アルミニウムイオン（Al³⁺）は価数が3価と大きいので、植物には有害です。Alは植物を構成するのに必要な元素ではありません。しかしAlは土壌中で重要な働きをしています。

1.Alは粘土に不可欠な元素

岩石の50％～70％は石英（SiO₂）、15％はアルミナ（Al₂O₃）、残りはFe₂O₃やK₂Oです。だから物理風化で細かくなった一次鉱物はSiAlFeKを含みます。さらに植物にKを奪われ、化学風化を受けて結晶化した二次鉱物はSiとAl（あるいはFe）を含んでいます。つまり粘土はAl₂O₃とSiO₂から出来ており、Alは粘土に不可欠な元素なのです。

2.Alは土壌のミネラルを保持する

Alは正8面体のシート、Siは正4面体のシート構造を形成しています。例えば代表的な粘土鉱物であるカオリナイトは、Alシ－トとSiシ－トが1：1、スメクタイトは2：1に積み重なった構造をしています。粘土鉱物のAl³⁺がMg²⁺やCa²⁺に置き換わることで、結晶表面はマイナスに帯電（但し側面はプラスに帯電）します。これによって粘土はK⁺やMg²⁺やCa²⁺などの陽イオンを引き付け、CEC（陽電荷交換容量）を得ます。ちなみにカオリナイトのCECは3～15meq/100ｇであるのに対し、スメクタイトのCECは80～150meq/100ｇもあります。ここでmeqはミリ・エクイバレント（当量）と読みます。つまりAlのおかげで土壌は養分を保持できるのです。

3.Alは腐植を作り、土壌の有機物を保持する

私たちがよく目にする黒ぼく土は、火山灰なので、粒子が細かいために、多くのSiとAl（Fe）が溶出しています。ところでイネやススキなどのイネ科の植物の葉の縁はSiO₂のガラス質で鋭くなっています。イネ科植物は大量のSiとKを吸収するので、土壌中に多くのAlが遊離します。一方有機物には大量のカルボキシル基が含まれています。2つのカルボキシル基の酸素はAlを挟み込みキレ－ト結合をします。つまり遊離したAlは有機物と強固に結合し、 [Al≡有機物]を形成します。これは難分解性の不溶態で、有機物を分解され難く、隙間が多い三次元構造にします。これが腐植と呼ばれる黒褐色の有機物です。つまりAlは土壌の有機物（腐植）を長期間保持する働きがあるのです。

菌遺体に含まれるたんぱく質には粘着性があり、土壌を団粒化します。一方、糸状菌は菌糸の耐水性を高めるグロマリンという不溶性タンパク質を分泌しています。団粒構造が安定に保持されるのは、糸状菌の遺体が団粒構造に耐水性を与えるためです。

ちなみに腐植のCECは30～280meq/100ｇと幅が広く大きいです。腐植にはカルボキシル基が多く含まれているため、負に帯電しています。カオリナイト土質の場合は、腐食を含む堆肥を入れると、CECが増大するので、作物の収量増加が期待できそうですね。