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天然ゼオライト対合成ゼオライト、吸着剤と陽イオン交換能力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を粉末、顆粒にしました。
土壌粘土鉱物と有機物は負に帯電する傾向があるため、静電気力によってそれらの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、陽イオンは土壌根域内にとどまり、浸出によって容易に失われません。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できるため、「陽イオン交換」という用語が付けられています。吸着された陽イオンは、植物の根による吸収により濃度が低下すると、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+) などの植物栄養陽イオンを吸着する土壌内の総負電荷の尺度です。そのため、CEC は土壌の特性であり、植物が吸収するために土壌溶液に栄養陽イオンを供給する能力を表します。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た陽イオンを示しています。植物の根は土壌溶液から栄養素を除去することができ、その結果、栄養素が粘土粒子から離れていきます.土壌への肥料の追加は、土壌溶液中の栄養素濃度の初期増加を引き起こし、その結果、栄養素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陽イオンは、カリウム (K+)、カルシウム (Ca2+)、マグネシウム (Mg2+) です。交換部位に吸着されるその他の陽イオンは、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+)、および亜鉛 (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、土壌中に非常に低い濃度で存在します。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非常に低くなります。
図 1. 土壌表面と土壌溶液の間の陽イオンの交換、および土壌溶液から根 (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、図 2 に示すように、CEC は土壌 pH 3.5 ～ 4.0 で最も低く、酸性土壌を石灰処理することによって pH が上昇するにつれて増加します。CEC は土壌 pH によって大きく異なる可能性があるため、土壌の7.0 の pH で CEC。また、pH が低いと、特定の土壌ミネラル表面に正電荷が発生する可能性があることにも注意してください。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。
典型的な土壌試験研究所のレポートに含まれる 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。 .
国内大学の土壌試験研究所では、二重酸 (0.05 N HCl + 0.025 N H2SO4) 抽出溶液に基づく Mehlich I 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。大量の粘土または有機物を含む、またはアルカリ性の土壌の CEC は、Mehlich I 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には、他の土壌抽出方法を使用する必要があります。
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) (国際科学単位を使用する場合は meq/100 g または cmol/kg) として表されます。
吸着されたカチオンの重量 (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、CEC が電荷の合計数を表すためです。これは、各カチオン種が異なる重量と土壌を持っているため、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、有機物がさまざまな割合で混合されているため、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、および土壌有機物の pH 7.0 での陽イオン交換容量。 | |
| 土壌および土壌成分 | CEC (meq/100 g) |
| 粘土の種類 | |
| カオリナイト | 3-15 |
| イライト | 15-40 |
| モンモリロナイト | 80-100 |
| 土の質 | |
| 砂 | 1-5 |
| 細かい砂壌土 | 5-10 |
| ローム | 5-15 |
| 粘土ローム | 15-30 |
| 粘土 | >30 |
| 有機物 | 200-400 |
実用的な目的のために、土壌は次の 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) 景観、ゴルフ グリーン、温室、花壇からの土壌。これらのカテゴリは、出生率の評価を容易にします。下のチャートは、各土壌グループの CEC と一般的な肥沃度の特徴を示しています。
| 土壌グループ | CEC と土壌肥沃度の特徴 |
| 沿岸平野 (アトランティック フラットウッズとサンド ヒルズを含む) | 土壌の表面は砂質で、CEC は 6 meq/100 g 以下です。本来の状態の土壌は、酸性で肥沃でない場合があります。土壌は、粘土含有量、排水特性、および色が異なります。土壌は、生産性、取り扱いの容易さ、条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土で、CEC は 6 ～ 12 meq/100 g です。本来の状態の土壌は酸性でリンが少なく、沿岸平野の土壌よりもカリウムが多い.主な土壌シリーズは、セシル、マディソン、デイヴィソンです。 |
| 山と石灰岩の谷の土壌 | 土壌は灰色の砂質の表面を持ち、その下に重い赤い砂質の粘土または粘土質の土壌が敷かれ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粘土ロームの下層土があります。土壌は酸性で肥沃度が低い。これらの土壌の平均 CEC 値は 9 meq/100 g 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。 |
| 風景やゴルフのグリーンからの土壌 | 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。多くは生殖能力が不安定で、上記の 3 つのカテゴリーのいずれにも簡単に分類できません。 |
塩基飽和度 (BS) は、塩基性カチオン Ca2+、Mg2+、および K+ が占める CEC の割合です。塩基性カチオンは、酸性カチオン H+ および Al3+ と区別されます。おおよその土壌 pH 5.4 以下では、ほとんどの植物種の成長を妨げる Al3+ が非常に高濃度で存在し、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、塩基飽和度の高い土壌は、一般に次の理由により肥沃です。
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。
塩基飽和度が高い土壌は pH が高くなります。したがって、植物の根や土壌を酸性化する土壌プロセス (硝化、酸性雨など) からの酸性陽イオンに対してより緩衝されます。
それらには、植物が使用するための必須植物栄養素陽イオンK+、Ca2+、Mg2+が大量に含まれています。
塩基飽和率は次のように表されます。
%BS = [(Ca2+ +マグネシウム2+ + 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 にほぼ等しい場合があります。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、土壌粘土鉱物および有機物の表面は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。
土壌の CEC は、施肥と石灰処理に影響を与えます。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の低い砂質土壌に大量の肥料を一度に施用すると、浸出による栄養素の損失が起こりやすくなります。対照的に、これらの栄養素は、粘土質土壌では失われにくい.
作物の生産は酸性度を土壌に放出します。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 の変化はほとんどありません。したがって、CEC が低い砂質土壌は、より頻繁に石灰処理を行う必要がありますが、粘土土壌よりも低い適用率で行う必要があります。高 CEC 土壌では、特定の pH で酸性陽イオンが豊富に存在するため、最適な pH に到達するには、より高い石灰率が必要です。
ゼオライトは密度が高く、多孔性に優れています。 モレキュラーシーブ 構造。ユニークな自然の属性は効果的なミネラル スポンジとして機能し、 吸収 より多くの水が引き込まれ、 ゼオライト粒状、土壌に混ぜられると、作物の通気のためのスペースができます。
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