陽イオン交換容量-ゼオライトの強力な能力

天然ゼオライト対合成ゼオライト、それは吸着剤と陽イオン交換容量のアルミノケイ酸塩フレームワークの機能によって作られました。ゼオライトクリノプチロライトは粉末状の顆粒にされた。

陽イオン交換および陽イオン交換容量

  • 陽イオン交換および陽イオン交換容量とは何ですか?
  • CECとBSの重要性
  • ベース飽和率
  • 国内土壌のCECと肥沃度特性
  • CECが土壌pHによってどのように変化するか
  • 土壌中の典型的なCEC値
  • 日常の土壌試験からの陽イオン交換容量の計算
  • 追加のリソースとレビュー担当者

陽イオン交換および陽イオン交換容量とは何ですか?

土壌粘土鉱物と有機物は負に帯電する傾向があるため、静電力によって表面に正に帯電したイオン(陽イオン)を引き付けます。その結果、陽イオンは土壌の根域内に留まり、浸出によって簡単に失われることはありません。吸着された陽イオンは、土壌溶液中の他の陽イオンと容易に交換される可能性があるため、「陽イオン交換」という用語が使用されます。吸着された陽イオンは、植物の根による取り込みのために濃度が低下すると、土壌溶液中のイオンを補充します。

陽イオン交換容量(CEC)は、カルシウム(Ca2 +)、マグネシウム(Mg2 +)、カリウム(K +)などの植物栄養素陽イオンを吸着する土壌内の総負電荷の尺度です。このように、CECは土壌の特性であり、植物の取り込みのために土壌溶液に栄養カチオンを供給する能力を表しています。図1は、土壌溶液中の陽イオンと交換できる土壌粘土鉱物に保持されている陽イオンを示しています。植物の根は土壌溶液から栄養分を取り除くことができ、その結果、栄養素が粘土粒子から離れて移動します。土壌に肥料を加えると、土壌溶液中の養分濃度が最初に増加し、その結果、養分が粘土粒子に向かって移動します。

植物が最も多く使用する栄養カチオンは、カリウム(K +)、カルシウム(Ca2 +)、マグネシウム(Mg2 +)です。交換サイトに吸着される他の陽イオンは、アンモニウム(NH4 +)、ナトリウム(Na +)、水素(H +)、アルミニウム(Al3 +)、鉄(Fe2+またはFe3+)、マンガン(Mn2 +)、銅(Cu2 +)、亜鉛(Zn2 +)です。亜鉛、銅、鉄、マンガンなどの微量栄養素陽イオンは、通常、土壌中に非常に低濃度で存在します。微生物は硝化と呼ばれるプロセスでアンモニウムを硝酸塩に変換するため、アンモニウム濃度も通常は非常に低くなります。

CECが土壌pHによってどのように変化するか

図1.土壌表面と土壌溶液の間の陽イオンの交換、および取り込みのための土壌溶液から根(根圏)へのこれらの陽イオンの移動を示す概略図。
土壌有機物と一部の粘土鉱物のCECは、pHによって異なります。一般に、CECは土壌pH 3.5〜4.0で最も低く、図2に示すように、酸性土壌を石灰化することによってpHが増加するにつれて増加します。CECは土壌pHによって大幅に変化する可能性があるため、土壌のpHを測定するのが一般的な方法です。 7.0のpHでのCEC。また、低pHでは、特定の土壌鉱物表面に正電荷が発生する場合があることに注意してください。これらの正電荷は、塩化物(Cl-)や硫酸塩(SO42-)などの陰イオン(負に帯電したイオン)を保持します。

土壌CEC
図1.土壌表面と土壌溶液の間の陽イオンの交換、および取り込みのための土壌溶液から根(根圏)へのこれらの陽イオンの移動を示す概略図。
土壌CEC
図2.土壌とその成分の表面電荷に対するpHの影響。

 

日常の土壌試験からの陽イオン交換容量の計算

一般的な土壌試験所の報告書に含まれるCEC値は、適切な抽出方法を使用して土壌から抽出されたカリウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、および水素の濃度(土壌100グラムあたりの電荷のミリ当量として表される)を合計することによって計算されます。 。国内の土壌試験研究所は、二重酸(0.05 N HCl + 0.025 N H2SO4)抽出溶液に基づくMehlichI手順を使用しています。この方法は、一般的に見られる酸性の低CEC土壌に適しています。粘土や有機物を多く含む土壌、またはアルカリ性の土壌のCECは、MehlichI抽出物を使用して十分に分析することはできません。これらのタイプの土壌では、他の土壌抽出方法を使用する必要があります。

 

 

土壌中の典型的なCEC値

ほとんどの土壌レポートでは、CECは、土壌100グラムあたりの電荷(電荷の数)のミリ当量(meq)として表されます(国際科学ユニットを使用する場合は、meq /100gまたはcmol/kg)。 CECは電荷の総数を表すため、吸着された陽イオンの重量(ポンド、グラムなど)ではなく、ミリ当量の数が使用されます。これは、陽イオンの種類ごとに重量と土壌が異なるため、異なる土壌を比較するためのより良い基準です。異なる陽イオン種の比率が異なります。

表1は、土壌粘土鉱物とさまざまなテクスチャの土壌の典型的な陽イオン交換容量を示しています。土壌はさまざまな粒子サイズ(砂、シルト、粘土)、粘土鉱物の種類、さまざまな比率の有機物の混合物であるため、主要な成分と土壌のpHが土壌のCECを決定します。

表1.さまざまな土壌タイプ、テクスチャー、土壌有機物のpH7.0での陽イオン交換容量。
土壌および土壌成分CEC(meq / 100 g)
粘土タイプ 
カオリナイト3-15
イライト15-40
モンモリロナイト80-100
土性 
1-5
ファインサンディローム5-10
ローム5-15
粘土ローム15-30
粘土> 30
有機物200-400

中国の土壌のCECと肥沃度特性

実用的な目的のために、土壌は4つの主要なカテゴリに分類されます:(1)海岸平野、(2)ピエモンテ、(3)山と石灰岩の谷、(4)風景、ゴルフ場、温室、花壇の土壌。これらのカテゴリーは、出生力の評価を容易にします。下のグラフは、各土壌グループのCECと一般的な肥沃度の特性を示しています。

土壌グループCECと土壌肥沃度の特性
海岸平野(大西洋平野と砂丘を含む)土壌の表面は砂質で、CECは6 meq /100g以下です。本来の状態の土壌は酸性で不毛である可能性があります。土壌は、粘土の含有量、排水特性、色が異なります。土壌は、生産性、取り扱いの容易さ、および列作物生産への適応において異なります。典型的な土壌タイプは、ノーフォーク、レイクランド、リンチバーグ、ティフトンです。
ピエモンテの土壌土壌は主に高地で、水はけのよい赤い土壌で、CECは6〜12 meq /100gです。本来の状態の土壌は酸性でリンは少ないが、海岸平野の土壌よりカリウムが多い。主要な土壌シリーズは、セシル、マディソン、デイビソンです。
山と石灰岩の谷の土壌土壌は、重い赤い砂質粘土または粘土質土で覆われた灰色の砂質表面を持っている場合があります。沖積段丘と川底は灰色から薄茶色で、黄色から暗赤色の砂質埴壌土の下層土があります。土壌は酸性で出生力が低いです。これらの土壌の平均CEC値は9meq/100gです。主な土壌タイプは、ポーター、ヘイズビル、タラデガ、ファニン、コンガリー、クラークスビル、フラートン、デューイ、ディケーターです。
風景やゴルフ場の土壌これらの土壌は、作物の土壌とは異なる方法で維持されることが多く、通常は人工的に構成および維持されます。多くは出生力が不安定であり、上記の3つのカテゴリーのいずれかに簡単に分類することはできません。

ベース飽和率

パーセント塩基飽和度(BS)は、塩基性陽イオンCa2 +、Mg2 +、およびK+が占めるCECのパーセンテージです。塩基性陽イオンは、酸性陽イオンH+およびAl3+とは区別されます。おおよその土壌pH5.4以下では、Al3 +は非常に高濃度で存在し、ほとんどの植物種の成長を妨げます。土壌pHが低いほど、有毒なAl3+の量が多くなります。したがって、基本飽和率が高い土壌は、一般的に次の理由で肥沃になります。

それらは、植物の成長に有毒な酸性カチオンAl3+をほとんどまたはまったく持っていません。
塩基飽和率が高い土壌はpHが高くなります。したがって、それらは、植物の根からの酸性陽イオンおよび土壌を酸性化する土壌プロセス(硝化、酸性雨など)に対してより緩衝されます。
それらは、植物が使用するための必須の植物栄養素であるK +、Ca2 +、Mg2+を大量に含んでいます。
基本飽和率は次のように表されます。

%BS = [(Ca2+ + Mg2+ + K+)/CEC]×100

土壌のpHに応じて、土壌の塩基飽和度はCECの一部、またはCECにほぼ等しくなります。一般に、土壌のpHが7未満の場合、塩基飽和度はCEC未満です。 pH 7以上では、土壌粘土鉱物と有機物の表面が塩基性陽イオンで占められているため、塩基飽和度はCECに等しくなります。図2は、さまざまな土壌pHレベルで土壌表面に保持される陽イオンの相対量を示しています。

CECとBSの重要性

土壌のCECは、施肥と石灰施用の慣行に影響を与えます。たとえば、CECが高い土壌は、CECが低い土壌よりも多くの栄養素を保持します。 CECの低い砂質土壌に1回の施肥で大量の肥料を施用すると、浸出によって養分が失われる可能性が高くなります。対照的に、これらの栄養素は粘土質土壌での損失の影響をはるかに受けにくいです。

作物の生産は土壌に酸性度を放出します。低CEC土壌での作物生産により、土壌pHはさらに低下します。高CEC土壌は一般に十分に緩衝されているため、作物の生産によるpHの変化ははるかに少なくなります。したがって、CECの低い砂質土壌は、粘土質土壌よりも頻繁に石灰化する必要がありますが、適用率は低くなります。与えられたpHで酸性陽イオンが豊富にあるため、高CEC土壌で最適なpHに到達するには、より高い石灰率が必要です。

Zeolite is dense and better porous with a molecular sieve structure. The unique natural attributes act as an effective mineral sponge, Absorb more water, drawn in, and collected by the zeolite granular, once mixed into the soil it creates space for crop aeration. 

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