【土壌医が解説】北海道の火山灰土で収量最大化！リン酸固定を打ち破る土壌pH管理と石灰資材の選び方

2025年6月26日2025年12月15日

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・毎年、高価なリン酸肥料を投入しても収量が安定しない…

あさひ

その原因は、北海道の火山灰土特有の「アロフェン」によるリン酸固定と施肥コストの無駄遣いに直結しています。

土壌pHは、単なる土の状態を示す数値ではありません。作物の栄養吸収、肥料の効果、土壌微生物の活動、ひいては病害の発生リスクまで、農業のあらゆる側面に影響を及ぼす「畑の健康状態を映す鏡」であり、「収益を左右する隠れた司令塔」とも言える重要な指標です。

この記事では、土壌pHの基本の「き」から、多くの農家が見落としがちなpH変動のメカニズム、そして北海道の土壌特性に合わせた具体的な改善・管理戦略まで、徹底的に解説します。

このガイドでは、
・土壌医がCa/Mg比に基づく苦土石灰などの最適な石灰資材の選び方から
・ジャガイモのそうか病リスクを回避しつつ収量を上げる輪作体系でのpH戦略
まで、データに基づく実践的な知識を徹底解説します。

勘と経験に頼る農業から、データに基づいた戦略的な農業へ。あなたの畑のポテンシャルを最大限に引き出し、収量と品質を次のステージへと引き上げるための知識つけましょう！！

なぜ今、土壌pHなのか？農業の根幹を揺るがすpHの重要性

まずは基本の確認です。「pH」という言葉は誰もが聞いたことがあると思いますが、それが農業において具体的にどのような意味を持つのか、改めて深く理解することから始めましょう。

pHってそもそも何？「水素イオン指数」を農家の言葉で理解する

pH（ペーハー、またはピーエイチ）とは「水素イオン指数」の略です。土壌や液体の中にどれだけ「水素イオン（H⁺）」が含まれているかを示す指標です。

この水素イオンの量によって、その土壌が酸性なのか、中性なのか、アルカリ性なのかが決まります。

pH7：「中性」
pH7より小さい：「酸性」（例: ブラックコーヒー pH5、食酢 pH3）
pH7より大きい：「アルカリ性」（例: 石鹸水 pH9、漂白剤 pH13）

ここで最も重要なポイントは、pHの数値と水素イオンの量は「逆の関係」にあるということです。

pHが低い（酸性） ＝水素イオンが多い状態
pHが高い（アルカリ性） ＝水素イオンが少ない状態

土壌が酸性になるということは、土の中に「酸っぱい原因」である水素イオンが過剰に存在している状態だとイメージしてください。このバランスが、作物の生育に絶大な影響を与えるのです。

作物にとっての「最適pH」とは？養分吸収の効率が劇的に変わる！

なぜ、作物の生育に「最適pH」というものが存在するのでしょうか？その理由は大きく分けて2つあります。

養分の吸収効率が最大化されるから

作物は、土壌中の様々な養分を根から吸収して成長します。しかし、それぞれの養分は、土壌のpHによって水に溶けやすい形（可給態）になったり、逆に溶けにくい形（不可給態）になったりします。

下の図を見てください。帯が太いほど、その養分が作物に吸収されやすいことを示しています。

【養分の有効性と土壌pHの関係】

酸性側（pH5.5以下）:
- 効きにくくなる養分: リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、モリブデン
- 溶けすぎて害になる養分: 鉄、マンガン、アルミニウム
中性付近（pH6.0～6.5）:
- 窒素、リン酸、カリウムをはじめ、ほとんどの養分がバランス良く吸収されやすい「ゴールデンゾーン」。
アルカリ性側（pH7.5以上）:
- 効きにくくなる養分: リン酸、鉄、マンガン、亜鉛、銅、ホウ素

多くの作物がpH6.0〜6.5の中性付近を好むのは、このゾーンが最も効率的に栄養を吸収できるからです。pHが最適範囲から外れると、いくら高価な肥料を投入しても、作物はそれをうまく利用できず、「施肥コストの無駄遣い」に繋がってしまいます。

あさひ

いくら経営が厳しかったとしても、コスト削減で石灰を減らすのはナンセンスです！

土壌微生物の活動が活発になるから

健康な土壌には、目に見えない無数の微生物が生息しています。彼らは有機物を分解して養分（腐植）に変えたり、窒素を固定したり、土をフカフカの団粒構造にしたりと、作物の生育に欠かせない重要な働きを担っています。

この有用な微生物たちの多くも、中性付近のpHを好みます。土壌が酸性に傾くと、彼らの活動は鈍くなり、代わりに病原性の糸状菌（カビ）などが優勢になりやすくなります。健全な土壌生態系を維持するためにも、pH管理は不可欠なのです。

知らないと肥料が無駄に！北海道の黒ボク土（火山灰土）が引き起こす「リン酸固定」の真実

「うちの畑は、放っておくとすぐに酸性になってしまう」。そう感じている方も多いでしょう。ここでは、なぜ土壌が酸性化するのか、そのメカニズムと、特に北海道の農家が知っておくべき土壌の特性について深掘りします。

畑の土のpHはどう決まる？土の粒とイオンの法則

畑の土は、粘土鉱物や腐植といった非常に細かい粒子（土壌コロイド）からできています。この土壌コロイドは、表面がマイナスの電気を帯びているのが大きな特徴です。

理科の授業で習ったように、マイナスはプラスと引き合います。そのため、土の中にあるプラスの電気を帯びたイオン（陽イオン）が、磁石のように土の粒子に吸着されます。

土に吸着される主な陽イオンには、以下のものがあります。

作物の養分となる塩基: カルシウムイオン（Ca²⁺）、マグネシウムイオン（Mg²⁺）、カリウムイオン（K⁺）
土壌を酸性化させるイオン: 水素イオン（H⁺）、アルミニウムイオン（Al³⁺）

この土壌コロイドが陽イオンを保持できる能力のことを「塩基置換容量（CEC）」と呼びます。CECは「土が肥料分を蓄えておける器の大きさ」と考えると分かりやすいでしょう。CECが大きい土ほど、保肥力が高いと言えます。

一方で、硝酸態窒素（NO₃⁻）のようにマイナスの電気を帯びたイオン（陰イオン）は、マイナスの土壌コロイドと反発し合うため、土に保持されにくく、雨などによって流亡しやすい性質があります。

土壌のpHは、この土の器（土壌コロイド）に、養分となる塩基（カルシウムなど）と、酸性化の原因となる水素イオンが、どのような割合でくっついているかで決まります。水素イオンの割合が高くなれば、土壌は酸性になるのです。

なぜ土壌は酸性化するのか？4つの主な原因

では、なぜ畑の水素イオンは増え、土壌は酸性化してしまうのでしょうか。その原因は一つではありません。

原因①：雨（特に酸性雨）
日本の雨は、大気中の二酸化炭素などが溶け込んでいるため、もともと弱酸性（pH5.6程度）です。これに工場や自動車から排出される汚染物質が加わると、さらに酸性度が強まります。この酸性雨が降ると、雨に含まれる水素イオンが土壌に供給されます。さらに、雨水は土壌に吸着していたカルシウムやマグネシウムといった塩基を洗い流してしまうため、相対的に水素イオンの割合が高まり、土壌は徐々に酸性化していきます。これは避けられない自然なプロセスです。

原因②：施肥（特に生理的酸性肥料）
農家にとって、こちらの方がより直接的で重要な原因かもしれません。作物の生育に欠かせない窒素肥料の中には、施用することで土壌を酸性化させてしまう「生理的酸性肥料」と呼ばれるものがあります。

代表的なものが「硫安（硫酸アンモニウム）」や「塩安（塩化アンモニウム）」です。
これらの肥料を施用すると、作物はアンモニウムイオン（NH₄⁺）を養分として吸収します。その結果、土壌中には相方である硫酸イオン（SO₄²⁻）や塩化物イオン（Cl⁻）が残ります。これらが水と反応して硫酸や塩酸となり、水素イオンを放出して土壌を強力に酸性化させるのです。

もちろん、これらの肥料が悪いわけではありません。速効性があり、重要な窒素源です。しかし、その特性を理解し、使用した分だけ土壌が酸性に傾くことを前提としたpH管理が必要不可欠です。

原因③：作物による養分吸収
作物自身も、土壌を酸性化させる一因です。作物は根からカルシウムやマグネシウムといった塩基を吸収して成長します。土の器からプラスの養分が取り除かれると、その空いた席を埋めるように、根から水素イオンが放出されたり、土壌水中の水素イオンが吸着されたりします。これにより、作物を収穫して畑から持ち出す行為そのものが、土壌の酸性化に繋がるのです。

原因④：有機物の分解
堆肥などの有機物を施用することは、優れた土づくりの基本です。しかし、その有機物が微生物によって分解される過程で、様々な有機酸が生成されます。これも、土壌をわずかに酸性化させる要因の一つとなります。

北海道の土壌特性：火山灰土（黒ボク土）とpH管理の宿命

ここまで一般的な土壌の酸性化について解説してきましたが、ここからは北海道の農家にとって特に重要な話です。

北海道の畑に広く分布している「火山灰土（黒ボク土）」。この土壌は、軽くてフカフカしており、水はけと水持ちのバランスが良いという優れた特徴を持っています。しかし、その一方で、極めて厄介な性質も併せ持っています。

それが、「リン酸固定」です。

火山灰土には「アロフェン」という特殊な粘土鉱物が含まれています。このアロフェンは、リン酸と非常に強く結びつき、作物が吸収できない形に変えてしまう（固定する）性質を持っています。

そして、このリン酸固定は、土壌のpHが酸性に傾くほど、より強力になります。

つまり、せっかくコストをかけてリン酸肥料（過リン酸石灰や熔成りん肥など）を施用しても、畑のpHが低いままだと、その大部分がアロフェンにガッチリと捕まってしまい、作物の根まで届かないのです。これは、肥料代をドブに捨てているのと同じことと言っても過言ではありません。

北海道の火山灰土で農業を営む私たちにとって、適切なpH管理は、リン酸肥料の効果を最大限に引き出し、無駄なコストを削減するための、まさに生命線なのです。

プロが実践する土壌pH改善・管理術

畑のpHの重要性と、酸性化のメカニズムを理解したところで、いよいよ具体的な対策に入ります。ここでは、プロが実践するデータに基づいた土壌改善のステップを解説します。

まずは現状把握から！土壌診断のすすめ

「敵を知り、己を知れば、百戦危うからず」。土壌改良の第一歩は、あなたの畑の現状を正確に把握すること、つまり「土壌診断」です。

長年の経験や勘は非常に貴重ですが、それだけに頼る農業は危険です。土壌の状態は目に見えません。pHはもちろん、肥料成分の過不足やバランスなど、人間ドックのように畑を科学的に診断することで、初めて的確な対策を打つことができます。

【どこで診断できる？】
土壌診断は、地域の農業改良普及センターやJA（農協）、あるいは民間の分析機関に依頼することができます。費用や分析項目は機関によって異なるので、まずは問い合わせてみましょう。採取する土の量や場所、深さなどにも決まりがあるので、指示に従って正しくサンプリングすることが重要です。

【診断結果のココを見ろ！】
診断結果の報告書には様々な数値が並んでいますが、pH管理においては特に以下の項目に注目してください。

pH(H₂O): 現在の土壌のpH。まず確認すべき最重要項目です。
EC（電気伝導度）: 土壌中の塩類濃度の指標。高すぎる場合は肥料過多の可能性。
CEC（塩基置換容量）: 前述した「土の器の大きさ」。この数値が高いほど、pHを動かすのにより多くの資材が必要になります。
交換性塩基（石灰、苦土、加里）: カルシウム、マグネシウム、カリウムがどのくらい蓄えられているか。
塩基飽和度: CEC（器の大きさ）に対して、塩基がどのくらいの割合で満たされているか。目標は80%程度。
石灰／苦土比（Ca/Mg比）: カルシウムとマグネシウムのバランス。この比率が、後述する石灰資材の選択に大きく関わってきます。

▼【北海道の農家必読】土壌診断の完全ガイドで現場で使える知識を身につけましょう

「とりあえず苦土石灰」は危険！Ca/Mg比で選ぶ炭カル、苦土石灰、消石灰の使い分け戦略

土壌診断の結果、pHが目標値よりも低いことがわかったら、いよいよ矯正作業です。酸性土壌のpHを上げる（アルカリ性に近づける）ために使用するのが「石灰（アルカリ分）資材」です。

石灰を施用すると、資材に含まれるカルシウムイオン（Ca²⁺）などが、土の粒子に吸着している水素イオン（H⁺）を追い出します。追い出された水素イオンは、石灰資材の炭酸イオン（CO₃²⁻）などと結びついて中和され、結果として土壌中の水素イオンが減り、pHが上昇するのです。

しかし、「石灰」と一口に言っても、様々な種類があります。土壌診断の結果に基づいて、最適な資材を選ぶことがプロの技です。

【石灰資材の種類と特徴を徹底比較】

資材名	主成分	特徴	こんな時に使う
炭酸カルシウム（炭カル）	炭酸カルシウム (CaCO₃)	最も一般的で安価。効果は穏やかで持続的。土壌への影響が少ない。	pHを上げたいが、マグネシウムは足りている場合。基本的なpH矯正に。
苦土石灰	炭酸カルシウム・炭酸マグネシウム (CaCO₃・MgCO₃)	カルシウムとマグネシウムを同時に補給できる。塩基バランスの改善に有効。	pHを上げつつ、マグネシウムも補給したい場合。土壌診断でCa/Mg比が高い時に最適。
消石灰	水酸化カルシウム (Ca(OH)₂)	アルカリ分が高く、即効性がある。反応が速いため、施用量や時期に注意が必要。土壌微生物への影響も大きい。	急いでpHを矯正したい場合。ただし、施用後の作付けまで期間を置くなど、慎重な取り扱いが求められる。
生石灰	酸化カルシウム (CaO)	水と激しく反応して高熱を出すため非常に危険。土壌改良用途では通常使用しない。	–

【資材選びのプロの視点】

pHを上げるならとりあえず苦土石灰か。

あさひ

それは必ずしも正解ではありません。

重要なのは、土壌診断結果にある「石灰／苦土比（Ca/Mg比）」です。この理想的な比率は作物にもよりますが、おおむね「5」程度とされています。

もし、この比率が10のように高い（カルシウム過多・マグネシウム不足）のであれば、苦土石灰は最適な選択です。しかし、逆に比率が「2」のように低い（マグネシウム過多）圃場に苦土石灰を投入し続けると、ますますバランスが崩れ、カルシウムやカリウムの吸収が阻害される「拮抗作用」を引き起こす可能性があります。その場合は、炭カルでpHを矯正するのが正解です。

【効果的な施用方法】
石灰資材は、作付けの2週間〜1ヶ月前を目安に、圃場全体に均一に散布し、ロータリー等でしっかりと耕起して土と混ぜ合わせる「全面全層施用」が基本です。

土とよく混ざることで、石灰の反応が促進され、根が伸びる作土層全体のpHを均一に改善することができます。

pH矯正の難易度：土壌の「緩衝能」を理解する

ここで、pH矯正の難しさについて、もう一歩踏み込んでみましょう。実は、同じ量の石灰を投入しても、畑によってpHの上がり方は全く異なります。その鍵を握るのが、土壌の緩衝能（かんしょうのう）」です。

緩衝能とは、酸やアルカリが加えられても、pHの急激な変化を和らげようとする力のことです。

この緩衝能は、前述したCEC（塩基置換容量）と深い関係があります。CECが大きい土壌、つまり粘土や腐植を多く含む土壌ほど、緩衝能は強くなります。

北海道に多い黒ボク土は、腐植を多く含みCECが高い傾向にあるため、緩衝能が強い土壌です。
これは、どういうことかと言うと、pHを1上げるために必要な石灰の量が、砂質の土壌に比べて多くなるということです。

例えば、同じpH5.0の畑でも、サラサラした砂地の畑をpH6.0にするのに必要な石灰が100kgだったとしても、黒ボク土の畑では150kgや200kgの石灰が必要になる、というイメージです。
自分の畑の土質（CEC）を理解することは、無駄なく的確な量の石灰を施用するために非常に重要です。

pH5.5以下の落とし穴：有害「活性アルミニウム」による根の伸長障害と対策

pHが低いことのデメリットは、養分が効きにくくなるだけではありません。作物にとって、より直接的で深刻なダメージを与えるリスクが潜んでいます。

有害アルミニウムの溶出: 土壌のpHが5.5を下回ると、土壌鉱物から「活性アルミニウム」が溶け出してきます。この活性アルミニウムは、作物の根の先端に深刻なダメージを与え、伸長を著しく阻害します。根が伸びなければ、当然、水も養分も十分に吸収できず、地上部の生育は停滞します。
微量要素の過剰症: マンガンや鉄などの微量要素は、酸性条件下で溶けやすくなります。これらは少量であれば必須の養分ですが、過剰に吸収されると作物にとって毒となり、葉に斑点が出るなどの生育障害を引き起こします。
有用微生物の不活性化: 窒素を固定してくれる根粒菌や、有機物を分解してくれる放線菌など、有用な微生物の多くは酸性に弱く、活動が鈍ります。その結果、地力が低下し、病原菌が繁殖しやすい環境になってしまいます。

pH管理を怠ることは、こうした目に見えないリスクを畑に蔓延させることに繋がるのです。

収益最大化のための作物別pH戦略：そうか病リスクと根粒菌活性のコントロール

ここからは、より実践的な内容として、北海道の主要作物に合わせたpH管理の戦略を解説します。輪作体系の中で、どのようにpHをコントロールしていくべきか、考えていきましょう。

ジャガイモ：そうか病との駆け引きが生む、絶妙なバランス

北海道を代表する作物、ジャガイモ。この作物のpH管理は、非常に繊細なバランス感覚が求められます。

生育最適pH: 5.0 〜 6.0
管理のポイント: そうか病との関係

ジャガイモは、他の多くの作物が苦手とするやや酸性の土壌でも、比較的よく生育します。しかし、問題となるのが、品質と収量を大きく低下させる土壌病害「そうか病」です。

このそうか病を引き起こす放線菌は、中性〜アルカリ性の土壌（pH6.0以上）で活発に活動します。
そのため、ジャガイモの生育を良くしようとしてpHを上げすぎると、そうか病の発生リスクが飛躍的に高まってしまうのです。

ジャガイモ栽培においては、pHをむやみに上げるのではなく、pH5.0〜6.0の範囲に抑えることが、生育と病害リスク回避を両立させるための鉄則です。前作で石灰を投入してpHが高くなっている圃場では、その年の石灰施用を見送るなど、慎重な判断が求められます。

てんさい・小麦・豆類：収量アップに直結する中性域の維持

ジャガイモとは対照的に、これらの作物は酸性土壌を非常に嫌います。

最適pH: 6.0 〜 6.5
管理のポイント: 積極的なpH矯正が収量・品質に直結

てんさいは、酸性土壌では根の生育が著しく阻害され、収量が大きく低下します。小麦も同様に、pHが低いと生育初期の分げつ（ぶんげつ）が悪くなり、収穫量の減少に繋がります。

特に豆類（大豆、小豆など）は、根に共生して空気中の窒素を固定してくれる「根粒菌」の働きが収量を大きく左右します。この根粒菌は、pH6.0以下では活動が極端に鈍くなってしまいます。豆類の収量を最大化するためには、根粒菌が最も活発に働けるpH6.0〜6.5の環境を整えてあげることが絶対条件です。

これらの作物を作付けする前には、土壌診断に基づいた積極的なpH矯正が、そのまま増収に繋がると考えて良いでしょう。

輪作体系におけるpHコントロール：ジャガイモ作付け前に「硫安」でpHを下げる戦略的利用法

北海道の畑作は、多くの場合、これらの作物を組み合わせた輪作体系で行われます。それぞれの作物が好むpHが異なるため、長期的な視点でのpH管理戦略が必要になります。

【輪作体系におけるpH管理シナリオ例】
てんさい（pH6.5目標）→ 小麦（pH6.5目標）→ 豆類（pH6.5目標）→ ジャガイモ（pH5.5目標）

てんさい・小麦・豆類の作付け前: pHを6.5に近づけるため、診断結果に基づいて石灰資材（炭カルや苦土石灰）を計画的に施用します。
ジャガイモの作付け前: 前作までの3年間でpHが比較的高く維持されている可能性が高いです。この年の土壌診断結果を確認し、pHが6.0を超えているようであれば、石灰の施用は行いません。むしろ、硫安などの生理的酸性肥料を適切に利用することで、pHをジャガイモの最適範囲に穏やかに誘導することも一つの戦略です。

このように、輪作体系全体を見渡し、次の作物、さらにその次の作物のことまで考えてpHをコントロールしていくことが、持続可能で収益性の高い農業経営の鍵となります。

未来の畑のために。「維持」こそが最高の土づくり

ここまでpHの改善方法について詳しく見てきましたが、最も重要なことは、一度目標のpHに矯正したら、それで終わりではない、ということです。

畑の土は生き物です。雨が降り、肥料をやり、作物を育てる日々の営みの中で、pHは常に変動し、何もしなければ再び酸性へと傾いていきます。
pH矯正は、一回限りの「治療」ではありません。健康な状態を保つための「日々の健康管理」、つまり「維持」こそが、土づくりの本質であり、最もコストパフォーマンスの高い投資なのです。

2〜3年に一度は定期的に土壌診断を行い、pHの小さな変化を捉えましょう。そして、診断結果に基づいて、pHを目標範囲に維持するための「メンテナンス施肥」として、少量の石灰を定期的に補給していく。

この地道な繰り返しが、土壌の物理性・化学性・生物性を健全に保ち、肥料の利用効率を高め、病害に強い畑を作り上げます。長期的な視点で土と向き合い、その声に耳を傾けること。それが、数年後、数十年後の豊かな収穫、そして持続可能な農業経営へと繋がる唯一の道です。