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土壌 の リ ン酸 および窒 素吸収係 数測 定 時 にお ける イオ ン溶存性 とその電 気伝 導度 の関係 につ いて

川 村 三郎*･中島 照 ズ

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緒 口 での リアクシ ョンの両面 か らアプロー チす る必要 が 過 剰施 肥 の土壌 におよぼす悪影響 が営農 上 の長期 ある｡ しか し現 ′実には, と くに施言支風去,正業籍 の 的展望 によ るまで もな く随処 に現 われて,土壌 に と 露地 栽培 な どで直接的 を作物 の レスポ ンスのみ に偏 って重大 な危機 をもた らす もので あ るこ とは想像 に 重 した肥培 管理 が経験 的 に繰返 され,土壌 に とって

難 くをい｡ 過剰施肥 の傾向 が益 々助長 され る結 果 となっている.

遁 t)〕射 包肥基準 を決定 す る方法 は与 え られた立地 そ して土壌 の悪変化 が収穫漸減傾 向 と相伴 って /+地 条件 における作物 の レスポ ンスと肥料 成 分の土壌 中 で見聞 せ られ るに至 ってい る.

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*農芸化宰相 膿畢分析7 帥究葦

16 近 畿 大 学 農 学 部 紀

そこで土壌学的立場 よ り適 切 な施肥 に対 す る諸問 題 の中 か ら, まず土壌 による肥料成分の保持機能 あ るいは施肥基準 の判断資料 と して評価 され るべ きリ ン酸 および窒素の土壌 による吸着 の本質的 な一面の 解析 とそれ らの吸収係数測定法 の簡 易迅速 化 とい う 問題 を合 わせ とらえ,諸 イオ ンの吸着

,

溶存状態 と その外溶柏の電気伝 導性 の関連 を検討 し,実際 の施 肥 技術 に対す る合理的判断 の‑資料 を提供 したい.

土壌粒子 に未吸着 の残存 イオ ン成分 はその外液の 電気伝導性 に直接的 に影響 す ると思 われ るが, この 場 合,外液中 に溶存 す る諸主要 イオ ンとイオ ン強度 との相互 の影響 の問題,平衡状態 における吸着 イオ ン鬼 と残存 イオ ン強度 の相関関係 などか ら, 外液 の 電気伝導度 の測定での リン酸 および窒素吸収係 数の 予測性 につ いて議論 す るの が第一の 目的で ある.

従来 の迅速簡 易 を リン酸吸収係数測定法 はモ リブ デ ン青の発色 に依 った, いわゆ る吸収 力の区分 を大 中小 に 3大別 す る方法で, その分析 操作 条件 にもか な りの問題 点 がある. そこで第二 に, 本朝 で取破 っ た電気伝 導度 による予測値 と実際 の測定 値の差異 の 原 因 につ いて37種類 の土壌 を地域 的 に制約 はあるが 任意 に資料対象 と して比較検討 して, リン酸 および 窒 素吸収係数の予測値 の限界 を明 らかにせんとした｡

近 年,電 気伝導度計の土壌 溶液 に対 す る使用 はた とえば置換塩基 の潜存性

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,土壌 中 に集積 す る塩類 濃度 の指標 2)などを対象 と して, その実剛 ヒが基礎 および応用面 に高 く評価 され るに至 っている｡ そ し て この電 気伝 導度 (EC,ElectoricConductlVity) の値 は土壌 の種 々 引 犬態 の特性値 と して更 に多方面 への利用 が示唆 され ることを本研究 で考 えてみたい.

第三 に,約2.5%の中性 リン酸 二ア ンモニ ウム に よる土壌 の リン酸 および窒素の吸収係数測定法 (以 下常法 と呼 ぶ) は過剰施 肥 の場 合 は も ちろんの こ と 一般 の施肥 の場合 において も,肥料無機成分 その も のの土壌 に対 す る諸反応 の理 解 を対象 とす るもので ある･しかしこれ らの反応 を通 じて加 えた肥料成分以 外のイオン成分の行動 は無視 するわけにはいかない.こ の間題 も一般 に施肥 に対 す る土壌 の直接的 な影響 と 考 えられ,原 子吸光分析 の採用 で操作 の連続化 と微 量伶 出の可能性 が大 きくなったため今後益 々究 明 さ れ る点 が多いと期待 され る.常法 の主 要 イオ ン成分 吸着平衡系 における他種 微量 イオ ン成 分の関係 は各 土壌 固有 な溶存状態 が推測 せ られ る.従来施肥 によ る土壌 の酸性 化 は植物生理的 な要素 と硫 酸根,塩 酸

要 第 6号 (1973)

樵 ,硝酸根 の起因 による現象 などをその主要 な機作 と した ところの かな り長期 の土壌 反応 と考 えられて おるが,土壌 溶液 中の イオ ン各成分の浴存平衡時 に おける土壌塩 基 の溶出 とい うかな り短期 間の土壌 反 応 も土壌 の酸性化 あるいは地 力の衰退 に影響 す る一 因 とみ なされ るのでは なかろ うか. この よ うな常法 測 定時 の土壌 コロイ ドか らの塩 基溶出 が外液の電気 伝導性 にどの よ うに影響 をおよぼす かは土壌 の リン 酸,窒素吸収 力の測定 の簡易迅速化 に とって もまた 大 きな問題 で ある.

以上の よ うな観 点 に立 って リン酸 および窒 素 の土 壌吸着平衡 を溶液化学的 に考察 し,従 来 あま り問題 視 されなかった本平 衡系 における土壌塩基 の溶 出の 実体 を明 らかに しよ うと した. さらに両 イオ ン成分 の共存系 における土壌吸着 力の測定法 と して電 気伝 導度 の利用 の可能性 につ いて合 わせ議論 し若干 の知 見 を得 たので報告 す る.

Ⅱ

外 液 中 に お け る主 要 イ オ ン成分 の 溶 存 性 と その 電 気伝 導 度 につ い て

土壌 と中性 リン酸 二 ア ンモ ニ ウ ム溶 液 の噴 着平 衡系 における外液の溶存主要 イオ ン成分 はH,PO∴

HPOミ,NH/で あるが,これ らの成分 に対す る各土 壌 の固有 を噴着 力 と表裏をなす結果 が現われている3)

と解釈 され る. したがって外液の電気伝 導性 は それ ぞれの土壌処理 による吸着平衡 を示 す種 々の特性 値 た とえばイオ ン強度,各 イオ ンの活量, リン酸 二ア ンモニ ウム溶液の リン酸 およびア ンモ ニヤ態窒 素の 減少 から求 めた それぞれの吸着成分虫 す なわ ち吸収 係数 などとどの よ うな相互 の状態 にあ るかを知 るた めの もので ある.

実験方法

1)供試土中 既報 3)tニ使用 した 9種類 で ある. そ の うち5種類 の火 山灰土壌すなわち栃 木県鹿沼土壌, 鳥取 県大山黒 ホ ク, 大分県 臼杵黒 オ ンデ,同赤 オ ン デ,京都府夜久野黒 ボ クと4種類 の鉱 質酸性土壊, す なわ ち大阪府茨木春 日丘 大阪層群海成粘 土層 の上 層土,同下層土,奈良県生駒 花嵐岩 風化土壌 および 愛知 県 日進赤池第三紀残根 土壌 で ある. これ らの土 壌 の一般理化学性 は既報31に詳示 したので省略 す る なおこれ らの土壌 は未耕地土壌 で,施肥 の影響 は な く, さらに

7 0

メ ッシュ以下 に編別 した風乾紳 士 を供 試 した.

2)土壌処理 および分析操作 リン酸 およびア ンモ

7 川 村二郎 ･中鳥目く'状 : リン酸 および窒 素瑚 又係 数測 定時 の イオ ン潜 存性 と電 気伝 導 度 1

二 ウム成 分の土壌 に よ る吸 着 処理 は常 法 に準 じた. ない外 液 中 の諸 成 分 と した. 外液 の電 気伝 導度 は東 5 ただ し,保 温処理 条 件 はす べ て2℃ と した. 本 実験 和 電 波 製 Mo 】CM- 1DBを使 用 して温度 2℃ で に使 用 した中性 リ ン酸 二 7 ンモ 二 ウム原 溶 液 は正 し 行 な った. 土壌 によ る成 分吸 着 処理 お よび各 成 分 分

5%を示 して い ない. 通 常 この リン酸 二 ア ンモ

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2.

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1 を リ ン酸 および ア ンモ ニ ウムの酸,塩 基 解離 平 衡 系 必要 で あ る. よ って, この調 整 した原 液 は 9 当 た

1 3

とみ な し既 報 の方 法 と全 く同 一 に各 処 理 にお け る P,

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~lを示 しリ ン に 対 す HPO｢,窒 素 につ いて はNH十を算 出 した. 活 量 は こ 0

･cm

ニ ウム原 溶液 とい うこ とに な る. に よ る活量係 数 の算 出 よ り行 な った. を お外渦 中 に 土壌 処理 清 瀬 は超遠 心 分離 操 作 で行 をい, そ して 溶存 す る他種 イオ ンは これ ら 3種 の主 要 イオ ンの濃 この溶液 中 の主 要成 分 す な わ ち リン艶 窒 素, 水 素 度 に比 較 して極 微塵 で あ ったので成 分吸 着平 衡 系 に お け る外液 の イオ ン強度 の算 出 には これ らを無視 し H

p メ ー ターによ る測 定 H

p

)諸 イオ ン種 の 濃 度 お よ び 活 量 と イ オ ン強 度 の 計 算 土壌 によ る成 分吸 着 平 衡 系 の それ ぞれの状 態

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れ らの イオ ンに対 してDEBYE-Huc 析 は それ ぞれ 2連 で行 な った.

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衝 液 で あ り, 希薄 な リ ン酸 に よ るpH7.0へ の補 正 が 5

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5を持 った中性 リ ン酸 ア ンモ 6

17.

0 2 22. 0 5 23, 8 71. 5 3 7 55. 5 3 6 36. 9 1 6 36. 9 1 2 69. 2 69.

1 - lI o.

0/で は O pH8 -8.5 .3を示 す リ ン酸頒

P205また は220 り リン酸 につ いて は3

窒 素 につ いて は1090mgNH -N. また は39

0 2 9 1 5 0 19. 3 10. 8

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0 0 19. 0 0 19. 0 )3. ( 7 2 2 35. 7 2 7 66. 6 1 4 78. 6 1 7 64. 6 64, k 1

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6 . 588 の電 気伝 導度 は1 mmh

る窒 素 の原 子 比 が

o 0 50.

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4 12. 3

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21. 1 5 30. 9 5 12. 8 3 ke

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イ オ ン (ガ ラス電 極 の

値 か ら算 出 した.) で それ ぞれ 既 報 3)に準 じて行 た.

-お よび

KELの 高次 近似 式

3 23. 6

35. 4 4 29. 3 2 52. 7 4 6 12. 3 0 1

8

1 近 幾 大 手 農 学 部 紀 要 第 6 i-; (1973)

実験結果および考察 原 溶瀬の中性 への補 正操作 の際の誤差 が異種 間土壌

各土壌 における成分吸着平 衡系での測 定結果 を溶 の吸収係数の比較 は勿論 の こと同種 の土壌 の吸収係 存成分 とそれぞれ外液の電気伝 導度 と対比 しなが ら 数 に対 して もその再現性 の低 さに影響 す る. 一定 な Talbelに示 した. 本表 には実験 の精度 の判断資料 リン酸 および ア ンモ ニウム量 の原 溶液の調製 が理想

と して同一処理 を2連 で行 なった結果 をその まま示 したが, これ らの値 は さらにそれぞれ 2連 の測 定値 の平均値 を示 して いる.･これ らの値 のバ ラツキはい ず れの処理 区の諸測定値 に対 して も非常 に小 さく, 均質 な土壌 資料 に対 して リン酸 二 ア ンモ ニウム原 溶

で あ り, しかも両成分の土壌吸着現象 を通 じて同一 な成分作用丑 が望 まれ るが, 同時 に両条件 が満足 さ れ ることは か ゝ.前者の条件 かある有効範囲で適 え られ るな らば,原溶液 中の徴少 な誤差 範囲内の成分 量 に対 す る吸着成 分量 の割 合 がよ り正 しい相互 の比 液の充分 な 補正 とさらに厳密 な成分分析 管理 とが

行 なわれ るな らば土壌 による正確 を成分収着 の畳的 H

p 較 を可能 と しよ う. リン酸 および窒 素 の総吸着成分

1.

P

/

の

N

原子比 は愛知土壌 の 72か ら春 日丘上層土壌 関係 が予測 し得 るもので あろ う. の

2 . 3 3

の範囲で それ らの値 が分布 す るが, これは全

は無機質 火 山灰土壌 の鹿 沼,大分赤 オ ンヂ土壌 は原溶液の

H p

まず成分吸着平衡状態 における外液 の くの定性的 な意味 しかをい. す なわち土壌 の持 つ成 H

p 分吸着基 がイオ ン種 別 に関係 な く全体 と して現 われ 値 を上回 って いるが,他 の土壌 処理 区 につ いてはす た それぞれの土壌 の特性値 と してみ られ る.同時的 べて下回 った pH値 を示 してい る.最低値 は春 日丘下 の全塩 分子吸着,雨成分 にとって個 別 な土壌 吸着基

75

層土 の で最高値 は大分赤 オ ンデの .とかな り原 溶液 の緩衝性 が優 った反応 を推測 す ることがで きる.

64. との イオ ン交換,特定化合物 の沈殿 生成 などの問題

に対 しては意味 を持 たをい数値で ある.

l3e 2 b

g.

1

g.

リン酸 および窒素の溶存状態 はFi ,Fi に Ta は各 処 理 に お ける外液 中の主要 イオ ン種 も両成分吸着量で示 した ごと く相関 が高 く成分吸着 の濃度 と活量 のほかにこれ らの イオ ン濃度 か ら算 出 の相互 の依存度 が高 いことを物 語 ってい る.両成分 したイオ ン強度 を合 せ列記 した もので ある. なおこ ともに火山灰 質土壌 で溶存量 が少 な く,鉱 質酸性 土 れ らの値 は酸,塩基 の解離平衡 がこれ らの成分 の土 壌 で 多い一般 の結果 とよ く一致 してい る. 壌 による動的吸着平衡 において碇立 す ると仮定 して

Jm 1

電気伝 導度 は愛知土壌処理 の約

2 3 0 0 0

わ

o c ･ m

~ l 求 めた もので ある.

) c . m h o 66 . h m u .

mm ) h o

か ら

6 6 0 0 o( mm

~

3O .

2

(

1の 活量 の概 念 は従来 あ まり知 ることがで きなかった

大山土壌 までの値 で あるが, これ らの値 は リン酸, 窒素 の溶存量 と密接 な相関関係 が存在す る. この こ

とは土壌 による リン酸 および ア ンモニウム両成 分の 吸着 とその外溶液の電気伝導度 とが密接 な関連 の も

とにあることを示唆 す るもので ある.

吸着成分 の固相 のポテ ンシャル に対 す る予測 に有効 な手段 と して大 きな意味 を持 っている. もちろんi舌 塁 は各イオン種 にとって相

互

に影響 し合 って存在 し,

しかもそれ ら自身 の イオ ンの濃度 の重妥 な関数で あ る. したが って両成分の吸収係 数の小 さい土壌 は ど l2e

b

Ta には原 潜 瀬 と吸 着 平衡後 との液中の両成 分の差 よ り求 めた吸着量 いわゆ る餐 分吸収係数 とそ れ らの値 の反応前の両成分屋 に対 す る率 す なわ ち吸 収率 および畷着両成 分の相 対的割 合 を リンに対 す る 窒素の原子比で示 した もの を一覧 した.両成分の各 土壌 に対す る吸収係 数 は前表の成分溶存量 と当然 に 表裏 ををす関係 で あ り, 問題 は それ らの溶存 イオ ン

大 きな各 イオ ンのブ古畳 を示 した. これによるとリン 酸 イオ ンに対 してはHPOミ~に依存 した鹿 沼 と大分赤

オ ンヂ土壌 の 2無機質火山灰 土壌 で特異 的 に大 きな 値 をもつ もの と,その他 の土壌 の場 合 にはH2POlイ オンが大 きく吸着反応 に依存 して いると考 えられ る.

ヒ ドロニウムイオ ンの桔量 をガ ラス電極 法 か ら求 め た測定値で算 出 したが, これ らはH2PO∴ HPO…~,

5 .

NH十イオ ンに比 べて約2万分の 1から3百万分の 1 の分布 を示 している. したがって, これ らの因子 は 種 の質 と_Eiが吸着両成分 にどの よ うに反映 してい る

l3e b

かで ある.この点 に関 してはTa に列挙 した,両 成分の原 液中 に実際 にある作用量 に対 す る吸収量 の 百分率 は本表の前の カ ラムに列記 した養分吸収係数 とは次の点で多少異 なると思 われ る. す をわ らリン 酸 ア ンモニウム原 溶液中 に含 まれ る両成 分量 は これ らの土壌 による吸着現象 に微妙 に作用 す る 3Iので,

∫

軌 塩基 の解離 には重要 なもので あるが, イオ ンそ れ 自身 の イオ ン強度 におよぼす影響 は有意 別 犬態 で ない. む しろ主要 イオ ンの分析 誤差範囲内 に入 って 当然 この成分の吸着平衡 を支配 す るイオ ン雰囲気 に 対 してはそれ ら自身の存在量 は無視 され る.

-- 9 1 川村二郎 ･中島照夫 :リン酸および窒素破収係数測定時の イオ ン潜存性 と電 気伝導度

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2.

5 4

と次式 の よ うになる.

(

式 につ いては リン酸吸収係 数, (3)式 に

yニー1 7x+3 --

････.()A3 -(2) 最高

オ ン成分 の荷電畳 がこの イオ ン強度 に反映 している.

を示 す イオ ン強度 とその電気伝 導度 との相互の関係

8 1 6 01. io 35 7 . lt ou l u 1 82. iivt t c 3 37. to 38. 0 1 72. 4 i oo ltc soou

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Ⅰn na yinb ks n(mmo

H2PO. H X10■ H2～ PO; HPOf- NH:

41.

5 4 09.

o 4

~

度 Xの単位 は ×10 〃mh ･c

は前者 を従属変数 yと後者 を独立指定変数 xと して 成分吸収係数 に対 して も非常 に有意 な負相関 が得 ら 最小 白乗法 による回帰直線 を求 め ると(1)式 が与 えら れ, 外液の電気伝 導度 の測定 によって高度 な吸収係

r 29.

9

y--4 x+1 -10

したがって成分吸着平衡系 の外瀬の溶存 イオ ン状態 つ いて窒素吸収係数 の関係 を示 した. なお電気伝 導 9

8 7 00. 555. 73. 41. 1 9 25. 1 01. 7 82. 1 77. 1

6 0 2 02. 83. 1 1

5 8 9 .

数の予測 が本実験 範囲内で考 えられ る. この場 合, H

p

前述 の外液の高 い の問題 と多価 イオ ンの荷電 をも で あ るので 自由度 は16と った潜存成分の相対的 な偏 りの問題 のはかに,正負 8

した値 で ある.測定数 は1

な り 1%水準 で有意 な相関で あ る.主要 イオ ン以外 イオ ン成分の溶存バ ランスの問題 がある.本実験 に の微量 イオ ンが電気伝 導度 に影響 しない範囲の リン おける外液中の主要 イオ ン成分の荷電 は当量的 に計 酸 ア ンモニ ウム原 液濃度 を考慮 すれば これ らの測定 算 して正 に偏 ってお り,土壌 コロイ ド部位 L残 余の 値 の相互関係 はよ り密接 別 犬態 を示唆 す るもので あ 負荷電 分布 が予想 される｡ これは吸着処理 した土壌 る.ただ吸着反応 の進行 が例 えばCaドミナ ン トな土 の 水 による拐分散件 か ら容 左右こ頒推 す ることがで き 壌 での過程 で行 なわれ るよ うをpHの高 い,さらに多 る. よって コロイ ド柁tの懸濁頼系 に対す る電 気伝 価電 イオ ンの相対量 が多い場 合 においては潜存成 分 導 は溶存 イオ ン種以外によ る諸 コロイ ドの荷電 も影

1 -

m をとった.いず れの 2

9 5 01. 046. 29. 1 2 9.

38 2 . 43. 4 2 20.

21 1 8 41

1 2 5

ー 47

Ak .

1 3 78. 2 1 9 二 5 6 ke

i a

2 3 6 03. 39. 7 1 02. 2 08. 4 3 30. 1 2 ー 8 7 2 72. 9 92. 5

4 2 9 00. 22. 6 79.

4 26. 1 7

. 04.

1 27. 8

7 6.

6 1 0 32. 3 6 7 .

27. 8 _ 5 7 1 39. 6 97. 1

J uroon iK, k su

7 3.2 2 mmo m pnui hosp ah teadsn oil. ia

d

nbukI1)

nn(c.HPO.immo2 ll.-NH:

.5 1 2 61. 1 1

J aon

93. 2 41. 4

ll.3

9 2 1 03. 36. 7 1 38. 1 23. 35. 7 8 42. 3

7 1449. 02.538

8 1. 5 5

59, 1 2 4

2 . 41 5 7 2 0 .

23. 1. 6

3 50.

1 0 1 1

量 と吸着成分量 のパ ター ンが異 なると思 われ る. さ らに土壌 溶液 中 における諸成 分の活量 の関数 で ある イオ ン強度 をその電 気伝 導性 か ら予測 して, この よ うな成分吸着反応 のみで な く他 の溶液化学 的 な諸 問 題 におけるアプローチ にもこれ らが将来大 いに利用

されるで あろ う.

溶存 す るイオ ン成 分の荷電 と濃度 の存在状態 が成 分吸着現象 に表裏 をなす もので あ り, さらに外液の 電気伝導性 と密接 な相関 があったので両成分の吸収 係数 yに対す る電 気伝 導度xの回帰 と相関 を求 め る

96. 1 2 67. 4 jK

ott iD OiaU Ak Ky o Y

i K bk asen ur, oou

k K bk auno ur, oo u

anuma i, k su OiaU

ig or T hoc

t t t o T

e31C n

hc % n io

l t eura t t oncenra

25 a. . it l w Tba

*l lonCStrengthinth b le uks

これ らの土壌処理 におけるイオ ン強度 の意味 は溶 存 す る主要 イオ ンの静電気的 な性格付 けが吸着体 自 体 か ら溶存成分 に影響 され る場 合 と成分吸着現象 の 結果的要素 が強 く現 われて, 溶存成分量 が残 存量的 射 生格 と して影響 され る場 合 とが考 えられる. いず

ンシャルを暗示 す る活量 か ら相互 に算 出 された各 イ

持 ってい る.結果 は リン酸 および ア ンモ ニウムの両 れ に して も溶存す るイオ ンに関与 す る固相 の各 ポテ

オ ンの濃度 の関数 と して重要 な意味 をイオ ン強度 は

成分吸収係数 が最低 な値 を示 した愛知 土壌処理 区で

-4倍 5･--(1)

ion lt ou Ai iNiissn,

al mako h c ar N

7 00.

した大山黒 ボ ク土壌処理 区で最低 の 9を示 した, 要す るに残存成分の量的 な関与 に加 えて質的 なイ

8 09. - r 1 7 00. aK aK

k 1 asugaoa, k 2 asugaoa, O ksa

k sa O

0 o れた. なお電気伝 導度 xの単位 はJLmhの1

,それ らの最高値 を示 6

6の イオ ン強度 を示 し 04.

ion Locat l S io

- y-0.229Ⅹ

20 近 畿 大 学 農 :i=部 紀 響 して問題 であろ う.

外 液 の電 気 伝 導度 に大 き く影 響 す るH2PO.I, HPO…‑,NH.'などの イオ ン活量 とイオ ン強度 の相

互

関係 を回帰 と相関 によって表 わす とそれぞれ次式 の よ うになる. いず れ も独立変数 に(4),(5),(6)式共 に

y‑115.8x+7̲22 r‑0.581 ‑ ･114) y‑39.4x +4.66 r‑0,906 ･‑･･(5) y=427.9x+23.49 r=0.984 ‑･･16) イオ ン強度 xとお き(4)式でH2P0.‑の活量 との関係 を 示 し,(5)式でHPOミ‑の活量 との関係 につ いて,(6)式 で はNH/の活量 との関係 を示 した.イオ ン強度 に最 も 大 きい影響 をおよぼす イオ ン活量 はN札十で あ り,紘 いてHPO言ーで あ り,最 も影響 の少 ないもの がH2PO一

で あるとい う結果で ある. リン酸 イオ ン種 につ いて は負荷電 の大 きいHPO…がイオ ン強度 に対 して その イオ ンの溶存濃度 の 4倍 の大 きさで影響 す ることか らこの よ うな実験条件下で はイオ ン荷電 の絶対値 の 大 きさが重要 を意味 をもってい る.一方NH.'につ い てはTa●ble3の結果 と合 わせ考 えると本実験 のNH/

イオ ン溶存状態で は当然 その荷電 よ りむ しろ溶存量 が強 くイオ ン強度 に影響 して い ると理 解 される.

リン酸 およびア ンモニ ウムイオ ンの土壌吸着現象 を通 じて支配的 なそれ らの情報手段 と考 えられ る活 盃 の概 念の適 用 が最 もあ りの ままの状態 を知 る一つ の方法 と思 われ る. この よ うなわけで,個 々の イオ ン活量 が溶液全体 のイオ ン強度 に寄与 す る関係 を取 り上 げた. しか し,両成分 の いろいろを破著体 の影 響 が外液中の イオ ン成分溶存平衡系 に強 く現 われて

いる場 合 に,吸着成分 の丑的 な関数 と しての外液の イオ ン強度 の関与 が一 見小 さいよ うに思 われ るが実 際 には(2) 3), (式 にみ られ たよ うに高 い相関が推定 さ れる. もちろん, (4) 5) 6),( , (式 にみ られ るよ うに各 イオ ンがそれぞれイオ ン強度 に影響 して, さらに電 気伝 導度 は イオ ン強度 と密接 な相関 をもち, その電 気伝 導性 が両成分の吸着体 の立 的 を関係 に高度 を有 意性 が存在 したわけで ある. したがって,外液 の電 気伝導度 の測定 によっていろいろな土壌 に対す るリ

ン酸 および窒素の吸収係数 の高度 な予測 の可能性 が あると思 われ る.

Ⅲ 多数 の土 壌 例 に よ る外 液 の 電 気 伝 導 度 か ら 求 め た手 分 吸 収 係 数 の適 用 性 につ い て

前節 において,養分吸収係数 の電気伝 導度 による 予測性 を少数の土壌例 によ って行 なったが,さらによ

要 第 6号 (1973)

り客観的 な妥 当性 を得 るため本実験 を行 をった.

また,外液の電気伝 導度 と吸着成分の量的関係 は次 の よ うな場合 にかな りの問題 が考 え られた. す をわ ち外液の イオ ン強度 に対 して各溶存 イオ ンの荷電 の 影響 がそれ らの濃度 の影響 を上回 った溶存性 を示 し た場 合で ある.前節 の土壌例 では最 もその危険性 の あるHPO｢イオ ンにつ いてす らあま り問題 が認 め ら れをかったが, さらに多数 の土壌例 に対 して この問 題 につ いて も検討 す る.

実験方法

1)供試土壌 大阪府 の16地 点,奈良県10地 点,京 都府 4地 息 三重県 2地 点, 島根 ,鳥取,福 井, 山 梨,栃 木 の各 県か らそれぞれ 1地 点ずつ合計37地 点 か ら採取 した資料 につ いて風乾 し,70メ ッシュ畑 土 を実験 に供試 した. それ らの採取地 点 と若干 の性 質 をTable4の左半分 の カラムに示 した.

2)実験操作 前節 と同 じ方法 によった. ただ し処 理 リン酸 アンモニウム原液の諸 イオンの濃度 はH2POl

:6.,HPO‡ :506 ‑ 111.,N札+:8.の各 mmo322 ト Llで,その電気伝 導度 は15.100mmho･cmll,pH‑

7.01の もの を使 用 した. また各 イオ ンのi古畳計算 も 前報 3)と同一で あるので省略 す る.

3)諸成分の分析 法 前節 と同一の方法 によって分 離 した処理土壌懸濁 液の外液 中の成分, リン酸 およ びア ンモ二ヤ態窒素,あるいはpH,電気伝 導 度

( E

C) などの測定法 も前節 と同様 で あった.各土壌 の 成分吸着処理 および各成分の測定操作 は それぞれ 2 連 で行 ない, それ らの平均値 を結果 と して示 した.

実験結果および考 察

Table4の右 半分 の カ ラムに各 土 壌 に対す る リン 酸 二 7 ンモ二 ウム処理溶液 のpH,リンおよび ア ンモ 二ヤ態窒 素の濃度 とそれ らの外液の電気伝導度 の測 定結果 につ いて一覧 した.処理液 中 に残存成分 と し て形式的 に示 された リンと窒 素の量 は互 に正 の相関 を示 し, さらにこれ らの成分 の イオ ン種 による溶存 出 との比較 を個 々にす るまで もな く.電 気伝導度 に 対 してそれ らの成分測定値 はかを りの密接 な関係 が 予想 され る. この リン酸 ア ンモニウム溶液 による処 理 外液の電気伝導度は土壌 と容積比 を同 ･に した水 のみ による処理 外液の電 気伝導 との間 に一定の関係 を認 め ることがで きをい.す をわ ら元 来土壌 中の可 溶性成分の賀 および屋の水 に対す る溶存関仔 がこの よ うな条件下の もとで, リン酸 ア ンモニ ウム頓着反 応 の溶存性 においても同様 に密接 な関係 が相互 に存

川村二郎 ･中島照夫 :リン酸 および 窒素磯収係数測走時の イオ ン溶存性 と電気伝 導度

L)われ るo

花 しない とt il. 度 の 9倍,HPO…そ らば その実在濃度 の 4倍 の ごと 1 2

リン酸 ア ンモニ ウム処理 外瀬 の は中性以上の反 応 を示 す区はわず か 6点のみで他 はご くわず かで は あるが酸性側 に偏 った値で あった. したが って溶存 リン酸の平衡 は リン酸 2水素 イオ ンの優位性 が伺 わ れ る.窒素 につ いては分子状 の NH)はこの領域 につ いてはほ とん ど問題 で な く, 本 表 に示 された値 が か なり直 接的 に外液の電気伝 導度にNH了イオンとして 影響 してい るで あろ う .

しか しこれ らの土壌処理 摘中の両成分 は リン酸, ア ンモニウムの解離平衡 に規制 せ られ, それ らの電 気イ云導度 に直接的 に関与 す るの は解離平衡の結果 が

H

p

く,本平衡系 における HPO｢の電気伝 導度 に与 える 影響 は大 きいと予想 され る. をお実 在濃度 とは活量 を活量係数で除 した値で あ り,外液小 二溶存 す る諸 イオ ンか ら規制 を受 けた活量 と区別 され る.本実験 の多数 の土壌例 の場 合 において も鉄 , アル ミニ ウム イオ ンの溶存性 は無視 され るは ど微量 で あ り, さら に主 要 イオ ンで ある HPO‡イオ ンも全体 の イオ ン強 度 の中で 占め る割 合 が大 きく現 われ る場 合 は鹿 沼土 壌 の処理 区のみで, ほかの土壌処理 で は荷電 の影響 が電気伝 導度 に強 く現 われるほ どにそれ らの イオ ン 畳 は存在 しない. しか し HPO…‑イオ ン活量 の電気伝 発現 している各 イオ ンの活量 で あるので

T b a l5 e

に前 導度 に対 す る関与 は これ らの多 くの土壌 に対す る結 表 をもとに して算 出 した主要 イオ ンの活量, ヒ ドロ 果 か らも同一で な く,外液 の

ニ ウムイオ ンの活量,主要 イオ ンか らなるイオ ン強 度 を リン酸 および窒素の吸収係 数 と対照 しなが ら列 挙 した. さらに本表 には リン酸 および窒 素の峻収係 数 とそれ らの処理 の外液の電 気伝 導度 の相互関係 か

ら求 めた回帰 によって推定 した それぞれの成分の吸 収係 数 を実測値 に対す る推測値 と して対比 させた.

土壌 による成分 の吸着反応 を基本的 に示 す特徴 は

H

p

の増加 につ れ荷電 の 効果 が強 く現 われて いる. この よ うに リン酸 イオ ン の外液中 における溶存性 は それ らの イオ ン成分 の吸 着量 に直接的 に関係 す るもので を く, それ らの荷電 のバ ランスも成分吸着現象 に対 して重要 を意味 をも っている. この点 に関 して,外液の電気伝 導度 によ る賓分吸収係数の予測性 に対 して誤差 が生ず る一つ の原 因 とも考 え られ る.

まず外泊の

p H

ない微小 な溶存状態 で ある. したがって これ らの値

l5 e

T b a

で あるが, しか し に示 した ヒ ドロニ ウムイオ ンの活量 はその電気伝 導度 に直接 に 影響 す るイオ ン強度 にはいず れ も量的 に問題 にな ら

の持 つ重要性 は各土壌 の固有 な成分吸着反応 を通 じ ての緩衝性 と酸,塩基 の解離 のパ ラメー ター と して

窒 素 につ いて は その外 殖 中 における溶存形態 が NH.+イオ ンにほぼ統 一せ られ るので,リン酸 の よ う にそれ らの荷電 のバ ランス を考慮 す る必要 は ない.

さらに NH.+イオンの量的 を溶存性 と吸着性 の関係 が 密接 な状態 と思 われ, イオ ン強度 への関与 はいず れ の処理 区 に対 して も主 要 イオ ン中最大の影響 をおよ で ある.これ らの ことは少数 の土壌例 による反応

p H

ぼ してい る結果で ある. この ことは窒素吸収係数 の に関 す る結果の普遍性 を示 す もの とみ ることがで き

る.

成分 の吸着平衡系で溶存 した主要 イオ ンの各 活量 値 は基本的 には前節 の少数 の土壌例 による傾 向 か ら 逸脱 したものはな く, 両成分 の吸着体 の各内容 を間 接的 に反映 した もの と考 えられ る. ヒ ドロニウムイ オ ンの活量 の特性 が当然 に リン酸,アンモニウムイオ ンの解離 の進行 に影響 す るが, さらに結果的 な要素 が強 く現 われたいわゆ る リン酸, ア ンモ ニウム両 イ オ ン成分の コロイ ド次元での諸吸着座 の近辺 および 吸着1本か らの影響 の結果 も示 していると思 われ る.

リン酸イオンは解離の進行の前期段 階 を ′)け 結 果のも の が鹿 沼土壌 以外の処理 区 にみ られ ,H2PO一の関与 が吸着現象 に優性 とみ られ る. 多価 イオ ン種 の イオ

電気伝導度 による予測法 に対 してかな り評価 し得 る 点で あろ う.主 要 イオ ンの外液 中 に溶存 す る正負荷 電 のバ ランスの問題 は NH.十イオ ンに起因 す る正荷電 が優 位 引 犬態 で存在 す る. したが って, 当量 的 に負 荷電 の不足分 を何 によって補 な うかの問題 は成分噴 着系全体 における電気的 中性別 の原理上 か らも興味 ある点で ある, これ らの反応領域 内で ほかに土壌 よ り埼出す る成分 と してケイ素 があるが , E LGAWHARY

)によればケ イ素の溶存形態 は Sl(OH)一と して

5

･

ら 4l

非荷電で無定形物 質で あると推 定 している. したが ってケイ素の イオ ン種 にその負荷電 不足分 を充当す るこ とはで きない. む しろ吸着平衡系全体 と して考 慮 した場 合 にはコロイ ド部分の負荷電 が重要 な意味 をもつ と思 われ る.

ン強度 におよぼす影響 は当該 イオ ン価 の絶 対値 の 2 イオ ン強度 は土壌 番号34の

00 . 9 4 7

の最低 値 か ら最 乗 に関係 す るので, た とえば A)3十な らばその実在濃 高値

04 . 4 7 2

(土壌番号

2) 5

までの範囲 にあ り, いず

22 近 畿 大 学 農 学 部 紀 要 第 6号 (1973)

Tal .Smepo ete o ue ol n ou iiyi h uksltobe4 o rpris f sdsiadslblt nteb l ouinw ih eulhc q irtdwlhc･5lbae t a2%

neutraldiammonlum Phosphateandsoil.

olN .L c o nt a eu p *( 0)p( * (.0) .s % nCl iP*1ch .hmmO1t u aN r₁ arl_mmomeimmot i n..mi Si o oainadntr* lHH2* KH *)EIC2 lIpapHo2p5laete.1ettdP卜na11 nECu ) 1. 0SAKAHIGAS 0SH1 AKAKASATO M 44.6 46.9 018 67.7 .7 1 13 8 . 2 39 8 . 1.o3lo 2. 0S A SAK AKAI TANODA KⅠ U 58.0 48.1 01.03 68.7 1 .810 309 0 , 1.230 5 3. OSAKAKOJNYAMA Ⅰ M 50.7 41.0 00 7 68,6 .0 106 7 . 258 3 . ll20.5 4. 0SAKATYAUSUYAMA M 41.0 43.4 02 7 63.2 .1 1 .919 279 7 . 1.244 5 5. OSAKAⅠAMⅠ T U 691 48. .3 00 8 693 147 2 ..9 . 8 . 935 1.7395 6. OSAKAASAHⅠKU U 51.4 41.7 02 8 69.6 .8 183 9 . 372 0 . 1,5470 7. 0SAKAK UGAOKA AS M 321 47. .1 30 5 57.0 .6 149 5 . 2 32 3. 1.5230 8. 0SAKABANPAKU M 47.0 51.0 032 64.4 .4 1 一9 7 . 175 8 , 1.0050 9. 0SAKAKAS WARA HI U 74.7 47.4 028 69.2 .6 179 8 . 389 ー.52 . 620 10. OSAKAHⅠRAOKANUKATA P 54.7 46.9 013 68.8 .0 153 294 6 . 2. l.0l80 ll. 0SAKAK HIAS WARADOS MA HI P 74.6 46.9 02 6 69.8 .2 115 9 . 3 31 1. 0 2 . 43(ー 12. OSAKAHⅠGAS OSHⅠ AKAMⅠKURⅠYA U 65.1 48.9 00 5 69.7 .0 197 8 , 357 0 . 1.749 5 13. 0SAKAHIGAS OSHⅠ AKAKAMⅠKOSAKA P 66.5 47.6 027 .0 7.00 2 25 0 . 3 36 ー. 1.5490 14. OSAKAHⅠGAS OSHⅠ AKASANKA P 56.9 41.0 00 3 68.8 .9 141 2 71 1.09. 9 . 420 15. OSAKAHⅠGAS OSHⅠ AKAKOWAKAE U 65.4 41.6 012 .6 69.5 201.2 300 2 . 1.5200 16. OSAKAHⅠGAS 0SH1 AKANAGASE U 73.8 40.5 014 70.6 .5 135 8 . 309 2 . 1.550 0 17. NARASAKURAⅠ U 64.7 43.4 016 .0 68.1 1 .937 372 2 . 1.0630 18. NARAOOⅠUMl Z U 75.7 481 025 . .1 68.3 260 0 . 2 .918 1.544 0 19. NARASAKURAIANASHⅠ U 67.1 44.3 013 68.1 .8 2 .012 3 10 2 . 1.7415 20. NARASAKURAIDAIU Z U 67.1 481 00 3 67. .8 .9 291 382 0 . 2 . 1.2385 21. NARAMUROO M 57ー 52. .4 000 ,6 69.4 162 8 . 357 0 . 1,0230 22. NARAKORYO U 71.5 49.5 02 1 69.6 .5 170 7 . 291 1.57 . 280 23. NARANⅠHⅠS YOS NO HI M 61.2 36.0 00 1 67.7 .9 153 8 . 309 0 . 1.029 0 24. NARAHASE M 64.7 41.2 00 8 65.6 .7 ー86 6 . 248 2 . 1. 0255 25. NARAYAMATOYAMAⅠUMl Z U 82.2 43.5 118 .4 70.5 2(54 ). 247 9 . 1.5490 26. NARAIKOMA M 49.5 48.2 009 .7 66.6 150 9 . 2014 . 1.5230 27. KYOTOYAKUNO M 44.2 40.8 016 .7 66.3 9 .70 125 2 . 685 .0 28. KYOTOKITAKUUMEKⅠ U 70.0 40.9 036 .2 71.4 198 6 . 25I 1.57 . 340 29. KYOTONAGAOKAINOUCHⅠ U 43.0 62.7 012 .4 64.5 194 6. 2 32 3 . ll4 5.2 31. MIEMATS AKA UZ P 67.5 035 .4 68.4 1772 2 24 . 7 . t.0l80 330 . . KYOTON MI ARI AGAOKAKYURYO UU 560 .. 65..0 ー 00830..3 6675 ..8 83,74 376,53 4005. 0 . 33 S MANEOKI HI NI M .3 58 .3 .9 181 253 l.5

2 ENAB 404 4 6 29 8 119.6 22 .5ーー517 . HI NOS MAKU GA 44 .0 038 65 7 . 6 . l40 34. YAMANASHⅠYAT UGATAKE S M 46.1 48.4 00.91 69.2 5 .06 574 . 415 .3 35. T TOT ORIDAⅠES N M 47.8 42.3 ∩0(.7) 66.1 7 .88 8 .23 260.6 36. TOCHI KANUMA GⅠ M 50.6 44.3 00 8 .5 73.5 5 .63 170 2 . 717.4

*:U: lrUpal. ril oldo fedsiP:ad si,Pd y oI M :Mo nanO uClldC ou tl r n utVtdslL ポ*:SiS ltOHaoloull tlO= 1 2,. .

***:EC inH20extratedtl･eatment

****:mm. o･cm‑1 .h

川 村 三郎 中島 照 夫 :リ ン酸 お よ び 窒 素 q別 又係 数測 定 時 の イオ ン潜 存性 と電 気伝 導 度 23

Ta l . V leo o l ciiisadii te ghobe5 au finCatvte n ncsrn t f山eb l ouinadp ria a sr Vukslto n atcl doptle .

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r

NHI ISnotigrce hnt

Hナ×LO

1 1

P

一 H2O; HPO. 20

1.07 0 2 .06 5 ー42 149 0357 . .8 3 4 3 2 33 8

‑ 1

P 〜 〜 Plo, N

458.1 305.1

1. 0.KASATO ̲ ̲

2. 0.KITANODA 1.350 22.2 46.3 183.4 0.0 8 4 9 4 63 2 37 3. 3. 4 8A5 2 351. 0 . 3. 0.KOJINYAMA 1.8 25 6 一 0.6 5 .05 1 5 03947. .4 2 5 48 4 4. .

4 . 2

4 942. 1827 . 032.0 0 28L32809 . 247 23 . 6

159. 728 416 . 2 4

5. ^0.rrAMt 116.7 2 .364 294 . 1807 . 040.2 5 3 388 ー 2059 . 2089 . 2624 . 6. ^{0 AS}. AHⅠ^KU 10 8 2ー.4 56 4 .15 1378 . 04 6.59 19 .1062 631. 149 2 898 . 0 ー 7. 0 KASUGAOKA . 1.8738 38. 1012 . 173 02 55 . .19 8 69 0 . 4 33 2 . 18 .049 5582 . 4. 0 TYAUS. UYAMA 49 1.0 12.

8. 0.BANPAKU 3.634 141. 79.4 12 .23 02 9.6 3 556 5 12 6 . 5 . 9 25 4574 . 7 . 9. 0.KASHIWARA 1.13 2 .2 39 4 .15 】73 04 79 . ,4 2 375 3. 155.4 ‑.. 11.38 10. 0.NUKATA 1.586 20.1 49.4 14 .42 038.3 1 695 4 4. 340 . 668 9 . 356 8 .

l.

l 0.DOSHⅠMA 1.02 3 2.38 4 .43 142 9 . 04 5.4 2 278 8. 1 17.4 26 .69 278 3.

12. 0 MⅠ. KURⅠYA 120 ,6 2 .35 4 .57 148 0408 . .30 331 203 1. 2 . 1 15 1. 130 8 . 13. 0 K. AMIKOSAKA 10.01 2 .62 4 .06166 0408 . .72 174.4 19 .82 1913. 1289 . 14. 0 S. ANKA 129 2 ..8 38 4 .75 196 04 07 . .37 206 6 . 244.4 24 88 . 2 143.

87.

16. 0.NAGASE 08 2 .9 2.49 3 .45 123 04 99 ー .4 9 4 06 0 . 1775 . 1 39 1. 1 39 8 . . . AKURAー . 0 2 . 5 . 0 . 0 3 5 . 6 . 1 2 17 N S 155 21 5 30 201 0.4 3 2 63 101 03. 15. 0 KOWAKAE . 1.213 2 .53 4 .39 110 9 . 0.4 36 6 188 1029 . 8 . 4 17 .45

18. N 001UMl . Z 14 0 2 ..8 39 5 .47 187 4 0. .0 64 3 221.9 292 5 . 2812 . 22 .41 19^. N ANAS^{. HⅠ} 130 2 ̲.2 41 4 ー92 125 04 29. .5 5 103 1755 . 7 . 2 85 2485 . 3.

N.DAlZU 1.6 3 2 .2 31 5 08. 1709 . 04 2.54 1832 . 175.4 314^.4 25 .45 20.

. 21.

22. N.KORYO 1.12323.2 40

N.^MUROO 119 2 ,.4 38 4 ,231508. 040.37 3256 . 2032 . 577 3727 . 4 . 4 1704. 0.0 84 3 4 31 2479 . 9 . 5 61^.4 325.6 23. N NlHI. S YOS NO HⅠ 16 3 2 ..2 12 5 .32 140 04 38 . .0 3 350 2 37 7 . 3 . 4 4530 .7ー 1 9 24, N ‖AS. E 264 .9 1)ヱ (. 6 .75 138 0354 . ̲0 1 125 4 67 6 . 4 . 5 52 322 3 . 3.

4 . 1.1

26. N Ⅰ.KOMA 210 2 ..9 03 6 .89 166 03 12 ー .4 3 275 5 23 3. 1. 5 22 3537 . 4 . 27. K YAKUNO . 236.4 .ll6. 4 .20 8 .52 010.7 312 .6 83 7432 . 16 .5086 39

74.

25ー N YAMAI UMI . Z 08.92 2 379 . 151 04 27 . .74 149 4 2. 5 30 .39 208 5 .

.

28. K UMEKⅠ . 075 .2 2 .51 282 16 .68 0419 . 3 5 50 361 9 . 0 . 4 27 2. 226 9 .

2309.. KK I O ..KY UNAGAOKANURYO CHⅠ ‑ 135.1.4 4 2 .51 1.28 39 4 .7.99 62167 15 .9 .02 04380. 6 .9 4 2 2 206 6 3 4 3 0 .6 .1 127 2.6 .3 7 53 4 6164 .2 .1 18 .0 .822 1,

1.

3 M.MATSUZAKA 1447 . 25 48.3 167.8 0.3842 490.6 313.4 71.51 356 9 . 32. M.NABARI 16 1 2 ..6 14 5 .51 193 03 16 . .9 7 325 347 4 . 0 . 225 7 . 297 3.

33. S KUNⅠ. GA 25 3 .7 1.67 6 .66 171 0366 . .35 5 43.4 33.35 752 7 . 4 681.

34. Y YATS. UGATAKE 12 3 .0 98 . 1.82 129 4 . 004.9 7 28 .2 83 955 1. 2 1.0 36 8 295 . 35. T DAⅠEN . S 247 .5 93 . 3.70 5 .90 0 2 7 22 ..5 600 9 50 260 . 28.4 94 .26 36. T KANUMA . 04 7 1..4 30 90 . 8 4 08. .175 1 10 .プ 71 7 06 2 . 18.400 6506 .

辛P205(OrN)mg/100gsoil

●●

近 畿 大 学 農 学 部 紀 要 第 6 号 (1973) 5よ り低 い値 で あ る. こ

3 2 05. れ も原 液 の イオ ン強度

の こ とは主要 イオ ン種 よ り求 め た イオ ン強度 が収着 成 分 の量 的関係 の指標 た り得 ることの一つ の根 拠 で

0 0 0000000 3

一t

OS

叫o

あ る. 前節 で得 た

(,(

式 の よ うに, イオ ン強度 と 両成 分 の吸収係数 との高 い負 相 関 が多数 の土壌例 の

) 3 ) 2

本実験 において も認 め られ る.

つ ぎに両成分 の残 存量 か ら実測 によ って得 た養分

o

oTJ拙∈S

Md

lノ一

吸収係数 に対応 して Fl , F, よ り算 出 した回 帰 直線(7)式,(8)式 で それぞれ リン酸 および窒 素 の吸

2 . g 1 g.

d] att: tldso

,.spt!

pOI

1 g. d yニ ー6

収係 数 を求 め, これ らを電 気伝 導度 によ る養分吸収 係 数 の予 測 値 と して Tabl5eに一覧 した.なおFl

1.7x+1 2410. rニ ー 09.46日 ‑(8)

●

tて! ^{･ ･} .t

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, i･ ･

およびFl の横軸 にとった電 気 伝 導 度 xの単位 は mmh ｢】 で あ り, 縦 軸 に リン酸 および窒 素 の吸

2 g.

･cm o

収係数 を とった. いず れ も 1%水準 で非常 に有意 な

hosp aht ilvt

t e O d tnuc

lO lt ea l t ecr h i1g. F

El CC y (

. T ecorr nb weenp ea

‑

･ ocm mmh 11

相 関 を認 め る結 果で ある.

リン酸吸収係数 の予測 値 が実測 値 を上 回 る処理 区 が1例 , 下 回 るもの1例 とい う状態 で あ る. そ して8 9

On l dsorpt

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me dofp eora mO la err ta )ads s(o3 う結 果 を得 た.窒 素 の吸収係 数 につ いて は,予側 値

5

88. 実測 値 に対 す る予測 値 の総 平均 差異 は±2 %とい が実測 値 を上 回 る例 が1処理 区で, 下回 る処理 区 が

例 とい う状態 で あった. そ して実測 値 に対 す る予

2 2

o iv h ht p osp a

t sorp

e(

ec 7soils).

53.

測値 の総平均 差 異は±1 %で あ る. この よ うに リ ン酸吸収係 数 の予測値 に対 す る差 異 は窒 素の それ を%は ど大 きく現 われて いるが, これは前述 の リン l!OSBo

酸 イオ ン種 の荷電 の効 果 の は か に実測値 の リン酸定 13

‑

量 法 がNH4Nに比べ て不安定 なことも原 因 しい る.

2 g.

1 g.

この点 につ いて さらにFi , Fi で考察 して み る と, リン酸 ア ンモニ ウムの原 溶液 の電 気伝 導度

● ●

●

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′ + . . ^.

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cm 9

50.

1 3mmho･ 1を越 える値 を示 した土壌 番号 9,

tdlOSpt:U

17の 2処理 区 があ りさらに リン酸 ア ンモ ニ ウム原 瀬 の電 気伝 導度 近辺 を示 す土壌 番号

4,6

,ll, 1, 2

2 2 cm 0 9 8 6 5 4

13, 1, 1, 1,1, 1,3,3の1 て も単位 電 気 伝 導度 lmmho･

処理 区 につ い 一一あた りの破 収係 ^II!

S

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52. 7 8

)(, 7 17. 6

数値 が( )式 からリン酸 について1 窒 素 につ いて とい う値 および原 潜瀬 とそれ ら土壌 処理 区の電 気伝 導度 の差 か ら判 断 して処理 外液 の電 気伝 導度 が 高 く現 われ る現 象 に多少 の原 因 が あ るよ うに思 われ る. これは外液 の電 気伝 導度 が リン酸 および ア ンモ ニ ウムイオ ン以 外 に起因 す る場 合 を想定 す るこ とが

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5

96. 59.

60. 7

で きる.土壌 番号1の処理 区 につ いてこの原 凶 によ る推 定 差異 を出す と % とな りリ ン酸 および窒 素 の吸収係 数 に して それぞれ1 および とな る.

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●●

川村二郎 ･中島照 夫 :リン酸および窒素吸収係数測定時 の イオ ン落存性 と電気伝導度 25 これ らの現象 は リン酸 および窒素 の吸収係数 の共 に

Ⅳ

リン酸 ア ンモ ニ ウム 溶 液 の 土 壌 処 理 に伴 う 小 さい値 をもつ土壌処理区 に対 してだけで な く土壌 微 量 土 壌 塩 基 の 溶 存 性 に つ い て

中の易交換性塩 基 の含量 によって大 きく左右 される 低 い養分吸収係数 をもつ土壌処理 区で主要 イオ ン

H.

O P

I

,H

ミ

,N

十以外の土壌 中

‑ O HP ,

問題 で ある. これ らの土壌 に対 す る リン酸 ア ンモニ と考 えられる ウム処理 における交換塩 基 の問題 につ いては次節で

取 り上 げる. リン酸 ア ンモニ ウム溶掛 こよる土壌 の 成分吸着平衡系 におけるイオ ン成分の溶存性 は以上 で考察 した問題 を含み なが らもかな りの精度 で外植 の電気伝導度 によって推測 で きる可能性 を示 したが, 外確の電気的 な特性値 がイオ ン雰使 気の総体的意味

をもつ イオ ン強度 におよぼす影響 をそれ らの相 関で

の塩 基 が溶存 して電 気伝導度 に影響 をおよぼす こと が前節で明 らかとなった. この現象 は養分l馴 又係数 の小 さい土壌 だ けで な く一般 の土壌 にも起 こるイオ ン交換反応 と して理 解で きる. そこで, リン酸 ア ン モ ニウム溶液 によ る養分吸収係数測走時 の外掩 中 に 溶存 す る塩基 の種頬 と量的 な問題 点 を明 らかに しよ

うと した もの が本節 で ある.

示 す ならばFi の通 りで ある. す なわちイオ ン強 度 yは電気伝導度 x (単位 rnrnho･ ‑cm

3

g. 一般 に強酸の塩 で ある, た とえば硫 安 や塩 安肥料

)に対 して(9) の施肥 は土壌 に対 して塩基 の可溶化 が植物生理 的 な I

式 の回帰 と相関係数 を得 た.元来 イオ ンの反応 を譲 起 因 による土壌 の酸性化 の問題 に結 びつ けて考 えら

y‑ 0･･‑･

論 す る場 合 に は その溶 液 の電気伝 導度 が重要 な意 .0048

0

‑ 7x 9 2

00. r‑08.9 (9) れて いるが,土壌 コロイ ドの イオ ン吸着 あるいはイ

" )

】aw

オ ン交換平衡系 を取 り巻 く反応 のパ ター ンは "

を始 め として 7物理化学 的概 念 に基 づ く多 くの i t ra o 義 を持 ち 6),本実験 において もこの よ うな有意 が 自

閉 が得 られた. これ らの成分 の土壌 によ る吸着平衡 系 を取 り巻 くイオ ンの存在状態 は従来 の資料 に基づ いて算出 した値 で あって,実際の状態 は この外 液の 電気伝 導度 とい う物理特性 によった場 合がよ り真 の 状態 を理解で きるとも考 え られ る. す なわ ち本実験 で現 わ した活量の関係 と しての イオ ン強度 は主要 イ

数式8)により大まかではあるが一定 の規則性 がある(9)

といわれている. したがって リン酸 ア ンモニウムの よ うな弱酸の塩 に対 して も土壌塩基 の可溶化 が問題 と されよ う. また施肥 による局部的 な土壌反応 を類 推 す るための‑資料 となると考 え,得 られた結果 を 報 告 す る.

H.

P P

オ ンで ある

H O 2 一 一 ,H

O｢

,N

十を仮 定 して算出

した値 で あ り,成分吸着系全体 を想定 す るな らば電 前節 で行 在った実験 をその まま受 けつ いで外液中 気伝 導度 に影響 をおよぼす他 の イオ ン種 あるいは微 に落存す る塩 基 を原子吸光法 によって定量 した. し 小 な土壌 コロイ ド自体 の存在 をも対象 と した この物 たが って土壌処理 までの操作 は前節 と同一で近紙地

実験方法

理特性値 は今 後の土壌溶液化学 の分野 に広 く取 り入

a

7

方 を中心 に採取 した

3

地点の土壌 を供試 した.

れ られ るもの となろ う. 測定 した塩 基 の種 類 はNa, K,Mg,Cの 4種 で

Sr ある. なおCa,Mgの原子 吸 光 法 は高濃度 の リン酸

●

を添 イオ ンの共存 のため吸収強度 が低下 す るといわれ る

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ので,この干渉現象の隠蔽 剤 と して一定量 の

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^{加 して}なお リン酸 ア ンモニ ウム溶液処 王^lq吸光感度 を高めて測 定 した.馴二対比 す るため に各土壌 を水で懸濁 させ溶出す る塩基 の量 を リン酸

● ●

0 1 5

0

ア ンモニウム清瀬処理 と同様 に して測 定 した.土壌 と水 の割 合,反応暗 臥 温度,折過法,原子吸光法 によ る測定条件,測定個数 などは リン酸 ア ンモニ ウ ム処理 の場 合 と同一 に して行 なった.

15 実験結果および考察

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El y(mmh リン酸 ア ンモニ ウム溶液 および水 によ る成分吸着 i3g.

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, ,Ca2'イオ ンの溶存量 を示 す とFi の通 '

平衡 あるいは水浸 出の状態 の外拍 中 に含 まれる K+,M

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26 近 畿 大 学 農 学 部 妃

リン酸 ア ンモニ ウム処理 の場 合 が水浸 出処理 区 よ りNa+,K+,Mg2+イオ ンにつ いてほ とん ど多量 の イ オ ン溶存性 を示 してい るが,Ca2'イオ ンにつ いては 逆 に水浸 出処理 の場 合 がおおむね多 くその溶存性 を 示 した. これはCa2+イオ ンの不活化現象 が リン酸 ア ンモニウム処理 によって土壌 コロイ ド系 で起 こ り, 塩 基性 リン酸 カル シウムの沈殿 を主体 とす る溶解度 に支配 され ると考 えられる. この場 合,Ca2十イオ ン の溶存性 が土壌番号35を除 いて上限の20ppm以下 に それ らの値 が分布 す る特徴 があ り, それ らの塩 の生 成 の根拠 と思 われ る.さらにCaの潜存 のバ ラツキは CaHP02のinpiの生成 o ar 11によって も規 制 を受 け) ると思 われるので特 にHPOrイオ ンの活量 がCa2+イ オ ンの溶存性 に重要 な意味 をもっている.

Ca2+イオンの溶存性 に対 してMg2+イオ ンは逆 に水 浸出処理 が低 い値 で ほ とん ど20ppm以下の状態 で あ る.イオ ンポテ ンシャル 1分で はMg2'イオ ンがCa2'イ オ ンよ り大 きい値で あるので塩 基性 リン酸マ グネシ ウムの沈殿生成で はむ しろ優位 な条件で あると思 わ れ る. しか し結果 は逆で あ り, これもやは りCa2+イ オ ンの場 合 と同様 にイオ ン会合 によ る溶存性 の規制 を適 用す ることで説明 されよ う.またMg2十イ オ ンの 活存性 がCa2'イオ ンの場 合 よ りおおむね大 きい値.を 示 すのはイオ ン会合 の生成定数の違 い とみ ることが で きる. た とえば(10),()ll式 の反応式 で表 わ され る難

CaHPO ･2H2 . 0 SCa'2+HPOr+2H2 ･ 01.･･･(01) MgNHPO ≠Mg'. . 2+NH+.+PO3( ‑･･I.()ll 溶性 リン酸塩 の 外 液 中 の成分溶存性 をpKsFぐ示 す

ならば,(1α式 は65,().6 ll式 は1.で沈殿 生成 による26 Ca2㌧ Mg2+イオの溶存性 の議論 は前述 した通 りで あ

CaHP(刀 ≠Ca+2+HPOミ‑‑1(2) MgHPO: Mg‑ 2+HPO'. r･.････(31)

る.さらに(12,)(式 においてADAMSl13) l)のionpiarの 生成反応 あるいはLARSEN14の い う ミ ea hs) m tlpo‑

phatecomplexes"生成反応 のionpaJraSSOCJation cosatmtn あ るい は生 成 定 数 をp pKiで示 す と(21)式 で 1.5‑2.7,(13)式で1.88‑2.5の範囲141で あるので本実 験 結果 もこれ らのpK値で説明で きよ う.もちろん 反 応系 内のイオン強度 によって これ らのpK値 にも変化 があ り, これに対応 して本結果の リン酸 アンモニ ウ ム処理 区 と水浸出処理 区のCa2',Mg2+イオ ンの溶存 性 の変化 が伴 った と思 われ る. しか しCa2',Mg2+イ オ ンなどの溶存性 の規制条件 は沈殿 生成, イオ ン会 合だ けで な く, さらに同時 に他 の陽 イオ ンとの共存

貰 第 6号 (1973)

系 における土壌 コロイ ド次元 での イオ ン交換反応 に 伴 う諸法則 た とえば "ratiolaw"13)も満足 す るもの で あるか ら, それぞれの土壌 に特異 的 が 犬態 を示 す と思 われ る.

K+イオンは 4種 の塩基 の中で高濃度部分の分布 が 大 きいオー ダー を示 してい る. リン酸 ア ンモニ ウム 処理 の場 合のK+イオ ンの溶存性 は大半 が20ppm以 上 で あって,他 の塩 基 と比較 して高 い点 が異 なってい る.しか し水溶性K'イオ ンの溶存性 は4種 Ith基 の 中で最 もバ ラツキの少 ないこ とが認 め られ る.

Na+イオ ンは両 者 の 潜存処理条件 において各土壌 間の違 いが最 も多 く,溶存状態 の類似性 を認 め るの に囲艶 なイオ ン種 で ある.土壌 番号 2, 4, 7など 14種 の土壌処理 区 に リン酸 ア ンモニ ウム処理 区の溶 存性 が水浸 出区 よ り劣 った状態 を示 している. しか しこの よ うな場 合 は比較的 にNa+イオ ン濃度 の低 い ことが両者 の処理条件 に対 して特徴的 に認められる.

これ ら塩基 の溶存性 に施肥 の影響 があ るかど うか を耕地 と未耕地 の差 で比較す ると, 高濃度 の溶存性 を示 す区 には直接的 な効果 がよ く現 われてい る. た とえば20ppm以上のCa2'イオ ンの水浸 出 による溶存 性 を示 す区 は畑地 および水田土壌以外 にない. また

リン酸 ア ンモニ ウム処理 において50ppm以上のK+イ オ ン溶存性 を示 す場 合 は土壌 番号 2,10などの11処 理 区の畑,水田土壌 におよんで いる. しか しMg2'イ オ ンの溶存性 は施肥 の直接的影響 が現 われ難 い結果 と思 われ, リン酸 ア ンモニ ウム処理 区 につ いての10 ppm以上 の値 を示 すものは未耕地 土壌 の土壌番号 7, 8,24など 6処理 区 におよんで いる.Na+イオ ンの 溶存性 はMg2+イオンの場 合 と類似 して お り土壌母材 の因子 がおもに影響 しているよ うに思 われ る.つ ぎ に塩 基 の低 い溶存性 を示 す場 合 は必ず しも末耕地土 壌 の処理 区で現 われ るとは限 らない. す なわ ち耕地 土 の施肥の影響 が直接 に残存肥料成 分 と して土壌 中

に存在 し, その潜存性 がこの よ うを実験結 果に現 わ れる場 合 と溶存塩基頬 を直接含有 しか ､肥料成分 が 耕地土壌 中で反応 し, その結果 が塩基の落存性 に現 われる場 合の二通 りの可能性 が考えられ る.後者の 例 は リン酸 ア ンモニ ウム処理 区のK+イオ ンの40ppm 以下 の値 を示 す土壌 番号 9,ll,14などの 7耕地土 壌 の場合で ある. もちろん, この よ うな土壌 で も母 材的 にその塩 基量 の微小 な場 合で, しかも水浸 出処 理 区の極端 に低 い溶存性 をもつ場 合 には上述 の傾 向

とまた違 った状態 も考 え られ る.

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川 村三郎 ･中島照 夫 : リン酸 および窒素q馴又係数測定時 の イオ ン溶存性 と電 気伝導度

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