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粘土盤は、下層土にある、密度が高く、圧縮された、浸透の遅い層です。[1]粘土盤は、上部の物質よりもはるかに高い粘土含有量を持ち、上部の物質とは明確に定義された境界で区切られています。高密度構造は、根の成長と水の浸透を制限します。そのため、粘土盤の上には高水位の地下水面が形成される可能性があります。 [2]カナダの分類システムでは、粘土盤は粘土に富んだ沖積 B (Bt) 層として定義されています。[3]
位置
クレイパンは、カンザス州、オクラホマ州、イリノイ州など複数の州にまたがる米国中部の広い地域（約400万ヘクタール）に分布しています。[2]また、オーストラリアのクイーンズランド州南西部にも分布しています。[4]
形成
粘土平野は、氾濫原などの地質学的場所に応じて、異なる母材で形成されます。粘土平野の形成は、植生被覆率の低さ、土壌粒子サイズ分布、および降雨量の高さに関連しています。植生被覆率が低いと、土壌は雨滴の攻撃を受けやすくなります。雨滴が高エネルギーで裸地に当たると、細かい砂、シルト、粘土粒子が再配置され、すべての空隙空間が塞がれます。すべての空隙が満たされると、水の浸透を制限するために詰まった層が形成されます。[4]
特徴
優勢な物質は、土壌水分含有量に応じて高い膨張性と収縮性を持つモンモリロナイト 粘土物質である。乾季には、蒸発により、毛細管現象により深層から土壌表面に向かって水が移動する。水分除去により粘土が収縮し、土壌は乾燥して硬くなる。雨季には、降水量が多いため粘土が膨張して水を吸収する。水分含有量が多いため、湿った粘着性のある粘土質となる。粘土が膨張すると、飽和透水係数が低いため、より深層の土壌層への垂直な水の浸透が妨げられる。その結果、粘土盤層の上に水が溜まる。[5]
粘土層では水の浸透性が制限されるため、土壌の通気性は低くなります。粘土層の保水能力は高いですが、水分は頻繁に蒸発し、土壌の孔隙サイズは小さいため、貯蔵された水のほとんどは植物には利用できません。[6]
粘土平野は酸性で粘土が豊富なため、粘土鉱物へのAl、K、Feの酸化物の吸着率が高い。そのため、粘土平野には陽イオン優位の層があり、栄養素を吸収して保持するための陽イオン交換容量（CEC）が比較的高い。[7]
抽出可能なカリウムの濃度は粘土含有量と正の相関関係にあります。粘土層では陽イオンの蓄積により抽出可能なカリウム含有量が比較的高くなっています。アルミニウム酸化物と鉄酸化物の含有量が多いため、粘土粒子にリンが引き寄せられ、土壌中のリン含有量が増加します。[8]
植物への影響
粘土質平野が植物に及ぼす主な悪影響は、根の制限、利用可能な水の制限、栄養素の制限です。粘土質平野の密な構造は根の発達を制限します。
根が浅い植物は、乾季の粘土の収縮による土壌収縮力に耐えられない可能性があります。水の浸透率と透水係数が低いと、粘土層の上に高水位層が形成される可能性があります。高水位層の水は、特に乾季には植物に吸収されるのではなく蒸発します。降水量が多い雨季には、水が土壌全体に浸透します。しかし、飽和土壌の通気性が低いと、根腐れが発生し、植物の安定性が低下する可能性があります。[9]
粘土質の酸性土壌は粘土鉱物にリン（P）を吸着します。粘土質土壌のP総含有量は比較的高いのですが、植物が利用できない粘土粒子に強く引き付けられます。そのため、植物が吸収できるPを増やすには、大量のP肥料が必要です。Pとは異なり、粘土質土壌のカリウム（K）含有量は高く、植物が利用できるため、カリウム肥料の施用が減ります。[7]
土壌浸食の危険
粘土層のある土壌は土壌侵食に対して非常に脆弱です。粘土層の上に低い浸透率と高水位層が形成されるため、長時間または高強度の降雨時に表面流出が大幅に増加します。流出水は主に有機物を含む表土を除去する可能性があります。これにより、植物の栄養利用性がさらに低下します。[1]
参照
参考文献
- ^ ab Conway, LS; Yost, MA; Kitchen, NR; Sudduth, S. (2017). 「表土の厚さを利用して粘土平野土壌における部位固有のリンとカリウムの管理を改善する」.農業ジャーナル. 109 (5): 2291–2301. doi : 10.2134/agronj2017.01.0038 .
- ^ ab Hsiao, C.; Sassenrath, GF; Zeglin, LH; Hettiarachchi, GM; Rice, CW (2018). 「粘土平野土壌における土壌微生物特性の垂直変化」.土壌生物学・生化学. 121 : 154–164. doi : 10.1016/j.soilbio.2018.03.012 . S2CID 90573070.
- ^ カナダ政府 (2013年12月13日). 「土壌科学用語集」.
- ^ ab Williams, K.; Biggs, A.「オーストラリア、クイーンズランド州南西部の粘土平原の形成」(PDF)。
- ^ Rao, SM (2011). 「湿潤と乾燥、土壌の物理的性質への影響」農業物理学百科事典。地球科学百科事典シリーズ。pp. 992–996。doi :10.1007/ 978-90-481-3585-1_189。ISBN 978-90-481-3584-4。
- ^ Sadler, EJ; Lerch, RN; Kitchen, NR; Anderson, SH; Baffaut, C.; Sudduth, KA (2015). 「米国ミシシッピ川中央流域における長期農業生態系研究：序論、確立、および概要」J. Environ. Qual. 44 (1): 3–12. doi : 10.2134/jeq2014.11.0481 . PMID 25602315.
- ^ ab Jamison, VC; Smith, DD; Thornton, JF粘土平野土壌における土壌と水の研究。ワシントン D.C.: USDA-ARS。
- ^ Congreves, KA; Smith, JM; Németh, DD; Hooker, D.; Van Eerd, LL (2014). 「土壌有機炭素と土地利用：オンタリオ州の長期農業生態系研究サイトにおけるプロセスと可能性」. Canadian Journal of Soil Science . 94 (3): 317–336. doi :10.4141/cjss2013-094. hdl : 10214/21250 .
- ^ Scharf, P.; Miles, R.; Nathan, M.ミズーリ州の土壌によるPとKの固定。ミズーリ州の土壌肥沃度と肥料に関する研究の最新情報。コロンビア：ミズーリ大学。