日
事Ｔ
飽
５ ︒ ２ ５ 欄 ５ ２ ５ ． １ ０ ５ ・ ０ ３ ・ 削 一 ︒ ５ ２ ５ ０ ︲ ５ ２ ５ ． １ ０ ５ ・ ０ ３ ・ 搬 鰤 鰤
斌摂引
︲ＮＯ︲
︒ ５ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． 拙 一 ︒ ５ ２ ５ ０ ︲ ５ ２ ５ ． 柵 一 ５ ︒ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． 搬 鰤 卸 卸
遣築引
40 20 0
陰イオン20 40 60
陽イオン1000 500
陰イオンo 500
陽イオン イオン濃度/mmolc L1
イオン濃度/mmolc L1
S042‐N03 HC03 CI‐ Na+ Ktt Mg2+ ca2+
第3‑3図
土壊水抽出浴液のイオン濃度 土i液上ヒ;飽
和;由出=飽
不口判L出法, 0.3=1 10.3, 0.5=1 :0.5,
右端の数値は土壌水抽出溶液中のpH
861 8.49 824 8.31 8̲26 801 7.42 779 798 758 7,60 7.57 7.58 7̲65 747 7.44 769 769 8.60 830 8.22 8̲13 8,07 778 7.43 761 7.59
, 50=1 :50
︵寸〇∽ωＯＱ∽Ｖ＼企剣 寸〇∽︶︵＋∞ ωＯ︶︶Ｏｏ一
覇 型 悩 儒 凧 呻 格 萩 里
＜ ｓふ ミ Ｒ簡 医
10 20 30 40
含7k上し (kg/kg)
第3‑4図
土壊含水比 と硫酸カルシウムの飽和度指数
Ｈ Ｘ 盈
Ｏ
□
△ Ｘ
●
■
M Mc Mn
Mcn KcmnlKcmn2 Kcmn3
▲
L
‑71‑
ン濃 度 の増加 を制 限す る要 因 と して
,土
壌 中 に硫酸 カル シウム等 の多 量 の難 溶 性 塩 類 の存 在 が考 え られ た 。多 量 の難 溶性塩類 を含 む土 壌 ほ ど,水
添 加 量 の減 少 に伴 うイ オ ン濃 度 の増加 傾 向 は,比
較 的抑 え られ る と考 え られ た 。す な わ ち,水
添 加 量 が少 な く な るほ ど,難
溶性塩 類 の溶 解 量 が低 下す るた め,土
壌水 抽 出溶 液 中 のイ オ ン濃度 は,土壌 に対す る水添加量 の減少 に伴 い
,単
純 な増加傾 向 を示 さな い と考 え られ た。乾 燥地 土 壌 中 には溶解 度 の異 な る塩 類 が共 存 してお り
,そ
の溶解 特 性 は集 積塩 類 の 量,組
成 によ って異 な る。 また,そ
の差 異 に よ って各塩類 の沈澱 生成す る水分量 がそ れぞ れ異 な る と考 え られ た 。そ して,そ
れ はそ れぞ れ の塩 類 の溶解 度 によ って支 配 さ れて いる。そ の ことによ り,水
分量 の低下 とともに易溶性塩類 の濃度 は増加 され るが,あ る一定 の水 分 量 にな る と難 溶 性塩 類 は沈 殿 を生成 し
,溶
解 量 が頭 打 ち にな る と考 え られた。水添加 量 と乾土 あた りの溶存 イ オ ン量 の関係 を第
3‑5図
に示 した 。す べ て の試料で水 添 加 量 が多 くな るほ ど,乾
土 あた りの溶 存 イ オ ン量 は増加 した 。 しか し,土
壌 試 料 に よ って,水
添 加 量 の増 加 に伴 う溶存 イ オ ン量 の増 加 傾 向 に著 しい差 異が み られ た。土 壌 によ り集 積塩 類 の量お よび組 成が 異 な って い る ことを反映 して いた,特
に,Mc中
に は多量 の硫酸 カル シ ウムが含 まれて いるため,水
添加 量 の増加 とともにCa2+,s042の
溶存 イ オ ン量 に著 しい増 加 が み られ た。難 溶 性塩 類 を多 量 に含 む土 壌 ほ ど
,そ
の傾 向 が著 しい と考 え られ た 。水 分量が少 な い時 には溶解 されな い鄭 溶性塩類 が,水
分 量 の増加 に伴 い溶解 され る事 を示 唆 して いた。一方
,Na+,Cと
の溶 存 イ オ ン量 は水添加量に関わ らずほぼ同量のイオン量が溶解 されていた。易溶性塩類は ,水 分量の多少に関 わ らず ,添 加 した水分量に相当するイオン量が溶解 される事を示唆 していた .つ ま り
,土壊中に難溶性塩類を多量に含むほど ,水 添加量の増加 とともに乾土あた りの溶存イ オン量が著 しく増加すると考え られた。乾燥地土壌中には溶解度の異なる塩類が土壌 中に共存 しているため ,各 土壌 によって水添加量の増加に伴 う乾土 あた りの溶存イオ ン量の増加傾向は異なることを示唆 していた。水分条件の変化 に伴 う乾土 あた りの溶 存イオン量の変化 において ,塩 化ナ トリウム等の易溶性塩類は ,集 積量 に関わ らず ほ ぼ一定であるのに対 し ,硫 酸カルシウム等の難溶性塩類は ,そ の溶解度及び集積量に よって大きく異なると考え られた。 したがって ,水 添加量の増加に伴 う溶存イオン量 の変化は ,沈 澱 している難溶性塩類の量に大きく左右 され ,水 添加量を増加 して も
,難溶性塩類が全て溶解 されるまで ,溶 存イオン量は増加 し続けると考え られた .土 壌 中の塩類の存在が ,水 分条件の変化 に伴 う溶質組成変化の要因の一つであることを示
‑72‑
５ ０ ２ ５ ０ ︲ ５ ２ ５ ． １ ０ ５ ・ ０ ３ ・ 硼 一 ５ ０ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． １ ０ ５ ・ ０ ３ ・ 珈 一 ︒ ５ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． ﹁ ０ ５ ・ ０ ３ ︐ 卿
選梃引
︲Ｎω︲
５ ０ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． １ ０ ５ ・ ０ ３ ・ 帥 一 ５ ０ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． 硼 一 ５ ０ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． 帥 一 ０ ５ ２ ５ ︲ ０ ５ ２ ５ ． 硼
聟長引
150 100 50 0
陰イオン450 100 150
陽イオン150 100 50 0
陰イオン50 100
陽イオン150
乾土あたりの浴存イオン量/cmolc kg1乾土あたりの溶存イオン量/cmolc kg1S042‑ N03 HC03 C「 Natt K+ M92+ ca2+
第3‑5図
乾土あたりの浴存イオン量 土液比;飽
和抽出=飽
和抽出法,0.3=1:0.3,0.5=1:0.5; , 50=1 :50
唆す る もので あ る.
水 の添 加量 と水抽 出液 中のナ トリウム吸着 比
(SAR)の
関係 を第3‑6図
に示 した。理論 的 に考 え る と
,土
壌 溶液 がX倍
濃縮 され る とSARは
X1/2倍濃縮 され る.し
か し,そ の よ うな単 純 な 関係 はみ られ なか った。水 の添加 量が減 少す る ことによって土 壌溶 液 が濃 縮 され
,塩
類 濃度 が高 くな る と,理
論値 よ りも急 速 にSARが
増加 した。土 壌 中 に鄭 溶性 のCa塩 ,Mg塩
と易溶 性 のNa塩
を共存 して お り,水
添 加 量 の減 少 につれて難 溶 性 塩 類 の溶解 量 が低 下 した こ とを反 映 して いた 。 また,
この ことは,塩
類化 過程 と 同時 に ソー ダ質化 も進行 す る ことを示唆 して いた。3.3.2.土液比 の変化 に伴 う塩 類 の存在形態 の変化 とその機構
前 節 まで は
,土
壌 中の水 分 量 の変 化 に伴 うイ オ ンの溶解 特性 を述 べ て きた が,乾
燥 によ って土 壌 中の水 分 量 が低 下 す る時ぅ土壌 中の難 溶性塩類 の沈澱 生成 を考 えな けれ ばな らな い。そ れ らを考 察 す る上 で,分
析 結果 よ り得 られ た測 定値 はイ オ ン濃度 が非 常 に高 く,濃
度 と活 量 の差や,イ
オ ン対 生成 を考 慮す る必要が ある こと推察 された。そ こで
,繰
り返 し計算 法(Adams.1971)を
応 用す る ことによ り,水
抽 出溶液 中で の各イ オ ンの存在 形態 につ いて解 析 を行 った。各土 壌 の土 液 比 に伴 う活 量係数 の変化 を第
3‑7図
に示 した.塩
類 を多 量 に含 んで いる 土 壌 で は,水
添加 量 が少 な いH寺,Nが
やCl 等の一価 イ オ ンの活 量係数 がやや低 くな っ た。 しか し,各
土壌 とも水添加量 に関わ らず ほぼ解離 したイオ ン形態 で あった。一方,二価 イ オ ンの活 量係数 は低 く推移 し
,解
離 したイ オ ン形態 は非常 に少 な か った。特 に 多 量 の塩 類 を含 んで い る土 壌 で はそ の傾 向が顕著 で あ った.ま
た,そ
の傾 向 は水 添 加 量が少 な くな るほ ど顕著 で あった.塩類 濃度 と活 量係数 の関係 を第
3‑8図
に示 した。塩 類濃度 が高 くな る と,一
価 イ オ ン の活 量係数 は約0.7で 若干低 くな ったが,二
価 イ オ ンに比較 して高 く推移 してお り,解
離 イ オ ン形態 で多 く存 在 して いた 。一方
,二
価 イ オ ンの活 量係 数 は塩 類 濃度 の上 昇 に 伴 い急 激 に低下 し,約
0.2で 推移 し,解
離イ オ ン形態 は大幅 に減少 した.第
3‑9図
に各土 壌 中の抽 出溶 液 中 に 占め るイ オ ン対 の生成割 合 を示 した。 また,第
3‑10‑1図
にM,Mn,Mc,Mcn,第 3‑10‑2図
にKcmnl,Kclnn2,Kcmn3の
土液 比の変化 に伴 う塩類 の存在 形態 を示 した。
イオ ン対 生成割合 は土 壌 中の集積 塩類量 に関係 な く
,集
積 塩類組成 に関与 してお り,土 壌 溶 液 中のイ オ ン種 お よび イ オ ン対 生成定数 によ って決 定 され る と考 え られ た
.硫
酸 カル シ ウムや硫 酸 マ グネ シウム等 の比較 的難 溶性塩 類 を主体 とす る土 壌 は
,土
壌 に‑74‑
10
8 64
2 060
∝ <40 ∽20 0
匡＜∽
10
8 64
20 10 20 30 40 50
上壊1に対する水添加割合10 20 30 40 50
土壌1に対する水添加割合２ＣＥ
０
3 4 (dS/m) 80 80
︲Ｎい ︲
20 0
０ ４
匡＜∽
200
40 60 EC(dS/m)
X
● 竹 X X 竹■●
第3‑6図土液比―
SARお
よびEC―SARの関係80
類懸硼襲八代や
筆懸咄製八機ヽ
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20
土壌1に対する水添加比=
CI0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
土壌1に対する水添加比30 40
︲Ｎω︲
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
―ト ー士一 一→露一 ―
併 ― ・・ ・・・E}・・ ―…Δ‐一
M Mc Mn
McnKcmnl Kcmn2 Kcmn3
■ 部 ∵
・ 三
茎 =g=■ ゴ ̲ 0 10 20 30 40 50
第3‑7図
各土壌の水添加比に伴う活量係数の変化【陰 イ オ ン 】 0,8 0.2
６ ４
０ ０
筆 懸 咄 典 八 代 や
６ ４ ２
０． ０． ０．
筆 懸 咄 製 八 代 や
︲ＮＮ︲
50 60 70 (dS m1) 20 30 40 EC 20 30 40 EC
【陽 イ オ ン 】 0.8 50 60 70 (dS m1)
―Na+一
本…K+―
c卜.Mg2+̲Δ
…ca2+
第3‑8図
土壌水抽出溶液中のECと
活量係数の関係イオンペア生成割合 10 15 20 25
荷電イオ ンペア
￨1非
荷電イオ ンペア第3‑9図 各土壊水抽出溶液中に占めるイオンペア生成割合 0 30
('̀)
35
這 梃 引
■
︱
︱
︱
︱
︱ Ｉ Ｌ Ｆ
Mc
Mn
Mcn
￨
Kcmnl
Kcmn2
Kcmn3
一国
‐
￨‐
L
‑78‑
陰 イオ ン
<M>
lo0 75 50 25 0
陽 イオ ン (°/o) 25 50 75 100
陰イオン ｀
MC>
lo0 75 50 25 0
陽 イオ ン (%) 25 50 75 100
０４ヱ﹄一熙■引
1:50
1 :25
1110 1:5 1:2.5 1:1 1:O.5 1:0.3
飽 和 抽 出
￢:50
1:25 1:10 1:5 1:2.5 1:1 1:0.5
1:03
飽和抽 出
陰 イオ ン
対oo 75 50
く
Mn>陽
イオ ン25 0 25 50 75
陰イオン lo0 75 50
(°/o)
100
く
Mcn>
25 0
陽 イオ ン 25 50 75
均
ｏ ｏ
婆 螂一 引
1 :50
1:25 1:10 1:5 112.5 1:1 1:O.5 1:0.3
飽 和抽 出
1:50
1:25 1:10￢:5 1:2.5 1:1 1:0.5
1:03
飽 和 抽 出
敵 、192+ ca2+
S042‑ N03 HC03 Cr 荷電 イオ ンペア
荷電 イオ ンペア
非荷電 イオ ンペア
第3‑10‑1図
水添加量 と水抽出液中の塩類の存在形態 (メキシコ) 非荷電 イオ ンペ ア
‑79‑
陰イ オう く Kcmnl>陽 イ オン
(°/° )100 75 50 25 0 25 50 75 100
陰イオン
(Kcmn2>陽
イオ ン 75 50 25 0 25 50 75
荷電 イオ ンペ ア
非荷電 イオ ンペア
(°/o)
100 100
ゴ柴中郎引 蝦
婆 撃 引
1:50
1 :25
1:10 1:5
1:25
飽 和抽 出
1:SO l:25 1:10 1:5 1:2.5
飽 和 抽 出
陰イオ ンく
Kcmn3>
100 75 50 25 0
、陽 イオ ン (°/° ) 25 50 75 100
当 柴 郵中 引
1:50
1 :25
1:司0
1:5 112.5
飽 和 抽 出
S042‐ N03 HC03 Cr
荷電 イオ ンペア 非荷電 イオ ンペア
第
3‑10‑2図水添加量と水抽出液中の塩類の存在形態
(カザフスタン
)‑80‑
添加す る水 の量が少 な いほ ど
,Cぎ+,Mg2+,s042の
形成す るイ オ ン対 割合 が高 くな っ た,特
に,非
荷 電 イ オ ン対(CaS040'Mgs040)の
占め る割 合 が 高 くな って い た 。ca2+,Mg別 ,S04み
等 が各種 のイ オ ン対 を形成す る結果,そ
れ らの解 離 イオンが低濃度 に抑 え られ た と考 え られ た 。 さ らに塩化 ナ トリウム等 の易溶性塩類 を多 量 に共存 す る 土 壌 で は,水
添加 量 の増減 に関わ らず,解
離 して い るN〆
やCl の割合 は ほ ぼ一定 で,溶液 中の存 在 害J合は高 か った
,し
か し,イ
オ ン対 生成割 合 は非常 にわ ず か で あ った, しか し,水
添加 量 の減少 に伴 いイオ ン対 生成割 合 は増加 し,C〆+,Mg2+,s042等
の形 成す るイ オ ン対 が 増加 した 。 これ は,高
濃 度 の水 抽 出液 中 に各種 塩 類 が共 存 して,各
イオ ンの活量係 数が低 下す る ことに起 因す る と考 え られ た。
Ca2+,Mg2+,s042が
各種 の イ オ ン 対 を 形 成 す る 結 果,そ
れ ら の 解 離 イ オ ン が 低 濃 度 に 抑 え ら れ ,CaS° 40'Mgs040等
の非荷 電 のイオ ン対 が支配 的 とな った と考 え られ た。また
M,Mnは ,土
液 比 の増 加 と ともにHC03の
割合 が増加 した,土
壌 中 には炭酸 ナ トリウム,重
炭 酸 ナ トリウム と して含 まれ て いた塩 が,水
添 加 量 の増 加 に伴 い溶 出 さ れ,土
壊 溶 液 中で支 配 的 にな った結 果 といえ る。そ れ に伴 い,炭
酸 ナ トリウム,重
炭酸 ナ トリウムが加 水分解 され
,pHが
増加 した (第3‑3図 )と
考 え られ た 。一方,Mcは
土壌溶液 中 に
Ca2+,s042が
占めてお り,HC03の
害」合 は ほぼ一定 して少 な いため,pH
の増加傾 向 は示 さなか った。
3,3,3.土壊水抽 出溶液 中の
EC値
に対す る塩 類 の存在形態 の影響各イ オ ンの存在 形態 が塩類濃度 の指標 で ある
EC値
に及 ぼす影 響 を検 討 した,溶 液 中のイ オ ン荷 電 量 の多 くが水 溶 性塩 類 の解 離 に よ る無機 イ オ ンに 由来 す る と考 え られ
,土
壌 溶液 のECは
イ オ ン活 量 の合 計値 と直線 的な 関係 にあ る ことが報 告 されて いる (Willard eど 河,,1979;水
野,1984).そ
こで,土
壌水抽 出液 中のECを
各 イ オ ンの活量 と極 限モル電導率 の積 の合 計値 と して,Mcneal eど aF.(1970)お
よび亀 和 田(1991)の
方法 に準 じて,次
の式 によ り求 めた。、 κ=Σaiλi
ここで
,
κは計算 され た溶液 のEC,alは
イ オ ンまた はイオ ン対1の活量,ま
た,
λiはイ オ ンまた はイオ ン対iの極 限モル電導率 を表す 。無機 イオ ンの極 限モル電導 率 の値 は 第
3‑3表
に示 した。イオ ン対 の うち荷電 して いる種 の極 限モル電導率 の値 は明 らか でな か ったので,荷
電 に寄与 して いるイ オ ンの値 を用 いた。土壌