【第8回】渡る世間も土次第[その1] ～見えないところの状態が表に出るのです～

ところで、植物は40種以上のさまざまな要素からできています。特に多く含まれ、植物の生育に欠かせない17種類の要素を「必須要素（元素）」と呼びます。水分を除いた乾物の92％は炭素（C）・酸素（O）・水素（H）です。これらは空気中の炭酸ガスや水から摂取します。残りの８％は、17種類の要素からこの3要素を除いた14種類の成分からできています。

これらの14種類の成分は、肥料によって補う必要があります。その中でも肥料として施すと効果が最も表れやすい窒素（N）、リン酸（P）、カリ（K）は「肥料の3要素（大量要素）」と呼ばれ大量に必要で、植物にとって主食の「ごはん」に当たる重要な要素です。「葉肥」とも呼ばれる窒素は、葉緑素などの主成分で葉や茎の成長を促し、葉の色を濃くします。リン酸は「実肥」ともいい、DNAなど核酸の成分で開花・結実、根の成長を促します。カリは「根肥」ともいい、根や茎葉を強くして耐病性を高めます。いずれも肥料によって積極的に施す必要があります。

14種類の成分から3要素を除いた残り11種類の要素のカルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）、イオウ（S）、鉄（Fe）、マンガン（Mn）、ホウ素（B）、亜鉛（Zn）、銅（Cu）、モリブデン（Mo）、塩素（Cl）、ニッケル（Ni）の要素も微量ですが必要とされます。その中のカルシウム、マグネシウム、イオウは3要素の次に必要な要素で、「二次要素（中量要素）」と呼ばれ、植物にとって副食の「おかず」に当たります。この中のイオウは普通に土に含まれるので施す必要はなく、カルシウムとマグネシウムは苦土石灰を施せば十分補給できます。

残りの８種類の成分は微量要素と呼ばれます。本来は単独で施すものではなく、堆肥、腐葉土などの有機質肥料などで補給できます。ただし、常に補給の必要がある鉄などは単独の肥料もあります。私たちが使うサプリメントといったところでしょうか。各必須要素の働きは下表の通りです。

表1 植物の必須要素とそれらの主な生理作用

表2 作物の生育に適したpHの範囲

なぜ、植物の成長のためにpHが5.5～7.0の間にあるとよいかというのは図4の下の部分の通りです。それぞれの要素は、太い部分で水に溶けるイオンの形になりやすくなります。植物は成長に必要な要素がイオンの形になることでそれらを根から吸収して、養分として使えるようになります。これに対し細くなるほど今度は水に溶けない、つまり不溶化して植物が使えない形になります。土壌のpHが酸性寄りの場合、例えばpH5.0のとき、植物は鉄・マンガン・亜鉛・銅などの要素は利用できますが、他の要素は利用できなくなることが分かります。

反対にアルカリ性寄りになったときはその逆のことが起こります。特にリン酸はアルカリ性でリン酸カルシウムになり、不溶化することで植物は使えなくなってしまいます。また、施設栽培などで雨にさらされないことで乾燥状態になった場合でも施した肥料の成分が集積しても土はアルカリ性になってしまうことがあります。

土のpHを知ることで、植物が養分として必要な要素が使える状態なのか判断することができます。pHは、市販のpHメーターなどで簡単に測定することができますので、１年に１回程度は測定しましょう。

そもそもどうして土はpHが低い酸性になるのでしょうか。その理由は2つあります。土を構成する土の粒子（土壌コロイド）はマイナスに帯電しています。土の粒子の周りにマイナスの性質を持った椅子がぎっしり置かれている感じです。一方でカルシウム、マグネシウム、カリウムなど多くの要素は陽イオンの状態で存在しプラスの性質を持っています。マイナスの椅子にプラスの要素たちが磁石のプラスとマイナスのように引き合って座っているようなイメージです。このとき同じプラスの性質を持つ水素イオン（H^＋）や栄養のないアルミニウムイオン（Al³⁺）は、椅子取りゲームにめっぽう強いことを覚えておいてください。

問題は雨です。雨水は空気中の炭酸ガスを吸収してpH5.6前後の酸性の炭酸水になっています。シュワシュワすることはありませんが、この炭酸水には酸性の水素イオンと炭酸水素イオン（HCO₃^-）が含まれています。椅子取りのうまい酸性の水素イオンや栄養のないアルミニウムイオンは、アルカリ性のカルシウムやマグネシウムイオンを追い出して椅子にどんどん座っていきます。そのため土の粒子もどんどん酸性になっていきます。そして追い出されたカルシウムたちは炭酸水素イオンと結合して炭酸カルシウムなどになって地下へ雨水と一緒に流されてしまいます。このようにして雨水は土を酸性にし、同時に養分の少ない状態にしていきます。日本のように雨の多い国の土が酸性になりやすいのはこのためです。この場合、pHは低く、ミネラルなど塩基類も流されているのでECも低くなります。

もう一つ土が酸性になる原因が、窒素肥料のやり過ぎによるものです。例えば硫酸アンモニウム（硫安）という肥料を施します。アンモニウムイオン（NH₄⁺）は陽イオンで土の粒子に吸着、つまり椅子に座った状態になります。アンモニウムイオンは養分として植物に使われるのに対して、硫酸イオン（SO₄²^-）はほとんど使われず土壌に残ります。またアンモニウムイオンは、土の中の微生物によって硝酸イオン（NO^3-）にもなります。土壌中の硫酸イオンや硝酸イオンは土の粒子の表面のカルシウムやマグネシウムなどのアルカリ性の陽イオンである塩基類を溶かし、結合して地下へ流れていきます。土の粒子表面の塩基類が抜けて空いた椅子には水素イオンが座り、土はますます酸性化していきます。この場合は、pHは低いものの、過剰な硫酸や硝酸イオンなどが残っているのでECは高くなります。

同じpHの低い酸性の状態でも、酸性化の生い立ちが違うとECは低くなったり高くなったりします。それに伴い、肥料の施し方も変わります。次回は肥料の施し方に迫ります。