土壌生成と風化

土壌生成とは、母材から土壌が形成される過程であり、岩石の物理的・化学的風化から始まり、土壌プロファイルを構築する添加、損失、移動、および変質を経て進行します。

Definition

土壌生成とは、エネルギーと物質の添加、損失、移動、変質によって駆動され、母材が分化した土壌へと変質する一連の風化および土壌形成プロセスを指します。

Scope

このトピックでは、鉱物や岩石の物理的・化学的風化、主要な4つの土壌生成プロセス、土壌形成における気候、生物、地形、母材、時間の役割、および地質学的・人間的スケールでの土壌の発達について扱います。これは、土壌がなぜ異なるのか、そしてどのようにして層位を獲得するのかを理解するための基礎となります。

Core questions

• 物理的・化学的風化はどのように母材を分解・変質させるのでしょうか？
• 添加、損失、移動、変質の主要なプロセスとは何でしょうか？
• 5つの状態要因は、土壌形成の方向と速度をどのように制御するのでしょうか？
• 土壌が形成されるまでにはどのくらいの時間がかかり、これは環境によってどのように異なるのでしょうか？

Key concepts

• 物理的・化学的風化
• 母材
• 状態要因 (clorpt)
• 添加、損失、移動、変質
• 溶脱と淘積
• 土壌形成速度

Key theories

状態要因モデル (clorpt)

ジェニーは、土壌の特性は気候、生物、地形、母材、時間の関数であると主張し、他の要因を一定に保つことで各要因の影響を研究できるとしました。

主要な土壌生成プロセス

土壌の発達は、土壌への物質の添加、溶脱や侵食による損失、プロファイル内での物質の移動、鉱物や有機物の変質を通じて進行し、これらが層位分化を生み出します。

Mechanisms

物理的風化は、凍結融解、熱膨張、摩耗を通じて岩石を破砕し、表面積を増加させます。その後、化学的風化は加水分解、酸化、溶解、水和によって鉱物を変質させ、イオンを放出し、二次粘土鉱物や酸化物を形成します。結果として生じた物質は、発達中のプロファイル内で添加、除去、移動、化学的変質を受けます。気候は風化と溶脱の強度を決定し、生物は有機物を添加・循環させ、地形は排水と侵食を制御し、母材は鉱物的な出発点を提供し、時間はこれらの効果を統合します。

Clinical relevance

風化と土壌生成は、土壌の深さ、テクスチャー、栄養素貯蔵量、排水性を決定し、これらが農業生産性、建設への適性、劣化への脆弱性を左右します。これらのプロセスを理解することは、土壌が土地利用や気候変動にどのように反応するかを予測するために不可欠です。

History

岩石の種類だけでなく、気候や生物が土壌を形成するという認識は、19世紀のドクチャエフによるロシア土壌の研究に遡ります。ジェニーの1941年の状態要因の定量的定式化は、土壌生成学を予測科学へと転換させ、その後の研究は主要なプロセスと風化の鉱物学を洗練させました。

Key figures

• Vasily Dokuchaev
• Hans Jenny
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• jenny1941
• brady2016

Frequently asked questions

土壌が形成されるまでにはどのくらいの時間がかかりますか？

これは気候、母材、生物活動によって大きく異なります。暖かく湿潤な気候で軟らかく風化しやすい物質の上では、数十年から数世紀で薄い土壌が発達する可能性がありますが、寒冷または乾燥した環境で硬い岩石の上に1メートルの成熟した土壌が形成されるには、何千年もの時間がかかる場合があります。

風化と侵食の違いは何ですか？

風化は、岩石や鉱物がその場で分解され化学的に変質して土壌物質を生成するプロセスであり、侵食は、その物質が水、風、重力によって物理的に除去され運搬されるプロセスです。風化は土壌を形成しますが、侵食はそれを剥ぎ取ることがあります。