土壌に必要な要素
肥料の三要素
肥料の三要素（ひりょうのさんようそ）とは、植物栄養素としての窒素（N)、リン酸（P)、カリウム（K)のことである。これらは、植物がその成長のために多量に要求し、かつ、植物体を大きく生育させる。ここでは植物について説明するが、他の動物などの生物のほとんどにも必要な要素である。
窒素
窒素は、主に植物を大きく生長させる作用があり、特に葉や茎を大きくすることから葉肥（はごえ）とも呼ばれる。根から吸収される必須栄養素の中で、最も多量に要求される。植物が利用できる窒素の土壌中含量が、植物の生産性を決める主要な因子であるとされる。植物の原形質の乾燥重量の40-50%は。窒素化合物である。植物の中でも、葉や茎を食用とする葉菜類は、特に窒素を多量に必要とする。生理機能
全ての生物において窒素はその肉体の重要な構成成分である。窒素を含む植物化合物は、タンパク質を構成するアミノ酸、DNAやRNAやヌクレオチドを構成する核酸塩基、アルカロイドやリグニンなどの二次代謝産物など様々である。葉においてタンパク質の多くは葉緑体に含まれ、窒素の摂取量は光合成の活発さを規定する。適正な範囲内であるならば、窒素を多く与えるほどに葉緑体は増加し、収量が向上する。土壌中の形態
土壌中の形態は無機態と有機態のいずれかである。通常、窒素の無機態はアンモニウムイオンNH4+と硝酸イオンNO3−である。また、しばしば亜硝酸菌によって土壌のアンモニウムイオンは亜硝酸に変換される。有機態はバイオマスや土壌有機物であるが、植物が直接的に利用可能な有機態窒素は、無機態が腐植と会合した形態である。腐植以外の有機態窒素は、微生物に無機化されて無機態にならなければ植物に利用されない。不足症状
窒素が不足すると植物の生育を著しく妨げ、葉緑素が合成されずに葉が赤や黄色になっる。窒素不足がひどくなると、最終的に葉は緑みを失い落葉する。過剰症状
窒素が過剰となると、病気や害虫の食害を受けやすくなったり、キュウリやトマトなどの果菜類では、葉や茎ばかりが成長して、結実しなかったり出来が悪くなったりする。リン酸
リン酸は主に開花結実に影響し、花肥（はなごえ）または実肥（みごえ）と呼ばれる。このため、果実を食用とする果菜類の栽培では、特に重要視される。生理機能
植物中のリンのほとんどは、核酸（DNA：デオキシリボ核酸 やRNA：リボ核酸 ）や、細胞膜を形成するリン脂質の成分である。このほか、生体のエネルギー通貨であるアデノシン三リン酸 (ATP) にも含まれる。これらの生体内での重要な働きを担うため、リンは植物の生長、種の発芽、開花に重要である。リンの含有率が高い肥料（骨粉肥料など）の施用は根の形成を助ける。
不足症状
植物におけるリン不足は葉の黄化症状（クロロシス）および枯死（ネクロシス）を引き起こす。また、茎が細くなり、葉や個体そのものが小さくなる。若い植物では葉は暗緑色となり、異常形態や壊死班が表れる。一部の植物（トマトなど）では、紫色素のアントシアニンが蓄積し、葉が紫～赤紫色になる。多くの植物種ではリン欠乏に陥ると、地上部より根部を発達させるため、地上部に対して根部の比重が増加する。
リンは植物体内を容易に移動するため、リン不足の症状は最初に古い葉に現れる。
過剰症状
作物にリンの過剰症状は現れにくい。過剰施肥による障害は、過剰のリン酸によって金属イオンが不可給態になって欠乏したり、特定の病原微生物が増殖することによる。カリウム
カリウムは、根の発育と細胞内の浸透圧調節に必須であるため根肥（ねごえ）といわれ、根菜類では他の植物以上に必要である[15]。また、葉や生長点においても重要である。生理機能
他の多量要素と異なり、代謝に関わる生体分子の構成元素にならず、植物体液に溶解した無機塩として機能する。カリウムイオンは植物細胞内の主要な陽イオンであり、通常、陽イオンの中で植物内の濃度が最も高い。その役割は細胞の浸透圧と、代謝反応に適切なイオン雰囲気の形成である。カリウムイオンがイオンチャネルを通って細胞内に移動すると、その細胞の浸透圧が変化し、水の移動が起こる。植物は根圏に対して葉身の水ポテンシャルを低くしており、この差に依存して吸水を行っている。
カリウムは硝酸イオンや有機酸の対イオンとして機能する。不足症状
カリウムが不足すると植物の成長は遅れ、植物体は矮小化する。また、ナトリウム、カルシウム、およびマグネシウムの含有率が上昇する。不足がさらに進行するとアミノ酸と可溶性の糖、およびポリアミンが増加する。アミノ酸や糖の増加は浸透圧の維持のため、ポリアミンの増加は陽イオンの減少への適応のためと考えられている。カリウムの高い水溶性のため、雨や灌漑により、特に岩や砂質土壌から容易に流亡する。このことが一部の土壌でカリウム不足の原因となっている。また、流亡したカリウムが湖沼や河川に流入すると富栄養化を引き起こし、赤潮やアオコといった水質汚染の原因となる。
過剰症状
土壌のカリウム濃度が高いと、健全に生長するのに適正な量以上のカリウムを吸収し、過剰症状が現れる。
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