「土壌と植物の栄養」

「土壌と植物の栄養」

土壌は、世界の地表面の一部を覆う動的な3次元の物質です。 気候、地形、生物、地表下の親岩時間という5つの要因に応じて、場所によって異なります。 最後の氷河がこの地域を移動して以来、主に母岩(主に花崗岩)と地形に反応して土壌が発達しました。 ほとんどの土壌は酸性で、植物が使用する栄養素を保持および交換する能力がやや低下しています。在来植物はこのシステムで進化し、土壌によく適応しています。 しかし、私たちはしばしば、食物や造園植物の生産性を高めるために、有機物、石灰、肥料を加えて土壌を修正しています(保存版:JXDAテキスト)。

土壌は4つの主要な機能を果たしている。

  1. 菌類、バクテリア、昆虫、穴を掘る哺乳類やその他の生物の生息地を提供します。
  2. 原料をリサイクルし、水をろ過します。
  3. 建物、道路、橋などのエンジニアリングプロジェクトの基盤を提供します。
  4. 植物の成長のための媒体です。(このテキストは、最後の機能に焦点を当てています。)

土壌は植物に何をするのか?

土壌は以下を提供することで植物の成長をサポートします。

1.定着:根系は土壌を通って外側および/または下方に伸び、それによって植物を安定させる。
2.酸素:土壌粒子間の空間には酸素を供給する空気が含まれており、生細胞(根細胞を含む)が糖を分解し、生きて成長するために必要なエネルギーを放出するために使用する。
3.水:土壌粒子間のスペースには水も含まれており、植物を通って上方に移動し、 この水は、葉や他の組織から蒸発して植物を冷却する。 必須栄養素を植物に運ぶ。 植物がしおれないように細胞サイズを維持するのに役立つ。 そして、光合成の原料として機能しする、これは、植物が光エネルギーを捕捉し、後で使用するために糖に保存するプロセスです。
4.温度調整:土壌は根を温度の急激な変動から隔離する。 これは、1年の過度に暑い時期または寒い時期に特に重要になる。
5.栄養素:土壌は栄養素を供給し、肥料の形で加える栄養素も保持する。

土壌の物性

テクスチャ:

土壌は、鉱物(土壌の下の岩から得られるか、風や水を介して運ばれる)と有機物(植物や動物の分解から)の両方で構成されます。土壌のミネラル部分は、そのテクスチャによって識別されます。テクスチャとは、土壌中の砂、シルト、粘土の相対的な量を指します。これらの3つの用語は粒子サイズのみを指し、それらを構成する鉱物の種類を指しません。砂は私たちのほとんどにとって馴染みのあるものであり、最大のテクスチャ土壌サイズです。砂粒は、肉眼または手レンズで見ることができます。砂は優れた通気と排水を提供します。それは簡単に耕し、春に急速に暖まります。しかし、それは容易に侵食され、水と栄養素を保持する能力が低い。粘土粒子は非常に小さいため、電子顕微鏡でしか見ることができません。粘土質の土壌には少量の空気が含まれており、水はゆっくりと流れます。粘土は耕すのが難しく、春にはゆっくり温まります。しかし、砂よりも速く侵食する傾向があり、水と栄養分を保持する能力が高い。シルトは砂と粘土の間の大きさです。個々のシルト粒子は、低倍率の顕微鏡で見ることができます。砂と粘土に比べて中間的な特徴があります。

ほとんどの土壌には、3つの粒子サイズ(砂、シルト、粘土)がすべて含まれています。ロームは、砂、シルト、粘土の混合物である土壌を指すために一般的によく使用される用語です。私たちの表土のほとんどはロームです。ただし、「ローム」は、3つのテクスチャサイズのかなり均等な混合物から、砂またはシルトまたは粘土が優勢な混合物までさまざまです。庭師は、購入前にロームを検査する必要があります。これらのバリエーションは管理慣行に影響するためです。

構造:砂はしばしば土壌中の個々の粒子として見られますが、ほとんどの場合、シルトと粘土は凝集体と呼ばれる大きな単位に凝集します。この集約の方法は、土壌の構造を定義します。土壌構造は、ブロック状、板状、プリズム状、角度などの用語で記述されます。生産的な表土は、しばしば粒状の土壌構造を持っています。骨材のサイズと形状は、鉱物の種類、粒子サイズ、湿潤と乾燥、凍結/解凍サイクル、および根と動物の活動に影響されます。分解された有機物、根から排泄される植物糖、土壌微生物の廃棄物、および追加された土壌改良剤はすべて、粒子を凝集体にセメント化するように作用します。ただし、骨材は、耕作、圧縮、および土壌中の有機物の損失とは別に壊れる可能性があります。土壌構造は非常に動的なプロセスです。良好な土壌構造は、根の浸透、水の利用可能性、および通気をサポートする細孔空間(以下を参照)を増加させます。

間隙:土壌粒子はめったにぴったりとはまりません。それらは、ポアと呼ばれるスペースで区切られています。毛穴は水や空気で満たされています。大雨や灌漑イベントの直後、毛穴のスペースはほぼ100%水で満たされています。時間が経つにつれて、水は重力のために土壌を通過するか、空気中に蒸発するか、植物の根によって使用され、より多くの細孔空間が空気で満たされます。粘土の粒子はしっかりと収まり、空気と水を保持するための細孔スペースがほとんどありません。一方、浜辺の砂には大量の大きな毛穴があるため、ほとんどの植物を育てるには速すぎて排水できません。

細孔空間は一般に、総土壌体積の30〜60%を占めます。よく構造化された土壌には、大きな気孔(マクロポア)と小さな気孔(ミクロポア)の両方があります。これは、植物が必要とする空気と水のバランスを提供します。マクロポアは良好な排水を提供し、ミクロポアは植物がアクセスできる水を保持します。これは、「水はけがよいが湿った土壌」を実現する方法を説明するのに役立ちます。有機物(OM)は、以前は生きた材料でした。土壌表面には、通常、リターまたはダフ(または景観内の根覆い)として知られるかなり分解されていないOMがあります。この表面層は、土壌構造への雨滴の影響を軽減し、侵食を防ぎ、最終的には降雨または灌漑で土壌に浸出する栄養素を供給するために分解します。土壌では、OMは腐植、安定した高度に分解された残留物になるまでさらに分解します。腐植は植物の重要な栄養源であり、土壌粒子の凝集に重要です。

OMは、腐植になるまで常に分解過程にあります。 OMレベルは、作物によって減少し、堆肥または肥料、または作物残渣、または緑肥(ソバ、クローバー、ライ麦などの作物がカバー作物として栽培され、その後土壌に耕作される)を追加することで補充できます。土壌OMは、不耕起などの耕作を減らすことで保全できます。 OMは保水性を改善し、砂質土壌への優れた添加剤にします。 OMは粘土またはシルト土壌にも添加され、凝集を促進し、それによって排水を改善します。 OMは、分解時に栄養素を供給し、急速な化学変化に対して土壌溶液の㏗を緩衝し、土壌の陽イオン交換容量を改善します(下記参照)。

良好な園芸用土壌:ほとんどの土壌は鉱物粒子に支配されています。 一部は有機物に支配されています。 いくつかの土壌は、細孔空間の容積で高い割合を持っていますが、他の土壌は細孔空間がほとんどありません。 土壌は、土地のある部分から別の部分までさまざまです。 理想的には、「良質の園芸用土壌」には、50%の固形物(主に鉱物土壌と5-10%の有機物)および50%の空隙が含まれています。 いつでも、その細孔空間は空気と水で占められています。 大量の灌漑を行い、1日間排水することで土壌を評価できます。 1日の排水の後、細孔空間には約50%の水と50%の空気が含まれているはずです。 1日の排水後、土壌が非常に乾燥している場合は、砂が支配的である可能性が高いため、OMを追加することで時間をかけて土壌を修正できます。 土が非常に濡れたままの場合、粘土が支配的であるか、十分に凝集していません。 OMを追加して集約をサポートすることにより、このような土壌を徐々に修正できます。

土壌の化学的性質
化学反応は粒子表面で起こるため、土壌の化学的活性は粒子サイズに関連しています。小さな粒子は大きな粒子よりもはるかに大きな表面積を持っています。小さな土壌粒子は、2つの化学関連プロセスで大きな役割を果たします。土壌の酸性度(pH)の管理と、土壌の栄養保持能力(CEC)のサポートです。

まず、肥料は塩であることを知ることが重要です。塩が土壌溶液に溶解すると、それらは陽イオン(正に帯電したイオン)と陰イオン(負に帯電したイオン)に分離します。たとえば、食卓塩(塩化ナトリウム)を水に溶かすと、正に帯電したナトリウムと負に帯電した塩化物イオンに分離します。土壌に硝酸ナトリウム肥料を加えると、ナトリウムカチオンと硝酸アニオンとして土壌溶液に溶解します。

小さな粒子(腐植土と粘土)は、土壌に植物栄養素を保持するために非常に重要です。粘土と腐植の粒子は、負の表面電荷を持っています。陽イオンは正に帯電しています。反対のものが引き付けるので、粘土と腐植土は陽イオンを保持し、水の動きによってそれらが土壌から浸出するのを防ぎます。負に帯電した陰イオンは土壌溶液に溶解したままであり、下向きに浸出しやすくなります。

窒素は興味深い栄養素です。1つの窒素肥料は土壌粒子に保持されている正に帯電したアンモニウムであり、別の窒素肥料は土壌溶液に溶解したままの負に帯電した硝酸塩を含む可能性があるためです。これが、陰イオンである硝酸塩が表土から容易に浸出し、時には給水に浸出する理由を説明しています。また、「徐放性肥料」には通常、土壌粒子によって保持され、ほとんどの植物がすぐに使用できる硝酸塩の形に徐々に変換されるアンモニウムが含まれている理由も説明されています。

陽イオン交換容量(CEC)は、陽イオンを保持および交換する土壌の能力の表現です。 イオンは、土壌溶液、粘土と腐植粒子のCECサイト、および植物の根の間で常に交換されています。 これはランダムなプロセスではありませんが、電子の電荷に依存しています。 粘土と腐植質は、陽イオンを引き付けることができる多くの負のサイトを備えた非常に大きな表面対体積比を持つ小さな粒子であるため、高いCECを持ちます。 砂の粒子は大きく、表面と体積の比率が低く、ネガティブサイトが少ないため、砂のCECは非常に低くなります。 陽イオン(カリウム、カルシウム、マグネシウムなど)は土壌粒子によって保持されるため、砂地の土壌と比較して、粘土や腐植質の多い土壌で園芸する場合、庭師はより頻繁に肥料を追加できません。 砂質土壌は同量の陽イオンを保持できないため、少量の肥料でより頻繁にそれらを施肥することがより良い選択肢です。

pH:pHは、土壌の酸/アルカリ反応の説明です。 pHスケールの範囲は0(非常に酸性)〜14(非常にアルカリ性)です。 土壌は一般にpH 4.0からpH 8.0の範囲です。 北東部の森林土壌は非常に酸性(pH 3.5)であり、西部の土壌は非常にアルカリ性(pH 9)です。 pHは土壌溶液中の個々の栄養素の利用可能性を調節するため、重要です。

pHスケールは対数です。 各ユニットは、次のユニットの10倍の酸性またはアルカリ性です。 たとえば、pH 4.0の土壌は、pH 5.0の土壌の10倍の酸性度であり、pH 6.0の土壌の100倍の酸性度です。 土壌のpHは、母岩(石灰岩はアルカリ性、花崗岩は酸性)、降雨、植物材料、およびその他の要因に依存します。 個々の植物は特定のpH範囲内で最高のパフォーマンスを発揮します。 pHを管理することは生殖能力と同じくらい重要です。 ほとんどの園芸植物は、pH 6.0〜7.0の土壌で良好に機能します。 シャクナゲやブルーベリーなどの酸を好む植物は、pH 5.0未満の土壌で良好に機能します。

土壌中の生物

土壌中の生物
多くの生物は土壌に生息しています:バクテリア、菌類、藻類、無脊椎動物(昆虫、線虫、ナメクジ、ミミズ)および脊椎動物(モグラ、マウス、ホリネズミ)。これらの生物は、植物に影響を及ぼす多くの物理的および化学的役割を果たします。たとえば、それらの分泌物はミネラルを溶かし、植物が利用できるようにします。一部の生物は、無機物質を多かれ少なかれ植物が利用できる他の形態に変換します。生物はOMを土壌に追加します。生物はOMの分解を助けます。多くの生物が土壌を曝気します。土壌中の一部の生物は病気を引き起こし、一部は植物組織を食べ、多くは植物と栄養素と水を奪い合います。

根圏:根のすぐ近くの土壌の非常に薄いゾーンは根圏と呼ばれます。このゾーンは他の土壌とは異なり、特定のユニークな生物をサポートする場合があります。例えば、いくつかの菌類は、相互利益のために、根と一緒に住んでいます。これらの菌根の関係は菌類に住む場所を提供し、菌類は植物の水と栄養素の摂取を助けます。同様に、いくつかの窒素固定細菌は、多くのマメ科植物(マメ科)を含むいくつかの植物とともに成長します。細菌は、大気中の窒素を宿主植物が使用できる形に変換します。宿主植物が死ぬと、分解中に放出された窒素化合物は次の作物に利用可能になります。 2つの異なる生物間の相互に有益な関係は、共生と呼ばれます。

土壌水
水は驚くべき物質です。他の液体よりも多くの物質を溶解するため、ユニバーサル溶媒と呼ばれます。再生可能な天然資源です。自然界には固体、液体、気体として存在します。その分子は、他の表面に凝集(一緒に付着)し、付着(付着)します。これは、背の高い木の上に到達する能力を説明します。潜熱が高いため、固体から液体へ、そして液体から気体へと移動するときにエネルギーの大きなバーストを放出します。そして、ガスから液体へ、そして液体から固体へと通過するとき、それはエネルギーの大きな爆発を吸収します。庭師はこれらの水のすべての特性の恩恵を享受します。

保水能力:土壌の保水能力は保水能力と呼ばれます。粘土質の土壌は保水力が高く、砂質の土壌は保水力が低い。大雨や灌漑によって土壌の細孔空間が水で満たされると、土壌は飽和状態になります。その後、水は徐々に下向きに排水され、重力に逆らって土壌に残っている水の量は、土壌のフィールド容量と呼ばれます。粘土質の土壌は、砂質の土壌よりもはるかにゆっくりと排水します。ローム質の土壌は、豪雨または灌漑の2〜3日後に圃場容量に達します。水を追加しなければ、土壌は乾燥し続けます。植物はいくらかの水を吸収し、いくらかの水は土壌中を上方に移動し、表面から蒸発します。最終的に、土壌は、植物が回復しきれないほどひどくしおれる点である永続的な萎れ率に達するまで十分に乾燥する場合があります。この時点で、利用可能な水(植物が利用可能なままになっている水)はなくなり、土壌に残っている唯一の水は、植物がアクセスできないほど土壌粒子に強く結合します。

適切な灌漑方法を使用できるように、土壌の保水能力を理解することが重要です。同じ方法で重い粘土質の土壌と砂質の土壌を灌漑すると、結果が大きく異なります。

土壌管理
作物の生産性には、適切な土壌管理が不可欠です。優れた管理には、長期にわたって土壌の完全性を維持することを考慮する必要があります。不十分な管理は、侵食、肥沃度の損失、土壌構造の悪化、および収穫量の低下につながります。

耕うん:土壌を機械的に操作すると、土壌がゆるみ、通気、多孔性、保水力が促進されます。庭師は、OMや石灰などの土壌改良剤を取り入れることができます。他方、耕うんは凝集を減少させる傾向があり、圧縮を引き起こします(圧縮された土壌は少数の小さな細孔によって支配されます)。オーバーチルトによる損傷を克服するには数年かかる場合があります。

pHの管理:土壌のpHは、植物栄養素の利用可能性を調節します。 pHは、土壌試験結果に応じてのみ管理する必要があります。土壌のpHは、いくつかの種類の有機物または硫黄または硫酸塩を加えることで低下させることができます。これはメインの土壌ではあまり必要ありません。土壌のpHは、石灰またはある種の肥料または木灰を加えることにより上昇させることができます。これらの材料を過剰に適用することによる悪影響を克服することは困難です。最初にテストしてください!

マルチング:マルチは土壌を覆う材料です。堆肥、熟成肥料、樹皮チップなどの有機マルチは、長期的にOMと栄養素を供給するために分解します。石やプラスチックシート素材などの無機マルチは、栄養レベルにほとんど影響を与えず、OMを土壌に寄与しません。

すべての根覆いは、断熱または熱伝達によって土壌温度に影響を与え、すべての根覆いは土壌が水分を保持するのを助けます。

植物栄養素

炭素、酸素、水素の3つの要素は植物の成長に不可欠であり、空気と水によって供給されます。他の必須要素は植物栄養素と呼ばれ、土壌から供給されるか、肥料として添加され、ほとんど完全に根から植物に入ります。これらの植物栄養素は2つのグループに分けられます。植物が大量に必要とするものは多量栄養素と呼ばれます。これらは、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄です。植物微量栄養素、少量で必要なのは、鉄、塩素、亜鉛、モリブデン、ホウ素、マンガン、銅、ナトリウム、コバルトです。主要栄養素と微量栄養素はすべて、通常の植物の成長と発達にとって重要です。それらは単に異なる量で必要です。

有機肥料の供給源には、堆肥、熟成肥料、リン鉱石、大豆ミール、魚粉が含まれます。有機肥料は、マメ科植物の被覆作物を植えることによって「成長」させることもできます。これは、土壌に耕作する目的で栽培された作物で、その時点で緑肥と呼ばれます。カバー作物は、土壌にOMを追加します。無機肥料製品も、単一栄養製品または多栄養製品として広く利用可能です。

肥料は、徐放性または可溶性として分類されます。徐放性肥料は、分解または分解されるため、一定期間にわたって栄養素を提供します。可溶性肥料は速放性で、多くは水に溶けてから作物に灌漑されます。

栄養素は、多くの製品と実践によって提供されます。あらゆる状況に最適な肥料と散布方法を選択する際には、価格、入手可能性、使いやすさ、必要な機器、時間、哲学を考慮する必要があります。時折、重度の栄養不足の状況では、一部の微量栄養素が作物の葉に噴霧されますが、ほとんどは土壌に適用され、根に取り込まれます。で水耕生産システム、栄養素を水に溶解されており、植物の露出した根の上に洗浄しました。

ほとんどの土壌には、少なくともいくらかの栄養素が残っています。これを評価できるのは土壌テストのみです。土壌テストの結果なしで施肥すると、お金と製品の無駄につながり、既存の栄養の不均衡を悪化させる可能性があります。また、栄養素が十分に供給されている場合もありますが、pHが高すぎたり低すぎたりするため利用できません。土壌試験でこれを明らかにすることができ、土壌ラボの専門家または作物コンサルタントがそのような問題を解決するための実践を推奨できます。

住宅地の土壌と肥料管理のヒント
庭師の中には、自分が庭であると言っているのではなく、土を耕していると言う人もいます。これは、良好な土壌条件が生産的な植物の成長を支えるために不可欠であるという理解を明らかにしています。土壌管理に関連する園芸のヒントをいくつか紹介します。

重い(粘土の)土壌を修正するには、砂ではなくOMを追加します。 OMが腐植に分解すると、粒子が凝集して凝集し、排水性が向上します。

明るい(砂の)土壌を修正するには、粘土ではなくOMを追加します。 OMは、水と栄養分を保持する砂の能力を向上させます。

ほとんどの観賞用の景観植物(木本や低木、草本多年生植物や一年生植物)は、春に最もよく受精します。シーズンの終わりに施肥すると、冬の前に十分に硬化しない成長の遅いシーズンのフラッシュにつながる可能性があります。

ほとんどの観葉植物は、春と夏には製品ラベルで推奨されている割合で、秋と冬にはその割合の半分で最もよく施肥されます。

菜園を施肥する(肥料を作物の列に沿って2インチ離し、土壌の深さ2インチに置く)および/または春に肥料を土壌に組み込む季節の終わりに成長する植物の隣に、サイドドレッシングの補助窒素肥料が必要になる場合があります。庭の土壌のpHを管理して、栄養分の有効性を確保します。野菜作物をカバー作物で回転させて、有機物の良好なレベルを維持します。これは、土壌が植物使用のための栄養素を保持するのに役立ちます。

芝生を肥やすとき、望ましい成長のレベルを決定します。低メンテナンスの芝生が望ましい場合、肥料は必要ないかもしれません。徐放性肥料は、可溶性の速放性製剤よりも好ましい。確立された芝生では、年間1000平方フィートあたり最大2ポンドの窒素を散布します。ほとんどの場合、春のグリーンアップ時に半分、秋に半分(9月15日まで)を適用します。真夏の受精は避けてください。湖、小川、川、湾、春のプール、湿地に隣接する少なくとも25フィートの未受精の緩衝地帯を残します。リンは淡水品質の問題を引き起こす可能性があるため、土壌テストでリンが不要であることが判明した場合は、リン肥料の使用を避けてください。マルチング芝刈り機で刈ることにより、必要な肥料の量を毎年1/3から1/2減らします。施肥率を調整するオプションが許可されていない除草飼料製品は避けてください。

土壌の圧縮を避けてください。道を歩いたり、庭のカートを道に置いたり、芝生の上ではなく車道に駐車したり、芝生が凍結しているときは道を歩いたりしないでください。飽和した土壌の上を決して歩かないでください。春に庭が乾くまで待ってから植えます。

菜園の裸地を避けてください。作物が収穫されたら、その領域に別の作物を植え直すか、カバー作物を植えます。裸地は、雨滴による侵食と表面の圧縮を受けやすい。

土壌が多くの造園植物に対して適切に排水されているかどうかを評価するには、幅6インチ、深さ12インチの穴を掘ります。それを水でいっぱいにし、水を排出させます。穴に水を補充し、完全に排水するのにかかる時間を計ります。 3時間以内に排水される場合、土壌は砂状です。 4〜6時間で排水する場合、さまざまな植物に適しています。 8時間後にいくらかの水が残っている場合、土壌の粘土含有量が高くなる可能性が高く、サイトが湿気を保持しすぎて一部の植物が繁栄できない可能性があります。

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