土壌検査

土壌試験は、土壌の化学的、物理的、または生物学的特性を決定するための実験室または現場での分析です。おそらく最も広く行われている土壌試験は、農業における肥料の推奨を提供するために、植物が利用できる栄養素の濃度を推定するために行われるものです。土質工学では、土壌試験を使用して、土壌の現在の物理的状態、浸透特性、せん断強度、および変形特性を決定できます。その他の土壌試験は、地球化学または生態学的調査 に使用される場合があります。

農業において、土壌検査とは一般に土壌サンプルを分析して、栄養素含有量、組成、酸性度やpH レベルなどの特性を調べることを指します。土壌検査では土壌の肥沃度、つまり土壌の予想される成長能力を判定できます。これは、栄養不足、肥沃度が高すぎることによる潜在的な毒性、必須でない微量ミネラルの存在による阻害を示します。この検査は、根がミネラルを同化する機能を模倣するために使用されます。予想される成長率は、最大値の法則によってモデル化されます。^[1]

アイオワ州立大学やコロラド州立大学などの研究所では、土壌検査では 40 エーカー (160,000 m ² ) の圃場ごとに 10 ～ 20 箇所のサンプル ポイントを採取することを推奨しています。水道水や化学物質は土壌の組成を変える可能性があるため、個別に検査する必要がある場合があります。土壌の栄養素は深さによって異なり、土壌の成分は時間とともに変化するため、サンプルの深さとタイミングも結果に影響する可能性があります。

複合サンプリングは、分析前に複数の場所から土壌を混合して実行できます。これは一般的な手順ですが、結果が歪まないように慎重に使用する必要があります。この手順は、政府のサンプリング要件を満たすように実行する必要があります。テスト結果を適切に解釈するために、フィールド サンプルの場所と量を記録する参照マップを作成する必要があります。

精密農業では、土壌サンプルはGPS技術を使用して地理的に位置を特定し、サンプル採取地域の栄養素の地理空間分布を推定することができます。地理的に位置を特定したサンプルは、作物が栽培される土壌地域の地理空間変動を推定できる分布と解像度を使用して収集されます。地理空間栄養分析の目的やサンプル収集と分析のコストなど、多くの要因に応じて、さまざまな分布と解像度が使用されます。^{[2] [3]}

たとえば、米国のトウモロコシと大豆の栽培地域では、多くの精密農業土壌検査サービス プロバイダーが、1 グリッドあたり 2.5 エーカーの解像度 (2.5 エーカーのグリッドごとに 1 つのサンプル) のグリッド分布を提供しています。これは一般に、グリッド土壌検査と呼ばれます。

土壌の化学組成は、生物学的プロセスや化学的プロセスによって時間の経過とともに化合物が分解または結合するため、時間の経過とともに変化します。これらのプロセスは、土壌が自然生態系 (サンプル採取エリアに侵入する動植物) および環境 (温度、湿度、太陽光/放射線サイクル) から取り除かれると変化します。その結果、土壌を抽出後すぐに (通常は 24 時間以内) 分析すれば、化学組成分析の精度が向上します。土壌を凍結すると、保管中および輸送中の土壌の化学変化を遅らせることができます。空気乾燥により、土壌サンプルを数か月間保存することもできます。

土壌検査は、化合物やミネラルのグループを対象にさまざまな検査を提供する民間の研究所で行われることがよくあります。研究所での検査では、通常、次の 3 つのカテゴリで植物の栄養素が検査されます。

• 主要栄養素:窒素、リン、カリウム
• 二次栄養素:硫黄、カルシウム、マグネシウム
• 微量栄養素:鉄、マンガン、銅、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素

植物が利用できるリンの量は、ほとんどの場合、化学抽出法で測定されますが、国によって標準的な方法は異なります。ヨーロッパだけでも、現在10種類以上の土壌リン検査が行われていますが、これらの異なる検査結果を直接比較することはできません。^[4]

自分で行うキットでは通常、3 つの「主要栄養素」と土壌の酸性度またはpH レベルのみを検査します。自分で行うキットは、農業協同組合、大学の研究室、民間の研究室、一部の金物店や園芸店でよく販売されています。土壌の pH、水分量、場合によっては栄養分を測定する電気メーターも、多くの金物店で入手できます。実験室での検査は、自分で行うキットや電気メーターによる検査よりも正確です。土壌サンプル レポートの例は、Wallace Laboratories LLC から参考用に提供されています。

複雑で高価な分析技術を避けるために、より簡単に測定できるパラメータに関連する回帰方程式に基づく予測を土壌伝達関数によって提供することができます。たとえば、土壌の嵩密度は、土壌の質、pH、有機物などの簡単に測定できる土壌特性を使用して予測できます。^[5]

土壌検査は、農業と園芸産業の両方で使用される土地の肥料の組成と投与量の選択を容易にするために使用されます。

土壌および地下水検査用の前払い郵送キットが用意されており、サンプルの梱包と検査室への配送が簡単に行えます。同様に、2004 年には、検査室が土壌組成レポートとともに肥料の推奨も提供し始めました。

ラボテストはより正確で、多くの場合、非常に精密なフローインジェクション技術（または近赤外線（NIR）スキャン^{[6] [7]}）を利用します。さらに、ラボテストには結果と推奨事項の専門家による解釈が含まれることがよくあります。ラボレポートに含まれる暫定的な声明には、サンプリング、分析プロセス、または結果の異常、例外、および欠陥の概要が記載されている場合があります。

いくつかの研究室では、「万能土壌抽出剤」（重炭酸アンモニウム DTPA ）を使用して、13種類のミネラル栄養素すべてと、12種類の非必須で潜在的に有毒なミネラルを分析しています。^[8]

土質工学では、土壌試験は土壌の水分含有量、間隙比、嵩密度などの物理的特性を決定するために使用できます。土壌試験は、土壌のせん断強度、圧密率、浸透性に関する情報も提供します。以下は、土質工学試験の網羅的リストではありません。

一般的な土壌鉱物汚染物質には、ヒ素、バリウム、カドミウム、銅、水銀、鉛、亜鉛などがあります。

鉛は特に危険な土壌成分です。ミネソタ大学の以下の表は、典型的な土壌濃度レベルとそれに伴う健康リスクを分類したものです。^[9]

以下は、庭の土壌における鉛への曝露を制限するための推奨事項の非網羅的なリストです。

1. 庭は古い塗装された建物や交通量の多い道路から離れた場所に設置する
2. 果樹（トマト、カボチャ、エンドウ豆、ヒマワリ、トウモロコシなど）の植え付けを優先します。
3. 完成した堆肥、腐植土、ピートモスなどの有機物を混ぜる
4. 土壌検査で推奨されている石灰土壌（pH 6.5 で鉛の利用可能性が最小限に抑えられます）
5. 葉野菜を食べる前に古い葉や外側の葉を捨て、根菜類の皮をむき、すべての野菜を洗う
6. 土の表面をマルチングしたり湿らせたりすることで、ほこりを最小限に抑えます。

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• 郵送による土壌検査キットと栄養管理/肥料レポート
• 土壌の記述とサンプリングのためのフィールドブック