土質と土壌構造は、いずれも土壌の固有の性質で、保水力、養分保持と供給、排水、養分溶出などの土壌の挙動に大きな影響を与える。
土壌肥沃度において、粗い土壌は細かい土壌より養分の保持・保持能力が一般に劣る。 しかし、この能力は、きめの細かい土壌が湿潤環境で激しい浸出を受けると低下する。
土壌のきめ
土壌のきめは、栄養分の保持に影響を与えるため、栄養管理において重要な役割を担っている。 例えば、きめの細かい土壌は土壌養分を貯蔵する能力が高い傾向がある。
土壌鉱物組成に関する議論では、土壌の鉱物粒子は幅広い大きさで存在していることに言及した。 細土画分には、2mm以下のすべての土粒子が含まれていることを思い出してください。 この画分に含まれる土の粒子は、さらに砂、シルト、粘土の3つのサイズクラスに分けられる。 砂粒は 2.0 ～ 0.05 mm、シルトは 0.05 ～ 0.002 mm、粘土は 0.002 mm 未満の範囲にある。 粘土の粒子は砂の粒子の千倍以上も小さいことがあります。 この大きさの違いは、母岩の種類と風化の度合いによるところが大きい。 砂の粒子は一般に風化が進んでいない一次鉱物である。 一方、粘土粒子は、一次鉱物が風化してできた二次鉱物である。 風化が進むと、土の粒子は分解して小さくなる。
Textural Triangle
Soil textureは、土壌中の砂、シルト、または粘土の相対割合のことである。 土質区分は、これらの相対的な割合に基づいて土壌をグループ化したものである。 最も細かいテクスチャーの土壌は粘土土壌と呼ばれ、最も粗いテクスチャーの土壌は砂と呼ばれる。 しかし、砂、シルト、粘土が比較的均一に混ざり合い、それぞれの特性を発揮する土壌をロームと呼ぶ。 ロームには、どの土質が多く含まれているかによって種類が分かれる。 土に含まれる粘土、シルト、砂の割合がわかっている場合（主に実験室分析による）、テクスチャトライアングルを使って土壌のテクスチャクラスを決定することができます。
図15. テクスチャーの三角形 テクスチャトライアングルは、様々な種類の土壌における砂、シルト、粘土の相対的な割合を記述している
。 http://soils.usda.gov/technical/manual/print_version/complete.html
マウイ島の土壌の主な質感クラスは表3に示されている。 表3に記載されている各質量区分は、細かい質感の土壌を構成しています。 このように、土壌調査によると、マウイ島の土壌の90％以上が細粒状であることがわかる。 これは、ハワイのほとんどの土壌の母材が玄武岩であることが大きな要因である。 玄武岩はきめの細かい岩石なので、風化してきめの細かい土壌になるのです。 粘土の相対的な量は、土壌の中で非常に重要である
Table 3. マウイ島土壌の主なテクスチャクラス
| テクスチャクラス |
主なテクスチャに含まれるマウイ島土壌のパーセンテージ 8965> |
|
Silty clay |
44% |
|
Silty clay loam |
23% |
|
Silty loam |
11% |
|
Loam |
10% |
5% |
土の質感三角形と質感分類についてもっと知りたい方はこちら。 下のノースカロライナ州立大学のアニメーションをクリックしてください。
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soiltexture.swf
Importance of Clay and Other Particles of Similar Size
Clay particles and other particles of similar size is important components of a soil. 砂の粒子を大量に含む土壌と、粘土のような非常に小さな粒子を大量に含む土壌とでは、根本的な違いがある。 その違いとは、表面積である。 同じ質量の粘土の表面積は、同じ質量の砂の表面積の1000倍以上である。 たとえば、6角形の立方体があったとします。 この立方体が砂粒を表している。 この1つの立方体を100個に分割すると、100個の粘土粒子に相当します。 この100個の立方体は、それぞれ6つの面を持っています。 つまり、大きな立方体を分割することで、より多くの面を露出させたことになります。 したがって、小さな立方体の表面積の合計は、1つの立方体の表面積よりはるかに大きくなります。
この概念をさらに掘り下げるには、次のノースカロライナ州立大学のリンクをクリックして、簡単なアニメーションをご覧ください。
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soilgeo.swf
この表面積の増大は、土壌粒子が栄養素（カルシウム、カリウム、マグネシウム、リン酸など）や水分を保持し、植物が取り込めるように供給する場所を多く提供するため、栄養管理において重要な意味を持ちます
Types of very small particles within the Soil
- マウイの土壌で最もよく見られる粘土鉱物は層状ケイ酸塩粘土、またはフィロケイ酸と呼ばれているものです。 層状ケイ酸塩には、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、バーミキュライトなど、さまざまな種類があります。 層状ケイ酸塩の種類は、後述するように大きく異なります。
さまざまな層状ケイ酸塩粘土鉱物についての詳細は、以下のリンクをクリックし、「フィロケイ酸塩の部屋」までスクロールしてください：
http://www.soils.wisc.edu/virtual_museum/silicates.html
- 火山灰から発展したハワイ州の火山性土にはアロフェン、芋ゴライト、フェリハイドなどの非晶質鉱物が見られる場合があります。 これらの鉱物は、ケイ酸塩粘土と同様に、非常に高い表面積を持っています。
- 酸化アルミニウムと鉄は、熱帯地方の風化の進んだ土壌で典型的に見られる。 粘土鉱物が激しく風化されると、ケイ酸塩粘土の構造が変化する。 特に、ケイ酸塩粘土はシリカを失う。 土の中に残るのは、アルミニウムと鉄の酸化物である。 酸化アルミニウムの一例であるギブサイトは、灰色がかった白っぽい色をしている。
酸化物の性質
- 酸化物はかなり安定で、さらなる風化に対して抵抗力がある。
- 酸化物は糊のように作用して、他の土の粒子をつなぎ合わせることができます。
- 酸化物は、リンなどの栄養分を結びつけることができる。
- 酸化物は陰イオン交換容量（AEC）が高い。
- 腐植は有機物の一部で、ほとんど分解されずに土壌に残っているものである。 腐植は小さな粒子で構成され、非常に大きな表面積を持っています。 この粒子は、栄養分を保持、供給し、水を保持する能力が非常に高い。
土壌構造
土壌構造とは、土壌粒子がグループ化されて配置されていることである。 これらのグループは、ペッドまたはアグリゲートと呼ばれ、多くの場合、特定の土壌の地平線の中に見られる特徴的な形状を形成している。 例えば、粒状の土粒子は表層土に特徴的である。
土壌の凝集は、土壌の作業性の重要な指標である。 よく凝集している土壌は、”良好な土壌傾斜 “を有すると言われている。 様々な種類の土壌構造を表4.
表4.に示す。 土壌における土壌構造の種類
出典：日本土壌肥料工業会 http://www.cst.cmich.edu/users/Franc1M/esc334/lectures/physical.htm
土壌の凝集体
一般に、非常に小さな粒子だけが凝集体を形成し、その中には珪酸塩粘土、火山灰鉱物、有機物、酸化物などが含まれている。 8965>
土壌の凝集のメカニズム
- 土壌微生物はセメント剤として作用する物質を排泄し、土壌粒子同士を結合させる。
- 菌類は菌糸と呼ばれるフィラメントを土中に伸ばし、土の粒子を結びつけている。
- また、根は土壌中に糖を排泄し、鉱物を結合するのに役立つ。
- 酸化物も接着剤として作用し、粒子を結合する。 この凝集プロセスは、多くの高度風化熱帯土壌に非常によく見られ、特にハワイに多い。
- 最後に、土壌粒子は、髪の毛と風船の間の引力のように、静電気力によって自然に互いに引き合うことがある。
凝集安定
安定した土壌凝集は、生産的な土壌の非常に貴重な特性である。 しかし、土壌凝集の安定性は、土壌中に存在する鉱物の種類に大きく依存する。 ある種の粘土鉱物は非常に安定した凝集体を形成するが、他の粘土鉱物は弱い凝集体を形成し、非常に簡単に崩れてしまうのである。
- 風化の進んだケイ酸塩粘土、酸化物、非晶質の火山性物質が最も安定した凝集体を形成する傾向がある。 これらの材料に有機物が存在すると、安定した凝集体の形成が改善される。 栄養管理では、よく凝集した鉱物は水はけがよく、かなり作業しやすいので、凝集体の安定性は重要である。
- これに対し、モンモリロナイトのような風化の少ないケイ酸塩粘土は、弱い凝集体を形成する。 珪酸塩粘土の中には、収縮膨潤能を持つものがあると言われている。 これは、湿潤時に土壌鉱物が膨張、つまり膨潤するため、土が粘着性になり、排水性が悪くなることを意味する。 また、乾燥すると収縮し、ひび割れを生じます。 珪酸塩粘土の格子構造の構成が、収縮膨張係数を決定する。 マウイ島には収縮膨張の可能性のある土壌はありませんが、モロカイ島にはこのような土壌があるかもしれません。
土壌粘土の化学に関する簡単な議論は、次のリンクをクリックしてください。