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農業地質学は、農業鉱物として知られる鉱物の起源とその応用を研究する学問です。これらの鉱物は、特に土壌の肥沃度と肥料成分に関して、農業と園芸にとって重要です。これらの鉱物は通常、必須の植物栄養素です。農業地質学は、特に土壌の生産性と健全性に関して、農業の問題への地質学の応用とも定義できます。この分野は、地質学、土壌科学、農学、化学など、いくつかの異なる分野を組み合わせたものです。全体的な目的は、地質資源を使用して土壌の化学的および物理的側面を改善することにより、農業生産を向上させることです。
歴史
大規模な資金援助を受けた最初の農業地質学プロジェクトは、タンザニア・カナダプロジェクト（1989年）でした。このプロジェクトは、タンザニア南部で、地元の原材料を見つけてテストすることで農家の土壌生産性の向上を支援する方法として実施されました。しかし、原材料を肥料として使用することは、1800年代にまで遡る慣行です。エルリング・ビャルネ・ジョンソンは、1927年から1928年にかけてニトロリン酸法を発見しました。[1]
肥料としてのリン酸岩
農業でよく見られる問題は、リンが不足している土壌への対処です。リンは窒素やカリウムとともに、植物の発育と健康を左右する重要な要素です。リンが不足している土壌を修復するために施用された従来の肥料の多くは、最終的に土壌中で不溶性の複合体になります。そのため、常に再施用する必要があります。リン鉱石（リン酸塩とも呼ばれます）は、植物の成長に関連する問題を修復するための持続可能で費用対効果の高い方法として使用できます。[2]
リン酸塩岩は、リンを含む粘土鉱床から採掘されます。南アフリカ、カナダ、太平洋および大西洋の海底や海山で見つかります。これらの岩石のほとんどは堆積岩で、その一例が石灰岩です。
溶解性があり簡単に利用できる他の元素とは異なり、リン酸岩は、その中のリンを植物や土壌が摂取できるようにするために処理する必要があります。現在、リン酸岩を処理する方法はいくつかあります。菌類によるリン酸岩の微生物可溶化は、有機酸を生成するプロセスによって無機リン酸を可溶性形態に分解できることがわかっています。
鉱山から出る残留粉塵も、植物の発育を促進するために加工肥料と組み合わせて使用されています。ジンバブエで行われた研究では、この混合物が植物の成長、リンレベル、有機炭素を増加させることが示唆されています。[3] [4]
市販の肥料は、化学反応を利用してリン酸塩岩を採掘し、加工します。[5]リン酸塩は、主にドラグラインとバケットホイール掘削機を使用した表面採掘法で採掘されます。リン酸塩岩を粉砕して不純物を取り除いた後、水と硫酸をリン酸塩岩に加えて石膏結晶を生成します。これは、リンを酸性の液体として残し、不要なものを取り除く方法です。リン濃度を上げるには、不純物を沈殿させ、余分な水を蒸発させます。次に、液体のリンに蒸気アンモニアを適用し、最終製品はリンの顆粒です。
多栄養岩石肥料
マルチ栄養素岩石肥料は、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの微量栄養素と、少量のリンなどのマクロ栄養素を含む、ゆっくりと放出される肥料です。[6]その考え方は、土壌中の母材に長期間にわたって起こる自然な風化を模倣することです。
工業用肥料は、コストが上昇し続ける農家[7]と生態系を懸念する環境保護主義者の両方にとって問題が深刻化しており、多くの人々が代替手段を探しています。 多栄養素岩肥料を使用しても工業用肥料の代わりにはなりませんが、他の利点があります。 化学肥料が1つまたは2つの栄養素のみを導入するのに対し、これらの岩肥料は土壌環境に幅広い栄養素を導入します。 これは、農業生産が集中した後など、栄養が不足している土壌にとって重要です。[8]これらの岩肥料の他の利点には、土壌のpHを上げることと、鉱山廃棄物から材料を地元で調達できることが含まれます。 この方法に欠点がないわけではありません。大量の施用が必要で、栄養素の放出速度が遅く、工業用肥料と比較して他の農業方法ほど効果的ではありません。
農業で使用されるその他の原材料のリスト
アパタイト- 酸性土壌でリン酸をゆっくりと放出する主な供給源。
炭酸塩- 酸性度および関連する毒性の問題を解決するために使用される石灰物質が含まれています。
マラカイト– 銅欠乏症の補正に有効
スコリア– 土壌水分を保持し、栄養素をゆっくりと放出するマルチング材として役立ちます。
ゼオライト– 窒素の保持とアパタイトカップル反応からのリンの放出に役立ち、pHも上昇します。
未来
原材料の使用は、コスト効率が良く、入手しやすく、持続可能であるため、農業生産を大幅に向上させることができます。農業地質学はまだ発展途上ではありますが、作物の栽培と収穫量にとって農業上重要であることが証明されており、結果として食糧不足や農業に関連する経済に関する問題の解決につながります。
農業地質学を専門とする科学者は農業地質学者と呼ばれます。
参照
参考文献
- ^ Chesworth, W. ( 1989). 「東アフリカの農業地質学：タンザニア・カナダプロジェクト」。アフリカ地球科学（および中東）ジャーナル。9 (2): 357–362。Bibcode :1989JAfES...9..357C。doi :10.1016/0899-5362(89)90078-X。
- ^ Hemendra, Yadav (2017). 「有機堆肥によるアルカリ性土壌への岩石リン酸の適用性の向上」。応用土壌生態学。113 :80–85。doi :10.1016/j.apsoil.2017.02.004。S2CID 89625691 。
- ^ Himani Singh, M (2011). 「アルカリ性土壌でリン酸岩肥料を施用した小麦とトウモロコシの植物の成長と栄養吸収に対するリン酸可溶化菌の接種の影響」。European Journal of Soil Biology。47 : 30–34。doi : 10.1016 /j.ejsobi.2010.10.005。
- ^ Powell, C. LL.; Daniel, Jeannette (1978). 「菌根菌はリン酸欠乏土壌からの可溶性および不溶性リン酸肥料の吸収を促進する」The New Phytologist . 80 (2): 351–358. doi : 10.1111/j.1469-8137.1978.tb01568.x . JSTOR 2433509.
- ^ 「肥料101、第4章：リン：岩のスープ、誰か？」YouTube。[ YouTube リンク切れ]
- ^ Straaten, Peter van (2007).農業地質学: 作物のための岩石の利用. ケンブリッジ、オンタリオ: Enviroquest. ISBN 978-0-9680123-5-2。
- ^ 「世界の肥料市場と政策：FAO/WTO共同マッピング演習」（PDF）。世界貿易機関。国連食糧農業機関。2022年11月14日。 2023年10月18日閲覧。
- ^ Bijay-Singh; Craswell, Eric (2021-03-31). 「肥料と地表水および地下水の硝酸塩汚染：ますます蔓延する世界的問題」. SN Applied Sciences . 3 (4): 518. doi : 10.1007/s42452-021-04521-8 . hdl : 1885/267455 . ISSN 2523-3971.
外部リンク
- 作物のための岩石: サハラ以南のアフリカの農業鉱物 (Peter van Straaten 著、PDF 形式)
- プロジェクトサイト