テラ・プレタ

テラ・プレタ（ポルトガル語の発音： [ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ]、文字通り「黒い土」 ）は、アマゾン川流域で発見された非常に暗く肥沃な人為的土壌（アントロソル）の一種である。 「アマゾンの暗黒土」または「インディアンの黒土」としても知られている。ポルトガル語での正式名称はterra preta do índioまたはterra preta de índio （「インディアンの黒土」、「インディアンの黒い土」）である。Terra mulata（「ムラートの土」）は色がより明るく、または茶色がかっている。 ^[1]

テラ・プレタの特徴的な黒色は、風化した木炭の含有によるもので、^[2]木炭、骨、割れた陶器、堆肥、肥料の混合物をアマゾンの肥沃度の低い土壌に加えて作られました。アマゾンの先住民の 土壌管理と焼畑農業の産物である木炭は、^[3]安定しており、数千年にわたって土壌に留まり、ミネラルや栄養素を結合して保持します。^{[4] [5]}

テラ・プレタは、低温の木炭残留物が高濃度に存在すること、^[2]、大量の小さな陶器の破片が存在すること、植物残渣、動物の排泄物、魚や動物の骨、その他の有機物、窒素、リン、カルシウム、亜鉛、マンガンなどの栄養素が含まれていることが特徴です。^[6]テラ・プレタのような肥沃な土壌は、特定の生態系内で微生物の活動レベルが高く、他の特定の特性も示しています。

テラ・プレタ地帯は、一般的にテラ・コムム（[ˈtɛʁɐ koˈmũ, ku-]）、つまり「共通土壌」に囲まれています。これらは不毛な土壌で、主にアクリソルですが、^[6]フェラルソルやアレノソルもあります。^[7]アマゾンの森林伐採された耕作地は、栄養素が消費されるか、雨や洪水によって浸出するまでの短い期間しか生産性がありません。そのため、農民は焼けていない地域に移住して、そこを（火で）開墾せざるを得ません。^{[8] [9]} テラ・プレタは、木炭、微生物、有機物が豊富に含まれているため、栄養素の浸出が起こりにくいです。この組み合わせにより、栄養素、ミネラル、微生物が蓄積され、浸出に耐えます。

テラ・プレタ土壌は、紀元前450年から紀元後950年の間に農業共同体によって作られました。^{[10] [ 11] [12]}土壌の深さは2メートル（6.6フィート）に達することがあります。1年に1センチメートル（0.4インチ）の割合で再生すると報告されています。^[13]

アマゾンの暗黒土の起源は、後世の移住者にはすぐには明らかではなかった。1つの説は、高台山の稜線上に多く見られることから、アンデスの火山からの降灰が原因であるというものである。別の説では、その形成は第三紀の湖または最近の池での堆積の結果であると考えられていた。^[要出典]

木炭含有量が高く、陶器の残骸がよく見られる土壌は、食事の準備、調理の火、動物や魚の骨、壊れた陶器などの残留物が蓄積するため、居住区の近くに偶然形成されることがあります。多くのテラ・プレタ土壌構造は、台所の貝塚の下で形成されたと考えられており、大規模に意図的に製造されたこともあります。^{[14] [15]} 居住区周辺の農地はテラ・ムラタと呼ばれます。テラ・ムラタ土壌は周囲の土壌よりも肥沃ですが、テラ・プレタよりも肥沃ではなく、おそらく木炭を使用して意図的に改良されたのでしょう。^[要出典]

このタイプの土壌は、紀元前450年から紀元後950年の間にアマゾン川流域の各地の遺跡に出現しました。^[12]最近の研究では、テラ・プレタは自然起源である可能性があり、コロンブス以前の人々が、肥沃度の低い地域に点在する既存の肥沃な土壌を意図的に利用し、改良していたことが示唆されています。^[16]

アマゾンの人々は、複雑で大規模な社会構造を形成し、その中には首長国（特に河川間の地域）や大きな町や都市も含まれていた。^[17]例えば、マラジョ島の文化は社会階層化を発達させ、10万人の人口を支えていた可能性がある。アマゾンの人々は、土地を大規模農業に適したものにするためにテラ・プレタを利用した可能性がある。^[18]

スペインの探検家フランシスコ・デ・オレリャーナは、16世紀にアマゾン川を横断した最初のヨーロッパ人でした。彼は、川沿いに数百キロメートルにわたって人口密度の高い地域が広がっていたと報告しており、人口レベルが今日のレベルを上回っていたことを示唆しています。オレリャーナは開発レベルを誇張していた可能性がありますが、これには異論があります。彼の主張を裏付ける証拠は、紀元0年から1250年の間に発見された地上絵とテラ・プレタです。^{[19] [20]}地上絵以外に、これらの人々は永続的な記念碑を残しませんでした。これはおそらく、石が手に入らず、湿気の多い気候で腐ってしまう木材で建物を建てたためでしょう。^[要出典]

この文明は、その規模がどうであれ、16世紀と17世紀の人口減少の後に、天然痘^[20]やバンデランテの奴隷狩り^{[21]などのヨーロッパ人が持ち込んだ病気のために消滅した。定住農耕民は再び遊牧民となったが、定住した先祖の特定の伝統は維持していた。彼らの半遊牧民の子孫は、部族先住民社会の中では世襲制でありながら土地を持たない}貴族階級として特徴づけられており、定住農耕文化のない社会としては歴史的に異常な存在である。^[要出典]

さらに、多くの先住民は植民地主義から逃れるために、より移動の多い生活様式に適応しました。このため、テラ・プレタの自己再生能力などのメリットは魅力を失っていた可能性があります。農民は移住するにつれて再生した土壌を耕作することができなかったでしょう。焼畑農業は、これらの状況への適応だった可能性があります。ヨーロッパ人が到着してから350年間、盆地のポルトガル領部分は手入れされていませんでした。^[要出典]

テラ・プレタ土壌は主にブラジルのアマゾンに見られ、ソムブロークら^[22]は、テラ・プレタ土壌がアマゾンの低森林地帯の少なくとも0.1～0.3％、または6,300～18,900平方キロメートル（2,400～7,300平方マイル）を覆っていると推定している。^[1]しかし、この表面積は10.0％以上（イギリスの面積の2倍）であると推定する者もいる。^{[13] [23]最近のモデルに基づく予測では、}テラ・プレタ土壌の範囲は森林の3.2％に及ぶ可能性があることが示唆されている。^[24]

テラ・プレタは平均20ヘクタール（49エーカー）の小さな区画に生息しているが、360ヘクタール（890エーカー）近くの地域も報告されている。テラ・プレタは、さまざまな気候、地質、地形の状況の中で発見されている。^[1]分布は、東アマゾンから中央流域までの主要な水路に沿っているか^[25]、河川間の場所（主に円形またはレンズ状）にあり、平均約1.4ヘクタール（3.5エーカー）のより小さなサイズである（アマゾン流域のテラ・プレタの分布図を参照）。^[26]サバンナの間に広がる熱帯林は、主に人為的なものの可能性があり、これは世界中の農業と自然保護に劇的な影響を与える概念である。^[27]

テラ・プレタ遺跡はボリビアのリャノス・デ・モショス、エクアドル、ペルー、フランス領ギアナでも知られています^{[28] [29]} 。また、アフリカ大陸ではベナン、リベリア、南アフリカの サバンナでも知られています^[6]。

国際土壌分類システムである世界土壌資源参照基準（WRB）では、テラ・プレタはプレティック・アントロソルと呼ばれています。テラ・プレタに変化する前の最も一般的な元の土壌はフェラルソルです。テラ・プレタのA層の炭素含有量は高いものから非常に高いもの（13〜14％以上の有機物）までの範囲ですが、水和形態特性はありません。^[30] テラ・プレタには重要な変異があります。たとえば、住居に近い庭園は、遠くの畑よりも多くの栄養を受け取りました。^[31]アマゾンの暗色土の変異により、それらすべてが土壌改良のために意図的に作られたのか、最も明るい変異が居住の副産物なのかを明確に判断することはできません。^[要出典]

テラ・プレタが自身の体積を増大させ、より多くの炭素を隔離する能力は、カンザス大学の土壌学者ウィリアム・I・ウッズによって初めて記録されました。 ^[13]これはテラ・プレタの最大の謎であり続けています。^[要出典]

テラ・プレタ土壌の形成に関与するプロセスは以下の通りである。 ^[7]

• 木炭の導入
• 有機物と栄養素の取り込み
• 土壌中の微生物や動物の増殖

バイオマスが木炭に変化すると、熱分解炭素または黒色炭素として知られる一連の木炭誘導体が生成されます。その組成は、軽く焦げた有機物から、フリーラジカルの再構成によって形成されたグラファイトを多く含むすす粒子までさまざまです。^{[32] [33]}すべての種類の炭化物質は木炭と呼ばれます。慣例により、木炭は、酸素/炭素（O/C）比が60未満の熱または脱水反応によって変化した天然有機物と見なされます。 ^[32]より小さい値が提案されています。^[34]土壌からの鉱物や有機物との相互作用の可能性があるため、O/Cの割合を決定するだけで木炭を識別することはほとんど不可能です。水素/炭素の割合^[35]またはベンゼンポリカルボン酸などの分子マーカー^[36]は、 2番目のレベルの識別として使用されます。^[7]

先住民は痩せた土壌に低温の木炭を投入した。一部のテラ・プレタでは最大9%の黒色炭素が測定された（周囲の土壌では0.5%）。^{[37]他の測定では、炭素レベルが周囲の}フェラルソルの70倍であることが判明し、^[7]平均値はおよそ50 Mg/ha/mであった。^[38]

テラ・プレタ土壌の木炭の化学構造は、微生物による分解に対して長期にわたる生物学的・化学的安定性を提供する多縮合芳香族基を特徴とする。また、部分酸化後、最高の栄養保持力も示す。 ^{[7] [38]}低温木炭（草やセルロース含有率の高い材料から作られた木炭ではない）は、細菌が消費する生物学的石油凝縮物の内部層を持ち、微生物の増殖に対する効果はセルロースに似ている。^[39]高温で炭化するとその層が消費され、土壌の肥沃度はほとんど増加しない。^[13]凝縮芳香族構造の形成は、木炭の製造方法に依存する。^{[36] [40] [41]}木炭のゆっくりとした酸化によりカルボキシル基が生成され、これが土壌の陽イオン交換容量を増加させる。 ^{[42] [43]}バイオマスによって生成された黒色炭素粒子の核は、数千年経っても芳香族性を保ち、新鮮な木炭のスペクトル特性を示す。その核の周囲と黒色炭素粒子の表面には、粒子の核とは空間的にも構造的にも異なるカルボキシル炭素とフェノール炭素の形態がより高い割合で存在します。分子群の分析により、黒色炭素粒子自体の酸化と非黒色炭素の吸着の両方の証拠が得られます。^[44]

この木炭はテラ・プレタの持続可能性にとって決定的な役割を果たします。^{[42] [45]}フェラルソルを木炭で改良すると、生産性が大幅に向上します。 ^[25]世界的に、農地は集中的な耕作や人為的なその他の被害により、平均50％の炭素を失っています。^[13]

新鮮な木炭は、ビオトープとして機能する前に「充電」する必要があります。^[46]いくつかの実験では、充電されていない木炭は、土壌に最初に投入されたときに、その細孔が栄養素で満たされるまで、利用可能な栄養素の一時的な枯渇を引き起こす可能性があることが実証されています。これは、木炭を液体栄養素（尿、植物茶、ミミズ茶など）に2〜4週間浸すことで克服できます。^[47]

木炭の多孔性により、有機物、水、溶解した栄養素の保持力が向上し、^{[42] [48]}農薬や芳香族多環炭化水素などの汚染物質の保持力も向上します。 ^[49]

木炭が有機分子（および水）を吸収する能力が高いのは、その多孔質構造によるものです。^[7] テラ・プレタの高濃度木炭は、高濃度の有機物（周囲の痩せた土壌の平均3倍）を支えます。^{[7] [38] [43] [50]}最大150 g/kg。^[25]有機物は1～2メートル（3フィート3インチ～6フィート7インチ）の深さで見つかります。^[30]

ベクトルトルドは、50センチメートル（20インチ）の深さで、最低2.0～2.5％以上の有機物の割合を示す土壌にテラプレタを使用することを提案しています。湿った熱帯土壌における有機物の蓄積は、有機物の分解に最適な条件があるため、矛盾しています。 ^[38]熱帯条件が広く普及し、鉱化速度が速いにもかかわらず、アントロソルが再生するのは注目に値します。 ^[25]有機物が安定しているのは、主にバイオマスが部分的にしか消費されないためです。^[38]

テラ・プレタ土壌は、周囲の不毛な土壌よりも栄養分が多く、これらの栄養分をよりよく保持します。^[38] Pの割合は200〜400 mg/kgに達します。^{[51]アントロソルの}N量も高くなりますが、土壌中のCの割合がNよりも高いため、その栄養素は固定化されます。 ^[25]

アントロソルのP、Ca、Mn、Znの利用性はフェラソルよりも高い。植物によるP、K、Ca、Zn、Cuの吸収は、利用可能な木炭の量が増えると増加する。施肥なしの2つの作物（イネとVigna unguiculata ）のバイオマス生産は、施肥されたフェラソルの作物と比較して38～45％増加した（P  < 0.05）。^[25]

粉砕した木炭の代わりに直径約20ミリメートル（0.79インチ）の木炭片を加えても、マンガン（Mn）の吸収が大幅に増加した以外は結果は変わらなかった。^[25]

このアントロソルでは、栄養素が豊富にあるにもかかわらず、栄養素の浸出は最小限であり、その結果、高い肥沃度が得られます。しかし、無機栄養素が土壌に施用されると、アントロソルの栄養素の排水は、施肥されたフェラルソルの排水を上回ります。^[25]

潜在的な栄養源としては、C（光合成経由）とN（生物学的固定による）のみが土壌で生成できる。他のすべての元素（P、K、Ca、Mgなど）は土壌に存在しなければならない。アマゾンでは、大雨により放出された栄養素が洗い流され、天然土壌（フェラルソル、アクリソル、リキソル、アレノソル、ウキシソルなど）にはそれらの栄養素を供給する鉱物質がないため、天然の有機物の分解による栄養素の供給がうまくいかない。これらの土壌に存在する粘土質は、分解によって得られる栄養素のほんの一部しか保持できない。テラ・プレタの場合、考えられる栄養源は一次および二次のみである。以下の成分が見つかっている：^[38]

• 人間および動物の排泄物（ PおよびNが豊富）
• 動物の骨や亀の甲羅などの台所ゴミ（PとCaが豊富）
• 不完全燃焼による灰残留物（Ca、 Mg、K 、P、木炭を多く含む）
• 陸上植物のバイオマス（例：堆肥）
• 水生植物（藻類など）のバイオマス。

pHと塩基の飽和度は周囲の土壌よりも重要です。^{[51] [52]}

ハヤブサ類のミミズPontoscolex corethrurus (貧毛類: Glossoscolecidae ) は木炭を摂取し、それを細かく粉砕して鉱物質土壌と混ぜる。P . corethrurus は土壌中の低有機物含有量に耐えられるため、アマゾンに広く分布し、特に焼却後の開拓地に多く生息している。 ^{[53]これは}テラ・プレタの生成に不可欠な要素であり、 P. corethrurusが埋めやすいように木炭を薄く規則的に層状に重ねるという農業知識と関連している。^[要出典]

一部のアリは新鮮なテラプレタから追い払われ、生産後約10日で対照土壌に比べてアリの密度が低くなることがわかった。^[54]

新しく造られた用語は「合成テラプレタ」です。^{[55] [56]} STPは、砕いた粘土、血と骨粉、堆肥、バイオ炭など、元の材料を再現すると考えられる材料で構成された肥料です。 ^[55]粒子状で、土壌プロファイルを下方に移動し、現在の土壌ペッドと集合体の土壌肥沃度と炭素を、実行可能な時間枠内で改善することができます。^[57]このような混合物は、少なくともテラムラタの品質に達する複数の土壌改良を提供します。血、骨粉、鶏糞は、短期的な有機肥料の追加に役立ちます。^[58]土壌肥沃度の改善においておそらく最も重要でユニークな部分は炭素であり、4〜1万年前に徐々に取り入れられたと考えられています。^{[59]バイオ炭は土壌の}酸性度を下げることができ、栄養豊富な液体に浸すと、その高い多孔性表面積により、ゆっくりと栄養素を放出し、土壌内の微生物の生息地を提供します。 ^[2]

目標は、現代農業に組み込むことができる経済的に実行可能なプロセスです。平均的な熱帯の痩せた土壌は、木炭と凝縮した煙を加えることで簡単にテラ・プレタ・ノヴァに肥沃化できます。 ^[60] テラ・プレタは、現在世界中で起こっている土壌肥沃度の低下とそれに伴う砂漠化を逆転させながら、将来の炭素隔離の重要な手段となる可能性があります。これがより大規模に可能かどうかはまだ証明されていません。アルファルファ（タガサステまたはCytisus proliferus ）は、テラ・プレタを作るのに使用される肥料の木の一種です。これらの土壌を再現する取り組みは、ブラジルのEmbrapaなどの企業や他の組織によって進行中です。^[61]

合成テラ・プレタは、ペルーの高地アマゾンにあるサチャママ生物文化再生センターで生産されています。この地域にはテラ・プレタ土壌地帯が数多く存在し、この土壌がアマゾン川流域だけでなく、標高の高い場所でも形成されたことを示しています。^[62]

アルフォンス・エドゥアルド・クリーガーは、腐植質と栄養分に富み、水を吸収する土壌を生産するための合成テラプレタ法を開発した。 ^[63]

テラ・プレタ衛生（TPS）システムは、尿を転換する乾式トイレにおける乳酸菌の効果と、その後のミミズ堆肥化による処理を利用した代替衛生オプションとして研究されてきた。^[64]

ウィキメディア・コモンズには、 Terra pretaに関連するメディアがあります。

• 「エルドラドの秘密」www.bbc.co.uk . BBC . 2018年8月5日閲覧。
• 「Terra Preta」。Hypography ディスカッション フォーラム。2008 年 4 月 8 日時点のオリジナルからアーカイブ。2006年5 月 8 日に取得。
• 「Terra Preta ホームページ」 。2007年4 月 20 日閲覧。
• 「バイオエネルギーリスト: バイオチャールメーリングリスト | バイオチャールのメールリストからバイオチャールに関する技術情報やイベント情報を共有」。terrapreta.bioenergylists.org 。2018年8月5日閲覧。
•  Schiermeier, Quirin (2006 年 8月) 。「1000 億トンの挑戦」。Nature 442 ( 7103): 620–623。doi : 10.1038 / 442620a。ISSN 0028-0836。PMID 16900175。S2CID  26649615  。
• サレー、アンナ (2007 年 6 月 28 日)。「焦げた農場廃棄物は炭素を吸収する可能性がある」。科学ニュース。オーストラリア放送協会。ABC サイエンスオンライン。
• ホルストマン、マーク (2007 年 9 月 23 日)。「Agrichar – 地球温暖化の解決策?」ABC TV サイエンス: Catalyst。オーストラリア放送協会。