Transcript 強度因子である土壌
土壌の酸性化： 「強度因子である土壌pHの低下、あるいは容量因子で ある酸中和量（Acid Neutralization Capacity）ある いは緩衝能の減少」として定義される. 土壌のｐH緩衝能 Step１ 炭酸塩の溶解 遊離炭酸塩が多量に存在する場合、例えば石灰 施肥などを行った土壌では CaCO3 + H+ → Ca2+ + HCO3この反応は炭酸カルシウムが存在する限り継続 し、土壌ｐHの変化はない。 Step２ 造岩鉱物の風化・陽イオン交換 造岩鉱物に作用して金属イオンあるいはアルカリ土金属イオン を溶脱させ、粘土鉱物を風化させる。 曹長石 2NaAlSi3O8+9H2O+2H+→2Na+4H4SiO 灰長石 カオリナイト +Al2Si2O5(OH)4 2CaAlSi3O8+H2O+2H++NO3-→2Ca2+2NO3- +Al2Si2O5(OH)4 Step３ アルミニウム・ケイ酸塩の溶解 カオリナイト Al2Si2O5(OH)4 + 6H+ ※ → Al3+ +3H4SiO4 + H2O この場合はアルミニウムの可溶化・・・・生育障害 さらに土壌に「強酸」を添加すると・・・ 1. 溶液中のH+が増加する ANCが低下 2. H+の一部が土壌交換基へ移動する。＝溶液のANCは増加、 固相のANCが低下 ＝土壌溶液のｐH低下、溶液の 3. その際、二次鉱物（層状ケイ酸塩）に保持されたH+は、 その骨格と反応して破壊（風化）させるので、交換性H+ は減少してアルミニウムイオンが溶出する。＝固相の ANCは変化なし 強酸の添加＝固相ANCの低下 4. Al3+ + H2O ⇔ AlOH2+ + H+ １.へもどる 二酸化硫黄、硫酸 火山活動、石炭・石油の燃焼により生成（工場、自動車） 水と反応。 SO２・H２O ＝ SO３2- + ２H+ （プロトンの放出） マンガンや鉄イオンの触媒反応。 SO２・H２O + O２ = ２H２SO4 （硫酸に酸化、湿性沈着） オゾンや過酸化水素水ともに微細な雲粒に取り込まれる。 SO２・H２O + O３ = H２SO4 + O２ SO２・H2O2 = ２H2SO4 （硫酸に酸化、酸性霧、酸性雨） アンモニュウム塩 由来：家畜などの排泄物から揮散、アルカリ土壌で有機物の 分解にともない生成したアンモニアの揮発、化成肥料からの 揮散 硫酸、硝酸が溶解した雨や霧の粒子に捕捉されると硫酸アン モニュウムや硝酸アンモニュウムとなり乾性沈着する。 ２ＮＨ３ + Ｈ２ＳＯ４ ＝ （ＮＨ４）２ＳＯ４ これが乾性沈着として主に土壌中において硝化されると ＮＨ４+ + ２Ｏ2 ＝ NO3- + H２Ｏ + 2Ｈ+ となり土壌酸性化に寄与する。 森林に対する影響 ・酸性降下物（とくにＳＯ2）は樹木に沈着しやすい。 ↓ 降雨にともない溶脱される。（樹幹流、林内雨の計測結果 図①参照） 樹幹流の年平均pHはコジイ林，スギ林，ヒノキ林でそれぞれ4.5，3.8，3.9で， スギ林，ヒノキ林で低く，コジイ林で高い値を示した。 ・コジイ林の樹幹流のpHは傾き１の直線を中心にばらつき，年平均pHは林外雨 と同じ。 ・スギ林，ヒノキ林では，１点を除きすべての樹幹流が林外雨より低い値。 スギ，ヒノキ林で雨水が樹幹を流下する過程で酸性化が起こる？ アンモニュウム塩の問題 実際の日本の降雨では、酸性雨に寄与する物質の10～20％が中 国大陸から黄砂により飛来するとも言われている。 富山県での降水中の溶存イオンの年間負荷（表②参照） ・アンモニュウムイオンが水素イオンよりも多い。 （世界中でこの傾向がある。） ・土壌中で硝化されれば、アンモニュウムイオン１モルあたり ２モルの水素イオンを放出する。 ＮＨ４+ + ２Ｏ2 ＝ NO3- + H２Ｏ + 2Ｈ+ ・単純に降雨のｐＨ値だけで酸性雨の強弱を評価できない！ 玉野市出崎半島における雨水中のカチオン 雨水にともなう養分供給量 (kg/ha･7ヶ月) Na NH4-N K Mg Ca NO3-N 林外雨 (a) 18.26 4.31 5.41 1.18 1.01 3.12 樹冠通過水 (b) 26.91 3.35 溶脱 (c= b-a) 8.65 -0.96 35.35 29.93 3.67 2.49 4.55 3.53 5.79 2.67 84.7 67.8 77.7 46.2 溶脱の占める 割合 (%) 32.2 (c/b×100) － －土壌の塩類化のメカニズム－ P/PET＜0.50の地域（乾燥、半乾燥地域） 土壌中の水分が下方から上層へ移行するフラックスに 人為的な潅水が加わると・・・・・・・・ １）大量の灌漑水の供給は地下水位の上昇をもたらす。 ２）土壌の浅い場所に一次地下水位が形成。 （乾燥地では比較的浅い場所に不透水層がある場合が多いので・・） ３）表層土壌との間に容易に毛管水の連絡が起こる。 ４）上向きフラックスにより水分の表層移行が起こる。 ５）土壌中の水溶性塩類が表土へ移行して集積する。 土壌中の水溶性塩類が表土へ移行して集積したら、表層土壌では・・・ １）土壌の交換基の大部分を水溶性塩類が占めてしまう場合（塩類土壌） EC>4dS/ｍ ＆ ESP<15% ｐH＜8.5 ２）交換基に結合している塩基は加水分解をして水酸イオンを生じる（土壌 のアルカリ化） EC<4dS/ｍ ＆ ESP >15% ｐH＞8.5 H2O Na+ Na+ H+ OH- さらに炭酸塩を含む土壌では・・・・・（ｐH１０ぐらいになる。） Na2CO3 ＋ H2O Na2HCO3 ＋OH- ＋Na+ Na+ NaOHが多量に生成され強アルカリになってしまう 注：ESP＝Exch.Na/CEC