土壌構造と空隙率

土壌構造とは、土壌粒子が集合体として配列され、その間に存在する孔隙ネットワークのことであり、水、空気、根が土壌中をどのように移動するかを制御します。

Definition

土壌構造とは、砂、シルト、粘土の一次粒子が集合体として結合する様式と、それらの間の孔隙の配置を指します。空隙率とは、土壌体積のうちこれらの孔隙空間が占める割合です。

Scope

このトピックでは、土壌集合体の形成と安定性、土壌構造の種類、孔隙径分布と総空隙率、かさ密度と締固めの測定について扱います。土壌のテクスチャーが遺伝的なものであるのに対し、構造は動的であり、有機物、生物活動、および管理によって強く影響されます。

Core questions

• 土壌粒子はどのようにして安定した集合体に結合するのですか？
• どのような種類の土壌構造が存在し、なぜそれらが重要なのでしょうか？
• 空隙率、孔隙径分布、かさ密度は孔隙ネットワークをどのように記述するのですか？
• 有機物、生物活動、および管理は構造にどのように影響しますか？

Key concepts

• 土壌集合体と集合体安定性
• ミクロ集合体とマクロ集合体
• 構造の種類（粒状、塊状、板状、柱状）
• 総空隙率と孔隙径分布
• かさ密度と締固め
• 有機的および生物学的結合剤

Key theories

集合体の階層と安定化

土壌集合体は階層を形成し、粘土、有機結合剤、根、菌糸、微生物生成物が粒子をミクロ集合体、次いでマクロ集合体へと結合させ、有機物がその安定性の中心となります。

孔隙ネットワークと二峰性空隙率

総空隙率は、空気と排水を導く集合体間の大きな構造的孔隙と、水を貯蔵する集合体内の小さなテクスチャー孔隙に分かれるため、構造は通気、排水、貯蔵のバランスを支配します。

Mechanisms

粘土粒子は凝集し、有機分子、多糖類、菌糸、根の滲出物によって集合体へと結合します。この結合は、湿潤と乾燥、および生物活動によって強化され、有機物は主要な安定化剤となります。良好に凝集した土壌は、空気と排水のための豊富な大きな孔隙と、水分貯蔵のための細かい孔隙を併せ持ちますが、締固めは孔隙を崩壊させ、かさ密度を上昇させ、根の成長、通気、浸透を阻害します。

Clinical relevance

良好な土壌構造は、浸透、通気、根の侵入、および侵食に対する抵抗性を向上させます。一方、締固めと構造の破壊は収量を減少させ、流出を増加させます。有機物、耕うん、および交通を管理して構造を構築し保護することは、土壌管理の中心的な目標です。

History

20世紀半ば以降の研究は、土壌の凝集を有機物と生物活動に結びつけ、集合体階層モデルと、BronickとLalのようなレビューでまとめられた、管理方法が土壌構造を構築または劣化させる方法に関する膨大な文献につながりました。

Key figures

• Rattan Lal
• Daniel Hillel
• J. M. Oades

Seminal works

• bronick2005
• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

土壌の締固めとは何ですか、またなぜ有害なのですか？

締固めとは、通常、機械や踏みつけによって土壌粒子が押し固められることで、大きな孔隙が崩壊し、かさ密度が上昇します。これにより、根の成長が制限され、通気と浸透が減少し、流出と侵食が増加します。

有機物はどのように土壌構造を改善しますか？

有機物と、それを処理する微生物や根は、粘着性のある化合物や結合性の菌糸を生成し、粒子を安定した集合体へと結合させます。これにより、水を保持しつつも排水と通気が良好な、多孔質で砕けやすい構造が形成されます。