土壌の酸化還元電位
Lee Berndt Ph.D., CPAg, CCA-FL 著
優れたターフをつくる要素は2つあります。遺伝子と環境です。私の考えでは、ターフ管理者の役割は、芝草が遺伝的な潜在能力を最大限に発揮できるよう、ターフの環境を調整することです。たとえば、適切なタインを適切な深さで適切な時期に使ってエアレーションを行うことは、多くの人が知っています。コアエアレーションによって土壌の締固まりが緩和され、土壌に空気が入り、CO2が放出されることで、根の生育が促進されます。このように、コアエアレーションはターフの環境を変化させます。また、コアリングによって地表の有機物も除去されます。これらが好ましい結果であることには、ほとんどの人が同意するでしょう。しかし、コアエアレーションはターフ表面を軟らかくすることもあり、これは多くのコース管理者が通常目指すことではありません。また、身体的にも精神的にもゴルファーにとって負担となる可能性があります。これは私が「会員に歓迎されない栽培管理作業」と呼ぶものです。つまり、栽培管理作業には良い面も悪い面も含め、さまざまな影響があります。そして、期待される良い効果を理由に採用した管理手法が、管理目標の妨げとなる場合もあります。
一例として、高pH土壌では一部の養分が利用されにくくなることを考えてみましょう。pHをより適した範囲まで下げると、これらの養分が利用されやすくなります。この目的で、元肥的な管理作業として硫黄の施用が何年も前から推奨されており、頻繁に行われています。硫黄（S）は、次の反応によって利用可能な酸素（O2）と反応して酸性（H+）を生じ、土壌溶液のpHを下げます。
S + O2 + H2O ? SO42? + H+
しかし、pHを下げるために硫黄を施用すると、土壌中の酸素が枯渇し、植物の根や微生物の呼吸に利用できる酸素量が減少することがあります。これは、化学反応で酸が生成される際に、酸素が硫黄と結合するためです。酸素濃度が低下すると、たとえば養分吸収にも影響する可能性があります。イオンが根の膜を通過する輸送は根の呼吸速度と直接関係し、根の呼吸速度は酸素濃度と直接関係しているためです。硫黄が土壌中の酸素を枯渇させることは、図1に示されています。硫黄の施用量を1,000 sf当たり0から3ポンドに増やすと、土壌のpHは7から4.5に下がります。しかし、土壌の酸化還元電位も低下していることに注目してください。酸化還元電位は、通気状態（酸素含有量）を測定する方法の一つです。値が低い場合は酸素が不足し、嫌気状態であることを示します。
硫黄は酸化還元電位を低下させるため、悪名高いブラックレイヤーの発生を促すこともあります。図2は、硫黄濃度が低い嫌気性土壌では酸化還元電位が低い一方、硫化物（ブラックレイヤー）はほとんど生成されないことを示しています。硫黄を加えると酸化還元電位が低下し、硫化物の量が増えます。硫黄と一緒に硝酸態肥料を施用すると、酸化還元電位が高く保たれ、硫化物の量も低く抑えられることに注目してください。これは、硝酸塩が酸化剤であり、酸化還元電位を高めるためです。言い換えると、硝酸塩の添加は、酸素を加えるのとおおむね同じ効果があります。
Milorganiteなどの天然有機態窒素資材や、アンモニア系窒素資材で施肥する場合も、土壌中の酸素が枯渇し、酸化還元電位が低下することがあります。これは、硝化と呼ばれる過程が起こるためです。硝化は硫黄の反応に類似しています。硝化とは、硫黄（S）が硫酸塩（SO42?）に変換されるのと同様に、アンモニウム（NH4+）が硝酸塩（NO3?）に変換されることです。
NH4+ + O2 ? NO3? + H+
硫黄の反応と同様に、酸素が窒素と結合することに注目してください。その結果、酸素の量が減少し、新しい分子の生成に使われます。これは酸化反応と呼ばれます。なお、どちらの過程も土壌pHの低下につながります。これらの酸化過程では、H+イオン（酸性）が直接環境中に放出されるためです。
酸化反応に関連する栽培管理作業は、ほかにも行われているでしょうか。答えは「はい」です。微生物の活動を促すため、糖蜜などの糖類をターフに施用するターフ管理者もいます。糖類は微生物群集の呼吸によって酸化され、その際に酸素が消費されます。
C6H12O6 + O2 ? CO2 + H2O
微生物は糖を餌にして増殖し、その過程でますます多くの酸素を使います。
では、これらのことは、硫黄、アンモニウム系肥料、糖類を使うべきではないという意味でしょうか。いいえ。適切な状況であれば、硫黄で土壌pHを調整したり、硫酸アンモニウムなどの資材で施肥したりすることは有効な管理方法です。微生物の活動を促すことも有効な場合があります。ただし、もともと土壌の酸化還元電位が低い傾向にある場合、こうした管理は適さないことに注意してください。
有機物は土壌中で常に酸化されており、酸素があればそれを消費することを覚えておいてください。長雨の際に土壌が水で飽和すると、より嫌気的になり、酸化還元電位が低下することがあります。これは、水が土壌中への酸素の拡散速度を大幅に制限するためです。さらに土壌が締め固まると、空気を含む孔隙の割合が減り、孔隙に占める水の割合が増えるため、酸素の拡散速度がさらに制限されます。そこに硫黄、アンモニウム、または糖類を施用すると、酸化還元電位はさらに低下し、ついにはブラックレイヤーが発生したり、さらに悪い事態を招いたりする可能性があります。このため、嫌気性土壌やブラックレイヤーを管理するうえで、硫黄の施用を避け、酸化還元電位を高める硝酸態窒素資材で施肥することは、BMP（最善管理手法）となります。
土壌の酸化還元電位は、芝生環境において非常に重要な要素です。管理者は、意識しているかどうかにかかわらず、日々の管理作業を通じてこれに影響を与えています。酸化還元電位は、芝草の健全性と品質を大きく左右する要因であり、芝生管理者がさらに理解を深める必要のあるものです。それぞれの管理作業が芝生環境のさまざまな要素にどのような影響を与えるかをより深く理解することで、管理目標を達成できる可能性が高まります。
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