結論から言うと、土壌に場所や条件による違いがあるのは、土壌のもとになる母材、気候、地形、生物、時間が場所ごとに異なり、さらに水分状態や人間の土地利用が加わって、風化・有機物の蓄積・養分の移動・酸化還元などの進み方が変わるからです。同じ「土」に見えても、どの材料からでき、どれだけ雨や熱を受け、どんな植物が生え、斜面のどこにあり、どれくらいの時間が経ったかによって、色、粒の大きさ、水はけ、保水性、酸性度、養分保持力などは大きく変わります。
農林水産省も、土壌は岩石が風化した粒子に有機物が加わって形成され、母材となる岩石や気候条件などの違いによって各地に多種多様な土壌が分布すると説明しています。つまり土壌の違いは偶然ではなく、場所ごとの環境の違いが長い時間をかけて積み重なった結果です。
土壌の違いを生む基本は5つの生成因子
土壌学では、土壌の性質を左右する代表的な要因として、母材・気候・生物・地形・時間の5つが重視されます。
USDA Natural Resources Conservation Service（NRCS）やFAOも、土壌はこれらの因子が組み合わさって形成されると説明しています。どれか一つだけが違っても、形成される土壌の性質は変わり得ます。
この5因子は独立して働くわけではありません。たとえば気候は植物の種類や有機物分解速度を変え、地形は水分状態や侵食・堆積を変えます。その結果として、同じ母材でも場所によって違う土壌ができます。
母材が違うと土壌はどう変わるのか
母材とは、土壌のもとになる岩石、火山灰、河川堆積物、風で運ばれた粒子などのことです。
母材に含まれる鉱物や粒子の大きさが違えば、風化した後にできる粘土の種類や量、放出されるカルシウム・マグネシウム・カリウム・鉄などの量も変わります。そのため、母材は土壌の土性、色、酸性度、養分保持力などに強く影響します。
日本土壌インベントリーでは、黒ボク土の多くが火山灰を母材とし、活性アルミニウムを多く含み、リン酸を強く吸着しやすい特徴を持つとされています。一方、陸成未熟土では、花崗岩や泥灰岩など母材そのものの物理・化学的性質が強く残ります。
つまり同じ気候の地域でも、火山灰が堆積した場所と花崗岩が風化した場所では、土壌の性質が同じにはなりません。
気候が違うと風化と養分移動が変わる
気候では、特に気温と降水量が土壌形成に大きく関わります。
気温が高いと多くの化学反応や生物活動が進みやすくなります。雨が多いと、岩石や鉱物の風化が進みやすくなるだけでなく、土壌中の水が下方へ移動し、カルシウムやマグネシウムなどの成分が溶脱しやすくなります。
USDA NRCSは、温度と水分条件が風化や溶脱のパターンを変え、降水の量・強さ・時期も土壌形成に影響すると説明しています。FAOも、気候が土壌水の動きや溶存物質の移動を通じて土壌形成を左右するとしています。
そのため、湿潤な地域では酸性化や風化が進みやすく、乾燥地域では塩類や炭酸カルシウムなどが土壌中に残りやすい場合があります。
地形が違うと同じ地域でも土壌は変わる
同じ山や同じ流域の中でも、尾根、斜面、谷底では土壌が異なることがあります。その理由は、地形によって水と土粒子の移動が違うからです。
急な斜面では、雨水が流れやすく、侵食によって表土が失われやすくなります。そのため土層が薄く、土壌発達が進みにくいことがあります。
一方、斜面の下部や谷底には、上部から運ばれた土砂や有機物が集まりやすくなります。水分も多くなりやすいため、より厚い土壌や湿潤な土壌が発達する場合があります。
USDA NRCSも、斜面の傾きや向きが土壌の水分・温度を変え、急斜面では侵食によって表土が薄くなり、低い場所では堆積によって深く暗い土壌ができることがあると説明しています。
水分条件の違いは土の色や酸素状態まで変える
地形と密接に関係するのが水分条件です。
排水のよい場所では土壌中に酸素が入りやすく、鉄は酸化された状態で存在しやすいため、赤・黄・褐色が目立つことがあります。
逆に、低地や窪地など水がたまりやすい場所では、土の孔隙が水で満たされ、酸素が不足します。すると鉄が還元されて移動し、灰色や青灰色の土壌ができることがあります。
日本土壌インベントリーでは、低地土が河川周辺の沖積低地に分布し、さらに地下水位や土壌水分環境の違いによって、グライ低地土、灰色低地土、褐色低地土などに分けられています。
同じような堆積物からできた低地でも、水がどれくらいたまり続けるかによって土壌の性質が違ってくるのです。
生物の違いは腐植や土壌構造を変える
植物、微生物、土壌動物も土壌の違いをつくります。
森林では落ち葉や枝が地表へ供給され、草地では細かな根が表層へ大量の有機物を供給します。植物の種類が違えば、供給される有機物の量や分解されやすさも変わります。
微生物や土壌動物は、それらの有機物を分解し、窒素やリンなどを循環させます。ミミズなどは土を混ぜ、孔隙をつくり、微生物の分泌物や菌糸は団粒形成にも関わります。
FAOは、生物が土壌形成における主要因の一つであり、土壌生物が団粒形成や孔隙形成、物質循環へ影響するとしています。
このため、同じ母材・気候でも、森林、草地、湿地など植生が異なれば、腐植量、表層の厚さ、土の構造などに違いが生まれます。
時間が違うと土壌の発達段階も違う
土壌形成には時間が必要です。
河川の氾濫で新しく土砂が堆積した場所や、火山噴火で新しい火山灰が積もった場所では、まだ土壌の層位が十分に発達していないことがあります。一方、長期間安定した地表では、風化、粘土生成、有機物蓄積、溶脱・集積が進み、はっきりした土壌層位が形成されます。
USDA NRCSは、土壌形成は継続的な過程であり、新しく堆積した材料では発達した特徴が少ない一方、古い地表では長い時間にわたる生成作用が反映されるとしています。
日本土壌インベントリーの未熟土も、土層が薄い、または層位分化が十分進んでいない若い土壌として位置づけられています。
同じ地域でも隣り合う場所で土壌が違うことがある
土壌の違いは、大陸や県のような大きな範囲だけで起こるものではありません。
数十メートル程度離れただけでも、斜面の上部と下部、排水のよい微高地と湿った窪地、古い地表と新しい堆積地などでは条件が変わります。
J-STAGEに掲載された都市緑地の研究でも、土壌生成因子の空間的な違いが大きい場所では、単一の代表地点だけでは土壌特性を十分に把握できず、多地点での確認が必要になることが示されています。
つまり「この地域の土はこの種類」と大まかに分類できても、実際の畑や公園、森林では局所的な違いが存在します。
人間の土地利用も土壌の違いをつくる
現在の土壌では、人間活動も無視できません。
耕起、施肥、石灰施用、灌水、排水、造成、盛土、踏圧などは、土壌の物理性・化学性・生物性を変えます。
たとえば同じ土壌から始まった隣接する土地でも、一方が長年畑として耕され、もう一方が森林として残されていれば、腐植量、pH、養分量、団粒構造などが違ってくる可能性があります。
都市部では、造成によって異なる場所から運ばれた土が混ぜられることもあります。前述のJ-STAGEの研究も、人間活動が土壌生成因子の空間的類似性を大きく乱すことを指摘しています。
そのため現代の土壌の違いは、自然環境だけでなく、土地利用の履歴も含めて考える必要があります。
日本で見られる土壌の違いを具体例で比べる
黒ボク土
黒ボク土は主に火山灰を母材とし、日本では北海道南部、東北北部、関東、九州など火山活動の影響を受けた地域に多く分布します。日本土壌インベントリーによると、一般に有機物が集積して黒色を示すことが多く、保水性や透水性に優れる一方、活性アルミニウムによってリン酸を強く吸着しやすい特徴があります。
低地土
低地土は河川や湖沼、海岸近くの沖積低地に分布し、河川氾濫などで運ばれた堆積物が主な母材になります。比較的新しい材料が繰り返し供給され、水分条件によってグライ低地土や灰色低地土などへ分かれます。
未熟土
未熟土は、形成からの時間が短い、侵食や堆積が頻繁、または母材の影響が非常に強いなどの理由で、土壌層位の発達が弱い土壌です。山地、傾斜地、海岸などに多く、母材や粒径の性質がそのまま現れやすくなります。
この3つを比べるだけでも、火山灰、河川堆積物、地形、水分、時間の違いが土壌の性質を変えることがわかります。
土壌の違いはどの性質に現れるのか
場所や条件の違いは、次のような性質に現れます。
- 砂・シルト・粘土の割合
- 土壌の色
- 腐植や有機物の量
- 土層の厚さ
- 水はけと保水性
- 土壌pH
- カルシウムやカリウムなどの養分量
- リン酸の固定されやすさ
- 団粒構造や土の硬さ
- 微生物群集や根の伸びやすさ
そのため、同じ作物を同じ方法で育てても、場所によって生育や必要な施肥量、排水対策が異なる場合があります。農林水産省が土壌の状態を把握し、栽培体系に応じて管理することを重視しているのも、土壌が場所ごとに同じではないからです。
土壌図が役立つのはなぜか
土壌の違いを地図として整理したものが土壌図です。
農研機構の日本土壌インベントリーでは、日本全国に分布する土壌の種類を地図で確認でき、土性や有効水分容量、飽和透水係数などの関連情報も提供されています。
土壌図を見ると、火山地域、低地、山地などで異なる土壌が分布していることを確認できます。これは、場所ごとに土壌生成因子が異なる結果を可視化したものです。
ただし、地図には縮尺や推定誤差があるため、実際の畑や建設地などで正確な状態を知るには現地調査や土壌分析が必要です。
土壌の場所・条件による違いをまとめると
- 母材が違うと、鉱物組成・土性・養分供給力が変わる
- 気候が違うと、風化・有機物分解・溶脱の速さが変わる
- 地形が違うと、侵食・堆積・水分条件が変わる
- 生物が違うと、有機物供給・養分循環・団粒形成が変わる
- 形成に使える時間が違うと、土壌層位の発達程度が変わる
- 地下水や排水条件が違うと、酸化還元状態や土色が変わる
- 耕作・施肥・造成など人間活動でも性質は変化する
- これらの要因が同時に作用するため、同じ地域内でも土壌は一様ではない
つまり、土壌に場所や条件による違いがあるのは、土壌が単なる「砕けた岩石」ではなく、母材・気候・生物・地形・時間と、水や人間活動の影響を受け続ける自然体だからです。同じ土の名前で呼ばれていても、その場所で何が供給され、何が失われ、どのような反応がどれだけ長く続いたかによって性質は変わります。土壌の違いは、その土地の環境と履歴を反映した結果なのです。
コメント