
する力がある

「シェアリング未来ec」さんのサイトの画像をお借りしました。
上図の土壌コロイド（丸い大きな円）は、団粒の中の腐植と粘土に相当し、どちらもマイナス（ー）の電荷を帯びていて、プラス（＋）の電荷をもったカリウム（K⁺）やマグネシュウム（Mg²⁺）などの肥料成分が引き付けられてくっつくのです。
肥料成分は水の中に溶けて存在するので、雨が降って地下に浸透すると肥料成分も一緒に地下に流れていきます。　しかし、腐植や粘土が土壌中にたくさんあると、肥料分は腐植や粘土にくっついて流れません。これが腐植の肥料成分を保持する力です。
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🔵 腐植物質は、堆肥（有機物）を入れることで団粒構造が形成され、肥料成分の保持力を高めますが、その腐植物質（フルボ酸、フミン酸、ヒューミン）とはどのようなもので、どのような働き・作用があるのでしょうか？

◉ 腐植物質（フルボ酸・フミン酸・ヒューミン）の特性・作用

分類 （分子量）	水溶性（色）	主な機能・働き		分解までの年数
フルボ酸 （小さい）	酸性・中性で水に溶ける（黄褐羽賀研二色）	・キレート作用が強く、微量要素の可給性を高める ・植物の根からの吸収を助ける ・微生物活性を促進		数週間～数ヵ月
フミン酸 (中程度）)	アルカリ性で水に溶ける（黒褐色）	・団粒構造の形成促進 ・保肥力（CEC）の向上 ・根の伸長促進やストレス耐性向上		数年（３～１０年程度）
ヒューミン (非常に大きい)	水に溶けない（黒色）	・非常に安定で長期的な炭素貯蔵 ・土壌の物理性改善（団粒の骨格） ・緩衝能の向上		数十年～１００年以上

〇 フルボ酸
堆肥が分解される過程で比較的早い段階に生成される腐植物質で、根の成長を促進し、養分や水分の吸収を助ける働きがあるが、比較的早く分解される。また、土壌コロイドと肥料成分のくっつきやすさ（保肥力）を高める。

〇 フミン酸
フミン酸は団粒構造の中核をなし、土壌コロイドと結合してその構造を安定化させる働きがある。こうして形成された団粒構造は、耕起や乾湿の繰り返しによって徐々に分解されるが、フミン酸の存在によってその耐久性が高まり、土壌の物理性（団粒構造）や保肥力の維持する。

〇 ヒューミンは、フミン酸と同じように団粒構造を形成し、土壌のの物理性・保肥力を向上させ、分解までの年月が非常に長く数十年～数百年の単位で安定する物質。
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🔵 上述の３種類の腐植物質は、水と二酸化炭素に分解されるまでにどれくらいの年月がかかるのでしょうか？

〇 腐植物質は最終的には水と二酸化炭素に分解されるが、その速度は極めて遅く、※数十年～数千年かかり、土壌中では長期間安定して存在する。　→　◉腐植物質の特性と作用の右端列参照
※数十年～数千年とは非常に幅があるが、これは、寒冷地や乾燥地、熱帯雨林など環境による違い、測定法によっても違いが出てくる。
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🔵 堆肥の中に、腐植物質はどれくらいの割合で存在するのでしょうか？

〇 有機物内にある分解されやすい物質（糖やたんぱく質）は早く分解されて微生物のエサになって無くなっていくが、リグニンなど難解性有機物は微生物の作用により変性（分解と再合成）を繰り返して腐植物質（フミン酸、フルボ酸、ヒューミン）になる。その割合は、牛ふん堆肥；１０～２０％、植物性堆肥；２０～３０%。
残りの堆肥＝非腐植物質（リグニンなどの難解性有機物）も順次分解と再合成を繰り返して腐植物質に変わっていくようである。
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🔵 まとめ
腐植物質とは、微生物が有機物を分解する過程で生成される、分解されにくい高分子有機物の集合体で、フルボ酸・フミン酸・ヒューミンの3種に分類されます。これらは、土壌の団粒構造を形成し、保肥力を高め、植物の根の生長や微生物の活性を支えるなど、土壌の健康と作物の生育に不可欠な存在です。

 

 

 

家庭菜園の片隅にブロックで囲いをつくり、そこに夏の間に除草した草、野菜の残渣などを少量の土を間に挟みながら順次積んで置き、思い出したころに切り返しをする（２回程）と、翌春には黒褐色の土になっています。　少量ですが堆肥として畑にまいています。
この黒褐色の土（腐植化した土）は、
「微生物が有機物を分解し、再合成し、安定した高分子に変換した状態の土壌有機物」です。その主成分はフミン酸、フルボ酸、ヒューミンといった腐植物質で、これらは分解されにくく、数十～百年単位で残るという特徴があるそうです。

〇 有機物を分解すると最後に何が残るか？
微生物が有機物を分解するということは、自分の体の増殖と自分の体を維持するためエネルギーを得ることですが、その分解が進んで最後の物質が水（H₂O）と二酸化炭素（CO₂）になるのです。堆肥も有機物ですから、長い時間をかけて、最終的には水（H₂O）と二酸化炭素（CO₂）になります。
しかし、植物は根から窒素（N）やリン酸（P）、また、鉄（Fe）、マグネシュウム（Mｇ）といった微量要素（ミネラル）を吸収しているので、それらは土壌中に残ります。これらの物質は、他の鉱物と結合するなどの化学反応を経て沈殿するものや、土壌中の水の中を浮遊するものなど様々な形態があるようです。

ここで注目すべきは、堆肥の成分であるフミン酸、フルボ酸、ヒューミンといった腐植物質です。しかし、これらの物質も長い時間をかけて最終的には水と二酸化炭素に分解されるのですが、これら３種の腐植物質は、長期間に渡って堆肥の本質部分である、
・団粒構造を形成・維持する
・団粒構造ができることによって、土壌の保水性、排水性の改善
・団粒構造ができることによって、肥料（N・P・K 、微量要素（ミネラル）を土壌中に保持する力が高まる
※N・P・Kや微量要素は、土壌中で酸化や沈殿などの化学変化を起こすと、それらの物質は植物の根から吸収されなくなるが、フミン酸、フルボ酸、ヒューミンといった腐植物質に吸着した物質は根から吸収される
・堆肥は微生物の「えさ」であり、その微生物が増えることによって土壌の多様性が増し、乾燥や過湿、低温や高温など外部からのストレスに対する耐性が増す

というように、フミン酸、フルボ酸、ヒューミンといった腐植物質は堆肥の本質的価値を担っているのです。

次回は、
➀ 微生物（菌類や細菌 ）が有機物を分解する過程で、団粒構造はどのようにして形成されるのか（微生物と団粒構造の関係）
➁ フミン酸、フルボ酸、ヒューミンといった腐植物質はどのような働き・作用があるのか？

を検討したいと思います。

 

狭い面積で栽培する家庭菜園で、未熟堆肥が問題になるのは、どのようなケースが考えられるでしょうか？
畑に有機物を入れるのは、未熟堆肥だけではなく、生の有機物を入れる場合もあります。
未熟堆肥は有機物の分解が途中の段階もの、若しくは、分解が不十分な堆肥のことを指します。
それで思い出すのが、料理から出る野菜くずを家庭用コンポスターで堆肥をつくろうと思ったときのことです。

家庭用コンポスター
プラスチック製で、下の底部分が抜けていて畑の片隅に１０ｃｍ程埋め込む。上部は蓋になっていて、そこから野菜くずを投入

野菜くずはほぼ毎日出るので、その都度コンポスターに入れていたのですが、１ヵ月も経たない 内にコバエが大量発生して蓋を開けるのも嫌になってしましました。　５月半ばに入れ始めて６月半ばには止めてしまいました。その都度かき混ぜて少し土をかければコバエの発生を抑えられたと思うのですが、それが出来なくて、それ以降野菜くずを入れずにそのまま放っておき、翌春畑に混ぜ込みました。

家庭菜園で未熟な堆肥を使うケースは上述の家庭菜園用コンポスターが頭に浮かぶくらいです。それよりも、収穫後に出る野菜残渣、米ぬか、コーヒーかす、落ち葉などの生の有機物を畑に入れることが多いように思うのです。
それで、今回は上述の３種、米ぬか、コーヒーかす、落ち葉をそのまま畑に入れる場合について検討してみます。　収穫後に出る野菜残渣については、連作障害や病原菌の問題もあり、別の機会に改めて投稿します。

◉ 米ぬか
家庭菜園をする方は、化学肥料を使わない有機栽培で甘味のある美味しい野菜をつくりたいという理由で、米ぬかを植付時に施用する場合があると思います。

〇 なぜ米ぬかは野菜に良いのか？
米ぬかは玄米を精製して白米にするときに取り除かれる外皮や胚芽の部分のことで、栄養分がとても豊富。　胚芽とは芽と根を出す部分で、イネが成長するためのすべての栄養素が詰まった部分。なので米ぬかには、窒素（N）リン酸（P）、カリ（K）や微量要素がバランスよく入っている。

〇　しかし、生の米ぬかを植付前に施用すると、
米ぬかは微粉性なので、微生物は増殖を活発化して自分の体（CN比；８～１０）をつくろうとするが、米ぬか内にある窒素（N）分では不足するので、土壌中の窒素を取り入れようとし窒素飢餓が現われることになる。　米ぬかのCN比は１８～２３だが、園芸店で販売されているのものは脱脂されているのが多く、CN比；２０～２３と高い。

〇 植付前の米ぬか施用が窒素飢餓を起こしやすい原因
米ぬかの微粉性とそれに伴う微生物の増殖の活発化（微生物が土壌中の窒素を急速に取り込み、作物が利用できる窒素を一時的に不足させること）が大きな原因である。

〇 窒素飢餓以外に、米ぬかの大量施用が作物に与える影響
施用直後に微生物が急激に増殖するため、土壌中の酸素を大量に消費する。これが根の呼吸障害（酸素不足）や根腐れの原因となる。

〇 どれくらいの量を畑に入れると、窒素飢餓の症状がでるのか？
米ぬかに関するサイトでは、
「１ｋｇ／㎡入れると窒素飢餓がでる」
と書かれている。　米ぬかの比重を０.５とすると、１ｋｇは２リットル。２L／㎡を撒いてしまう可能性は十分にありうる。畑にまいたときは土の表面が真っ白になり、まきすぎたかな？と思うが、剣先スコップですき込めば白い粉が散らばる。
AIに尋ねると、
３００ｇ／㎡以上は危険と言っている。
それではどれくらいなら大丈夫なのか？
⇒　１００～２００ｇ／㎡
この量は少ないように思えるが、植付まで日数、土壌の質、施用時の気温、乾燥しているか？降雨後か？など様々な状況や変動を考えると、１００～２００g／㎡が妥当な数値になるのか。

この１００～２００ｇ／㎡は、
・１００g／㎡；畑の表面にうっすらと白っぽい粉がかかったような状態
・２００ｇ／㎡；表面がうっすらとベージュ〜白っぽく見えるくらいで、地面の色がうっすら透けて見える程度

◉ コーヒーカス
緑の相談で、
「コーヒーかすが相当貯まっている。　畑にまきたいが大丈夫か？　」
という相談を受けることがあります。 相談者はやはりコーヒーのあの苦み成分が作物に害を与えるのではないか？と危惧しているのです。

〇 コーヒーかすの特徴
・コーヒーかすのCN比；約２０～２５
・ｐH；５～６（やや酸性）

〇 コーヒーの苦み成分（カフェイン）は作物にどのような作用（影響）をするか？
・カフェインはアルカロイドの一種で、コーヒーの他にお茶、カカオなどにも存在し、他の植物の種子発芽や初期成長を抑制する作用がある
・なので、生のままコーヒーかすを畑に施用すると、タネをまいても発芽しなかったり、根の成長を抑制・阻害する可能性がある

〇 生のコーヒーかすを畑にまく場合、タネまきや野菜苗を植付ける何日前に、どれくらいの量をまくのが安全か？
・施用時期　　；最低でも３～４週間前（他の堆肥と併せて）
・施用量の目安；１００～３００ｇ／㎡に抑えるのが無難

〇 コーヒーかすを落ち葉などと混ぜて堆肥化すれば、発芽抑制など原因となるカフェインは分解されるので問題なく使える

〇 コーヒーかすにあるカフェインは、害虫を寄せ付けない効果がある。　これを「害虫忌避・摂食抑制効果」という。
・しかし、この効果もコーヒーかすの分解が進むと薄れるので、施用時期と量がポイントになる。
・施用時期；野菜苗の植付直後から数日以内
・施用場所；株元周囲に薄くまく、揮発性成分の効果を生かすために畑土と混ぜない
・施用量　；５～１０ｇ／株（ティースプーン山盛り１～２杯程度）

〇 コーヒーかすを
・堆肥として利用する場合
・害虫の忌避剤として使用する場合
では施用量・使用方法が異なるので注意が必要。

〇 おまけの話
コーヒーカップ１杯に使うコーヒー豆、又は挽いたコーヒー豆の重さは約１０ｇ。　毎朝欠かさず１杯飲むとすると１年間で貯まる量は、
・１０ｇ／杯　×３６５日　＝　３６５０ｇ／年
・畑に２００ｇ／㎡をまくとすると、
３６５０ｇ　÷　２００g／㎡　≒　１８．２５　≒　１８㎡
・毎日１杯づつ飲んだコーヒーの残りかすを１年間貯めておくと、約１８㎡の畑にまき・すき込むことができる。

◉ 落ち葉
１１月に身近な公園などで集めた落ち葉をそのまま畑にすき込む方もいると思います。これも生の有機物を畑に入れることになり、その量が多くなると窒素飢餓の可能性が出てきます。それでは、どれくらいの量を入れると、その可能性が出てくるのでしょうか？

〇 落ち葉の特徴
・CN比は５０～９０と高め
・これが高いということは、落ち葉を分解する微生物はより多くの窒素を必要とする

〇 落ち葉の害が出やすい投入量
AIに尋ねると、
・５ｋｇ／㎡以上入れると、微生物が落ち葉を分解するときに必要な窒素の量が増え、窒素飢餓の可能性が高まる
・特に、気温が上がる５月中旬以降のタネまき・苗の植付時に影響が出やすい

〇 適正投入量はどのくらいか？
・乾燥した落ち葉２～３ｋｇ／㎡が目安

〇落ち葉を化成肥料袋（２０ｋｇ入り）に入れた場合の重さ
・落ち葉の乾燥状態や詰め方で重量が変わるので、
・乾燥した葉でしっかり詰めたば場合　→　１.５～２.５ｋｇ
・葉に湿り気があってしっかり詰め込んだ場合　→　３～４ｋｇ

札幌の場合、１１月前後なると地面は常時湿気った状態になり、乾燥した葉ばかりではないので、
・公園などで集めた落ち葉を化成肥料袋（２０ｋｇ入り）に詰め込んだ場合、概ね約３ｋｇ／袋と推定。
・畑に入れる落ち葉の適正量が２～３ｋｇ／㎡で、化成肥料袋（２０ｋｇ入り）に詰め込んだ落ち葉の重さは約３ｋｇなので、
・１㎡当たり化成肥料袋（２０ｋｇ入り）を１袋入れることになる。

〇 我家の家庭菜園で落ち葉を入れていみた
以下は、１０年前に公園で集めた落ち葉を我家の畑に入れたときに投稿したブログです。

⇒　落葉堆肥（その３）

久しぶりに読んでみて、今回の内容とそれほど違ったことを言ってないことに安心しました。