Datsuryu sekko niyoru arukari dojo kairyo to antei shokuryo seisan no jissen

Title Sub Title Author Publisher Publication year Jtitle. Abstract. Notes Genre URL. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org). 脱硫石膏によるアルカリ土壌改良と安定食糧生産の実践 松本, 聡(Matsumoto, Satoshi) 千, 小乙(Chon, Soru) 慶應義塾大学産業研究所 KEO discussion paper. G : 『アジア地域における経済および環境の相互依存と環境保全に関する学際的研究』 (KEO discussion paper. G : "Inter-disciplinary studies for sustainable development in Asian countries"). No.G-147 はじめにアルカリ土壌とは土壌反応がpH8.5以上、土壌の交換性塩基のうちナトリウムの占める割 合が15%以上の土壌を指し、塩類土壌の一種類である。世界の乾燥地、半乾燥地に一般的に認め られる土壌であるが、実用的な土壌改良が見つからないままにされてきた問題の大きい土壌であ る。アルカリ土壌が塩類土壌の一種でありながら塩類土壌と区別される理由はその植物の生育環 境への反応が塩類土壌とは著しく異なる点とその改良の方法がきわめて困難な点にある。すなわ ち、土壌のpHが8.5以下の通常の塩類土壌では耐塩性の植物を中心に植物の繁茂は見られるが、ア ルカリ土壌では土地からほとんどの植物が消失し、土地が裸地化するほど植生への影響は大きい ということと、通常の塩類土壌では排水・除塩処置によりその改良は比較的容易であるのに対し て、アルカリ土壌では後述するように土壌の透水性がきわめて悪く、潅水などの処置ではその土 壌改良がほとんど進まない点にある。中国には東北部から中西部にかけてアルカリ土壌または塩 類アルカリ土壌が広く分布し、その面積は32万km 2に達すると推定されているが、これら中国の アルカリ土壌のなかでもとくに中国東北部に分布する土壌は元来非常に肥沃な黒色草原土壌(USD Aの土壌分類ではモリソルと呼ばれる)の土壌表層部にアルカリ土壌が十数センチメートルにわた って堆積していることが明らかなり、作物の生育が悪く、荒地状態に放置されている。経済成長 率の高い中国ではあるが、同時に人口増加率も依然として高い同国にあって、食糧の自給自足は 重要な国策であることに変わりはない。そればかりではない。図1に示すように、世界の優良農地 は今や全陸域のll%にしかない状況で、増加し続ける地球の人口を維持していくための新たな食糧 生産地の拡大は世界的にみても重要な意味をもっている。このように食糧生産の今後を見通した 背景から考えても、本来肥沃な土地であったこの地のアルカリ土壌を改良し、新たな食糧生産基 地を形成することは、中国だけに止まらず世界的にもきわめて大きな意義を有していると考える 。ところで、アルカリ土壌の改良の基本的概念は二十数年前にオーストラリアで開発されていた 。にも拘わらず、世界の多くのアルカリ土壌に実用規模で適用されてこなかった理由の一つはア ルカリ土壌に対する改良資材の主体をなす石膏(硫酸カルシウム)を大量に、安価でどのように入手 するかという市場経済に基づくところがきわめて大きかったと考えられる。すなわち、上述のよ うに世界の優良農地は確かにきわめて少ない状況にはあるが、土壌改良資材以外に需要量の大き い石膏をアルカリ土壌改良資材として、世界の食糧生産農地を拡大するために大量に使用しなけ ればならないほど、世界の食糧の需要供給は現在も逼迫した状態にはないと見るのが市場経済の 原理であろう。このようにみると、アルカリ土壌改良によって安定な食糧生産基盤を達成するこ との現時点での意義はそれほど大きくはないと見られるが、実際そうであろうか。筆者は本プロ ジェクトで得られた石膏資材の生産方法ならびにそれを用いて行ったアルカリ土壌改良の意義は 単に不良土壌改良による食糧生産地の拡大に止まらない地球規模の環境修復に繋がる大きな意義 を有していると考える。以下には、このような意義も随所に取り入れて述べてみたいと思う。 表紙上部に"日本学術振興会未来開拓学術研究推進事業複合領域「アジア地域の環境保全」"の表 示あり Technical Report http://koara.lib.keio.ac.jp/xoonips/modules/xoonips/detail.php?koara_id=AA12113622-000001470001.

脱 硫石 膏 によ る アルカ リ土壌 改 良 と安定 食糧 生産 の実践. 松 千. No.G-147. 本. 聰 小. 乙. 学 振 未 来WG. 3-24.

脱硫 石 膏 に よ るアル カ リ土壌改 良 と安 定食糧 生 産 の実践 秋 田県立大学 ・生物資源科学部. 松 本. 聰. 東京大学大学院農学生命科学研究科. 千. 乙. 小. は じめ に ア ル カ リ 土 壌 と は 土 壌 反 応 がpH8.5以. 上 、 土 壌 の 交 換 性 塩 基 の うち ナ トリ ウ ム の 占 め. る 割 合 が15%以 上 の 土 壌 を指 し、塩 類 土 壌 の 一 種 類 で あ る。 世 界 の 乾 燥 地 、半 乾 燥 地 に 一 般 的 に 認 め られ る 土 壌 で あ る が 、実用 的 な土壌 改 良 が見つ か らない ま まに され て きた 問 題 の 大 き い 土 壌 で あ る 。 ア ル カ リ 土 壌 が 塩 類 土 壌 の 一 種 で あ りな が ら塩 類 土 壌 と 区 別 され る理 由 は そ の 植 物 の 生 育 環 境 へ の 反 応 が 塩 類 土 壌 とは 著 し く異 な る点 とそ の 改 良 の 方 法 が き わ め て 困 難 な 点 に あ る 。す な わ ち 、土 壌 のpHが8.5以. 下の通 常 の塩 類 土壌 で は. 耐 塩 性 の 植 物 を 中 心 に 植 物 の 繁 茂 は 見 られ る が 、 ア ル カ リ土 壌 で は 土 地 か ら ほ と ん ど の 植 物 が 消 失 し、 土 地 が 裸 地 化 す る ほ ど植 生 へ の 影 響 は 大 き い とい う こ と と、 通 常 の 塩 類 土 壌 で は 排 水 ・除 塩 処 置 に よ り そ の 改 良 は 比 較 的 容 易 で あ る の に 対 し て 、 ア ル カ リ 土 壌 で は 後 述 す る よ う に 土 壌 の 透 水 性 が き わ め て 悪 く、 潅 水 な ど の 処 置 で は そ の 土 壌 改 良 が ほ と ん ど進 ま な い 点 に あ る 。 中 国 に は 東 北 部 か ら 中 西 部 に か け て ア ル カ リ土 壌 ま た は 塩 類 ア ル カ リ 土 壌 が 広 く分 布 し 、 そ の 面 積 は32万km. 2に 達 す る と推 定 さ れ て い る が 、 こ れ ら 中 国 の ア ル カ リ 土 壌 の な か. で も と く に 中 国 東 北 部 に 分 布 す る 土 壌 は 元 来 非 常 に 肥 沃 な 黒 色 草 原 土 壌(USDAの 分 類 で は モ リ ソル と 呼 ば れ る)の. 土壌. 土 壌 表 層 部 に ア ル カ リ 土 壌 が 十 数 セ ン チ メ ー トル に わ. た っ て 堆 積 し て い る こ と が 明 ら か な り、作 物 の 生 育 が 悪 く 、荒 地 状 態 に 放 置 され て い る 。 経 済 成 長 率 の 高 い 中 国 で は あ る が 、 同 時 に 人 口増 加 率 も依 然 と して 高 い 同 国 に あ っ て 、 食 糧 の 自 給 自 足 は 重 要 な 国 策 で あ る こ と に 変 わ りは な い 。 そ れ ば か り で は な い 。 図1に 示 す よ う に 、 世 界 の 優 良 農 地 は 今 や 全 陸 域 のll%に. し か な い 状 況 で 、 増 加 し続 け る 地 球. の 人 口 を維 持 して い くた め の 新 た な 食 糧 生 産 地 の 拡 大 は 世 界 的 に み て も重 要 な 意 味 を も っ て い る 。 こ の よ う に 食 糧 生 産 の 今 後 を 見 通 し た 背 景 か ら考 え て も 、 本 来 肥 沃 な 土 地 で あ っ た こ の 地 の ア ル カ リ土 壌 を 改 良 し 、 新 た な 食 糧 生 産 基 地 を 形 成 す る こ と は 、 中 国 だ け に 止 ま らず 世 界 的 に も き わ め て 大 き な 意 義 を 有 し て い る と 考 え る 。 と こ ろ で 、 ア ル カ リ土 壌 の 改 良 の 基 本 的 概 念 は 二 十 数 年 前 に オ ー ス ト ラ リ ア で 開 発 さ れ て い た 。 に も拘 わ らず 、 世 界 の 多 くの ア ル カ リ土 壌 に 実 用 規 模 で 適 用 され て こ な か っ た 理 由 の 一 つ は ア ル カ リ 土 壌 に 対 す る 改 良 資 材 の 主 体 を な す 石 膏(硫. 酸 カ ル シ ウ ム)を. 大 量 に 、 安 価 で ど の よ う に 入 手 す る か とい う市 場 経 済 に 基 づ く と こ ろ が き わ め て 大 き か っ た と 考 え られ る 。 す な わ ち 、 上 述 の よ う に 世 界 の 優 良 農 地 は 確 か に き わ め て 少 な い 状 況 に は あ る が 、土 壌 改 良 資 材 以 外 に 需 要 量 の 大 き い 石 膏 を ア ル カ リ土 壌 改 良 資 材 と し て 、. 1.

世界 の食 糧 生産 農 地 を拡大 す るた め に大 量 に使用 しな けれ ば な らない ほ ど、世 界 の食糧 の需 要供 給 は現 在 も逼 迫 した状 態 に はない と見 るの が市場 経 済の原 理 で あ ろ う。 この よ うにみ る と、 アル カ リ土壌 改 良に よ って安定 な食 糧 生産 基盤 を達 成 す る こ との現 時点 で の意 義 はそれ ほ ど大 き くはな い と見 られ るが、実 際 そ うで あ ろ うか 。筆 者 は本 プ ロジェ ク トで得 られ た石 膏 資材 の 生産方 法 な らび にそれ を用 いて行 った アル カ リ土壌 改 良の意 義 は単 に不 良土壌 改 良 に よる食糧 生産 地 の拡 大 に止 ま らな い地球 規模 の環境修 復 に繋 が る大 きな 意義 を有 してい る と考 える。以 下 に は 、 この よ うな意義 も随所 に取 り入 れ て述 べ てみ た い と思 う。 1.塩. 類 土 壌 の 生 成 とそ の 分 布. 塩 類 土壌 の生 成 に は水 、塩 類 お よび気 候 が 決定 的 な生成 因子 とな ってい るの で 、土： 壌 の 母 材(土. 壌 を 構 成 し て い る 無 機 材 料 の こ と で 、 主 と し て 岩 石 を 指 す)に. 関 係 な く出 現. す る こ と が で き る 。 こ こ で い う塩 類 と は 主 と し て 岩 石 中 に 含 ま れ て い る ナ ト リ ウ ム 、 カ リウ ム ・ カ ル シ ウ ム 、 マ グネ シ ウム の塩 基 類 が 塩 化 物 、 硫 酸 塩 、 炭 酸 塩 、 重 炭 酸 塩 な ど の 塩 と な っ て 存 在 し て い る 状 態 を 塩 類 と一 般 に 呼 ん で い る 。 地 球 上 の 陸 域 に 分 布 す る 塩 類 土 壌 は 降 水 量 の 少 な い 乾 燥 地 、 半 乾 燥 地 に お い て 、 こ れ ら の 塩 類 が 雨 で 洗 脱(溶 脱)さ れ る割 合 が 少 な い た め に 土 層 の 浅 い 部 分 や 表 層 土 に 集 積 して 起 る 土 壌 で あ る。 しか し、 塩 類 土 壌 の 地 球 上 で の 実 際 の 分 布 は ，季 節 の あ る 時 期 に 限 っ て 出 現 す る地 域 的 な 分 布 も あ っ て ・ 塩 類 土 壌 の 分 布 面 積 を 固 定 し て 集 計 す る こ と に は 困 難 さ を 伴 う。 し た が っ て 、 以 下 に は ど の よ うな種 類 の 塩 類 土壌 が 地 球 上 の ど の 地 域 に 存 在 す るか を 概 観 す る。. 1.1. 塩 類 土壊 の種 類 と定義. 世界 の恒 常 的 な塩類 土壌 の分布 を示 せ ば、図2の. ご と くで あ る。塩 類 土壌 は通 常 の作 物. の生育 に対 して悪影 響 を及 ぼす ほ どの 可溶性 塩類 を含 有す る土壌 を一 般 に塩類 土壌 と呼 んでい る。 こ こで ，通 常 の作物 とい ってい るの は植 物 に は元来 塩類 に対 して抵 抗性 を有 し， 塩類 濃 度 が高 くて も生 育 に は何 ら支 障 を来 た さな い耐塩 性 の植 物や ，塩 類 が あ る程 度含 まれ て い ない と正常 な 生育 を行 わ ない好 塩性 の植 物 が あ って， これ らの植物 か ら品 種 改 良 され た作物 は概 して塩 類 濃度 の影響 を あま り大 き く受 けない性 質 を有 してい て ， これ らの耐塩 性 また は好塩 性 作物 と多 くの非 耐塩性 作 物 とを ともに論 ず る と塩 類 土壌 の 実際 的 な分類 が非 常 に複 雑 に な り， 実用化 しに くい か らで あ る。 USDA(ア Conductivity， Capacity，. メ リ カ 合 衆 国 農 務 省)は dS/m)， cmol(+)/kg. お よ び 土 壌 のpHか. 土 壌 の 交 換 性 ナ soil)に. 土 壌 の 水 飽 和 溶 液 の 電 気 伝 導 度(EC. ト リ ウ ム の 陽 イ オ ン 交 換 座(CEC. 占 め る 割 合(ESP. ら 塩 類 土 壌 を 表1の. ， Exchangeable. ，Cation Sodium. Electric Exchange Percentage). よ うに 分 類 して い る。. 一 方 ， ロ シ アや 東 ヨー ロ ッパ の 土 壌 分 類 で は塩 類 十 壌 に対 して 上 記 の 分 類 とは 別 の 呼 称 が 従 来 用 い られ て い る 。 す な わ ち ， 炭 酸 ナ ト リ ウ ム 含 量 が 少 な く ， 土 壌 の ア ル カ リ反 応 が 弱 い 土 壌 で ・ 可 溶 性 塩 類 と して ナ ト リウ ム ， カ ル シ ウ ム ， マ グネ シ ウ ム な どの 塩 化. 2.

物 ， お よ び 硫 酸 塩 を 含 む 土 壌 を ソ ロ ン チ ャ ッ ク(solonchak)土 壌 に ほ ぼ 対 応 し て い る 。 ま た.炭. 壌 と 呼 び ， 表1の. 塩性 土. 酸 ナ トリ ウ ム を多 量 に 含 み ， ア ル カ リ反 応 が 強 い 土 壌. で ， 下 層 土 が し ば し ば 柱 状 構 造 を 量 す る 土 壌 は ソ ロ ネ ッ ツ(solonets)土. 壌 と 呼 び ， 表1. の ア ル カ リ 土 壌 ま た は ア ル カ リ ー塩 性 土 壌 に 対 応 し て い る 。. 1.2. 塩 類 土壊 の生成 と分布. 塩類 土壌 は乾燥 地 または半 乾燥 地 に主 として分布 し，そ の生成 は降水 量 よ りも蒸 発散 量 が凌 駕 す る地 域で ，塩 基 の供 給 量 が多 く， 何 らか の理 由で地 下水位 が 高 くな った とこ ろ に通 常 出現 す る。 先 に述 べ た よ うに，水 可溶 性塩 類 が 土壌 に大 量 に集 積 す るには， 雨 で 洗脱 され る機 会 が少 な い こ とが必須 条件 で ある。 図3は 乾燥 地 域 と湿潤 地 域 にお け る水 の収 支 の例 を示 した もの で、Aは 乾燥 地 域 を、Bは 湿 潤地 域 の例 をそれ ぞれ示 して い る。 図 中，黒 色部 を示 した部 分 は降水 量 が蒸 散発 量 を上 回 る期 間 を示 してお り， 湿潤 地 域 で は年 間 の大半 が， 逆 に乾燥 地 域 で は年 間の ご く限 られ た時期 に限 ってそ れ ぞれ 降水 量 が 蒸 発 量 を凌 駕 してい る。す な わ ち， この よ うな時 期 で の土壌 の水 分状 態 は湿 潤状 態 に あ って ，土壌 中の水溶 性 成 分 は土層 の上 層部 位 か ら下 層部位 に洗脱 ざれ る時期 に あ り，逆 に 白色 の部 分 は激 しい蒸発 散力 で土壌 中の水 分 は下層 か ら上 層 に向 けて 強い フラ ックス (流れ)が. 生 じて い る とい え る。. 一方 ，乾燥 地域 の気 温 の特徴 は 日中の気 温 と夜 間の気 温 との差(日 較差)が300C以 上 に もな り， 熱膨 張率 の 異な る鉱物 か ら構 成 され て い る岩 石 は強 い物 理 的風 化 を受 け，長 年月 の 問 には土壌 が細 かな粉 態 を呈 す るまで にな っ てい る。水 の影 響 をあ ま り受 け る こ とがな い これ らの土壌 には アル カ リ金属(土 ナ トリウム 、 カ リウム)、. 壌 中で一般 的 に認 め られ る元 素 でい えば ，. アル カ リ土類 金属 族(土. えば 、カル シ ウム 、マ グネ シウム)を. 壌 中で 一般 的 に認 め られ る元素 で い. 主体 とす る塩 基類 がそ の まま遊 離 の塩類 とな って 土. 壌 に保 持 され てい る。 乾燥 地 あ るい は半乾 燥地 で 土壌 の表 層 部位 に塩 類 が集積 し，塩 類 土壌 を生成 す る よ う にな るの は上 記で 述べ た水 収支 と土壌 中に大 量 の塩類 が存 在 す る状況 に加 えて ，塩 類 が 水 で上 層 に運搬 され るた めで あ る。 この現 象 は通 常 の乾燥 地 の水 分状 態 で は起 らない 。 塩類 土壌 が生成 され るに は大 量 の水 が 乾燥 地 に導入 され る よ うな人為 的 また は地 形的 な 条件 が必 要 で あ る。 人 為的 な水 の導 入 はい うまで もな く乾燥 地 にお け るかん がい を意 味 し，地形 的 な要 因 として は窪地 の よ うな 凹面 の地 形 に周 囲 の地 形 か らか ら雨水 ，河川 水 ， か んが い水 が浸透 ・集 水 して， 凹地 に停 滞す る場合 で あ る。 いずれ の場 合 も下層土 の あ る部 分 に水 が停 滞水 とな って一 次地 下水 を形 成 し， そ の部位 か ら水 の毛 管 上昇 に よ って 水溶性 塩 類 が表層 土 に運搬 集積 し，塩 類 土壌 と して発達 す る。 この よ うに，塩類 土 壌 の 生成 は一 次地 下水 の 形成 と水 に よ る塩 類 の運 搬 とを常 に伴 うので，塩 類 十壌 は乾燥 地 で は恒 常的 に存 在す る とい うよ りも，遷 移 的 に 出現 す る土壌 とみ るのが 実際 的 であ る 。 図 4に は地 下水位 と塩 集 積 の関係 を示 した。. 3.

1.3. ア ル カ リ 土 壌 の 生 成 機 構 ・性 質 と 中 国 に お け る そ の 分 布. ア ル カ リ土 壌 は 土 壌 コ ロ イ ド(主 と し て 土 壌 の 粘 土 と腐 植)が 長 期 間Na2CO， また は NaHCO3を 主 成 分 と す る 地 下 水 と接 触 す る 過 程 で 生 成 さ れ る も の で ， そ の 概 略 を 示 せ ば 図5の. ま た はNa2CO3の. 生 成 は岩 石 が 風 化 され る際 に 放. 出 さ れ た ナ ト リ ウ ム イ オ ン が 加 水 分 解 を 受 け てNaOHと. な り， 空 気 中 ま た は 土 壌 中 の. CO2を. よ うで あ る 。地 下 水 中 のNaHCO，. 吸 収 す る こ と に よ り も た ら さ れ る 。 土 壌 コ ロ イ ド表 面 で 起 る イ オ ン 吸 着 が ナ ト リ. ウ ム イ オ ン で に よ っ て ほ ぼ 独 占 的 に 占 め ら れ る と ， 土 壌 コ ロ イ ド粒 子 は 分 散 し た 状 態 に な り， こ の 状 態 で 乾 燥 過 程 に 入 る と そ の ま ま の 形 で 凝 集 す る の で ， 土 壌 は き わ め て 緻 密 な 構 造 と な っ て 固 化 す る 。 そ し て 、 土 壌 の 硬 度 は 著 し く上 昇 し ， つ る は し で 土 層 を 破 壊 し よ う と し て も 破 砕 が 困 難 な ぐ ら い ま で 固 化 が 進 行 す る 。 ナ ト リ ウ ム コ ロ イ ドが 凝 集 し て で き た 土 層 は ナ ト リ ッ ク(natric)土. 層 と称 じ ら れ ， 作 物 は も ち ろ ん 雑 草 す ら も 生 育 は. ほ とん ど で き な い 状 態 とな り、 植 物 の 培 地 と して も っ と も劣 悪 な 土 壌 とな る。 お よ そ 塩 類 土 壌 の な か で ， ア ル カ リ 土 壌 を 除 く塩 類 土 壌 は 塩 類 濃 度 の 高 く な い 水 に よ っ て 土 壌 を リー チ ン グ し ， 除 塩 す る こ と は そ れ ほ ど 困 難 で は な い が ， ア ル カ リ 土 壌 は 緻 密 なnatric 土 層 の 存 在 で リ ー チ ン グ は ま っ た く で き ず ，水 に よ る 除 塩 効 果 は ほ と ん ど 期 待 で き な い 。 中 国 に お け る ア ル カ リ土 壌 の 分 布 は 内 蒙 古 白 治 区 、 吉 林 省 ， 黒 竜 江 省 ， 遼 寧 省 、 新 彊 維 吾 爾 自 治 区 、 河 北 省 ， 陝 西 省 ， 青 海 省 の 乾 燥 地 ， 半 乾 燥 地 広 く 分 布 し ， と く に 北 緯40 度 以 北 の 中 国 東 北 部 ， 北 部 に 集 中 的 に 存 在 し て お り， そ の 面 積 は10万km2を. 下 らな い と. 推 定 さ れ て い る 。こ れ ら の 広 大 な ア ル カ リ 土 壌 を 土 壌 改 良 す る こ と は 中 国 の 食 糧 生 産 上 ， き わ め て 大 き な 意 義 を 有 し て い る が ， 上 述 した よ うに そ の 改 良 が き わ め て 困 難 で あ る た め ・ 現 在 は ま っ た く と い っ て い い ほ ど 手 が 付 け ら れ な い 。 表2お 土 壌(非. ア ル カ リ 土 壌)と. よ び3に. は通常 の塩 類. ア ル カ リ土 壌 の 土 壌 分 析 結 果 を そ れ ぞ れ 示 し た 。 こ れ ら の 表. か ら明 らか な よ うに 塩 類 土 壌 を 構 成 す る塩 の種 類 に よ っ て 土 壌 反 応 非 常 に 異 な る こ とが 示 され てい る。. 1.4. 中 国 ・東 北 部 お よ び モ ン ゴ ル 草 原 に お け る ア ル カ リ 土 壌 生 成 の 特 徴. 世 界 に 分 布 す る 土 壌 の 種 類 の う ち 、農 耕 地 土 壌 と し て 使 用 さ れ て い る も っ と も 肥 沃 な 土 壌 の 一 つ に 黒 色 草 原 土 壌(ア (Mollisol)と. メ リ カ 農 務 省 の 土 壌 分 類(SoilTaxonomy)で. は モ リ ソル. い う)が あ り 、 北 半 球 に は 東 欧 、ウ ク ラ イ ナ 、 モ ン ゴ ル 草 原 、 中 国 東 北 部 、. ア メ リカ 合 衆 国 中 央 平 原 と中緯 度 付 近 を ほ ぼ 帯 状 に 分 布 し、何 れ も半 乾 燥 地 帯 に あ る。 以 下 に は 、中 国 ・東 北 部 の 栽 培 農 業 の 変 遷 と 地 下 水 位 の 変 動 か ら こ の 地 域 に お け る ア ル カ リ土 壌 の 発 生 機 構 の 推 定 を 行 っ た 。 中 国 ・東 北 部 の モ リ ソル 地 帯 は 現 在 も 中 国 の 重 要 な 畑 作 地 帯 を 形 成 し て い る が 、 な だ らか な 丘 陵 地 帯 が 発 達 した こ の 地 域 の 低 地 を 中心 に急 速 に ア ル カ リ土 壌 の 生 成 が進 ん で い る こ と が 中 国 ・土 壌 研 究 所 の 研 究 者 に よ っ て 明 ら か に さ れ て い る 。 元 来 、 こ の 地 域 は コ ム ギ ・コ ウ リ ャ ン 、ア ワ 、ダ イ ズ な ど の 畑 作 物 の 栽 培 が 主 流 で あ っ た が 、こ こ 十 数 年 来 ト ウ モ ロ コ シ の 作 付 け が 進 展 し 、現 在 で は 東 北 部 の 畑 作 の80%強. 4. は トウモ ロ コ シ の 栽 培 が.

占 め る よ う に な っ た 。 ト ウ モ ロ コ シ は 草 丈(植 体 量)も. 物 体 の 長 さ)は. 大 き く 、バ イ オ マ ス(植. 物. 大 き い こ と か ら 、 子 実 の 他 に 、茎 葉 は 飼 料 や 燃 料 と し て 中 国 で は よ く 利 用 さ れ 、. ま た 最 近 で は 、高 度 経 済 成 長 の も と で 肉 の 消 費 が 進 み 、政 府 は 補 助 金 を 付 け て 飼 料 作 物 と し て の トウ モ ロ コ シ 作 付 け の 奨 励 を 行 っ た こ と も あ っ て 、ト ウ モ ロ コ シ 栽 培 が さ ら に 助 長 さ れ た 。 しか し 、ト ウ モ ロ コ シ は そ の 初 期 生 育 か ら 栄 養 成 長 期 に か け て 水 消 費 量 が 大 き く 、大 量 の 灌 漑 水 に よ る 水 分 補 給 が 必 要 で 、そ の た め 河 川 か ら 遠 く 離 れ る こ と が 多 い 丘 陵 地 帯 で は 地 下 水 の 汲 み 上 げ に よ る 潅 水 が 頻 繁 に 行 わ れ て い る。 中 国 東 北 部 に お け る地 下 水 位 の 変 化 を 井 戸 水 の 水 位 か ら推 定 し た 農 村 開 発 庁 の 報 告 に 依 れ ば 、 都 市 域 、農 村 域 を 問 わ ず 、20年. 間 に 地 下 水 の 水 位 が 著 し く低 下 し て い る こ と を 指 摘 し て い る 。 一 方 、潅 水 さ. れ た 地 上 部 で は 、ト ウ モ ロ コ シ に 消 費 さ れ る 以 外 の 過 剰 水 は 丘 陵 斜 面 を 流 下 し て 、低 地 に 集 ま り 、低 地 で の 一 時 的 な 地 下 水 位 の 上 昇 が 発 生 す る 。 こ の 際 、斜 面 を 流 下 す る 水 の 中 に は 、 同 時 に 、土 壌 中 で も っ と も 可 動 しや す い ナ ト リ ウ ム イ オ ン が 溶 出 さ れ 、低 地 に 流 去 水 と 共 に 集 積 す る 。こ の よ う に 、低 地 で 湿 潤 に な っ た 土 壌 で の ナ ト リ ウ ム イ オ ン 組 成 は 次 第 に 高 ま り 、上 記1.3で. 述 べ た ア ル カ リ土 壌 が 生 成 しや す い 条 件 が で き る と 考 え ら れ る 。. 同 様 の 現 象 が モ ン ゴ ル の 草 原 地 帯 の モ リソル 地 帯 で も認 め られ て い る。 そ こで は か っ て 夏 季 に は1mを. 越 え る 草 種 で 平 原 は 覆 わ れ て い た と い わ れ て い る が(第. 二 次大 戦 中 に. こ の 草 原 を 視 察 し た 人 に よ る 私 信)、 現 在 で は 土=壌荒 廃 が 進 行 し て 、草 原 の 植 生 退 化 が 著 し い 。モ ン ゴ ル の 草 原 も な だ ら か な 丘 陵 が 続 く が 、気 温 が 低 い た め に 畑 作 は 行 わ れ て い な い 。 し か し 、人 口 増 加 に 伴 う 家 畜 飼 育 頭 数 の 増 加 に よ り 、放 牧 が 過 密 化 し 、 そ の た め 斜 面 の 裸 地 化 が 進 み 、.ヒ 記 と同様 の 機 構 で 土 壌 の ア ル カ リ化 が 進 行 した もの と考 え られ る 。. 2.脱 硫 石 膏 に よ るアル カ リ土壌 の改 良の試 み 中国 はエネ ル ギー の70%を 石 炭 に依存 す る とい う石炭 工 ネル ギー 依存 国 で あ る。 しか も， 中国石 炭 に は硫黄 成分 が高 いた めに 、石 炭燃 焼 が もた らすSO2の 大 気 汚染 な らび に 酸 性 雨 とい った環 境 問題 が懸 念 され て い て， 食糧 の 自給 問題 と ともに 中国 が抱 え る21 世 紀 に向 けての重 要 な課題 にな りつ つ あ る。 中国に お け る石 炭燃 焼 に基 づ く環境 汚 染対 策 は， 現段 階 で は簡 易脱 硫 な ど比 較 的経 済負担 の 少 ない方 策 です らも， 付加価 値 が 見い' だ され ない と う理 由で ほ とん ど普及 してい ない。 一方 ，我 が 国で は火 力発 電所 な どの脱 硫 装置 か ら副 産物 と して製造 され る脱 硫石 膏 は アル カ リ土壌 の改 良資材 と して， 干拓 地の塩 類 土壌 で適 応 試験 され， 好成 績 をあげ て き た実 績 が あ り， ま た， オー ス トラ リアで はアル カ リ土壌 の 改 良方 法 と して，硫 酸 カル シ ウム(石 膏)に. よる改 良法 が確 立 され た技術 として広 く用 い られ てい る。 そ こで ，我 が. 国 にお け る石 膏 の農 業改 良 資材 と して の技術 を通 して，石 炭 燃焼 時 に得 られ る脱 硫 石膏 の 中国で の アル カ リ土壌 へ の適用 を近 い将来 実用 化 す る こ とを念 頭 に，改 良 困難 を極 め るアル カ リ土 壌 の改 良 を脱 硫石 膏施 用 に よる試験 を実施 し， そ の 改 良の可能 性 を探 ろ う と した。. 5.

2.1. 硫 酸 カ ル シ ウ ム と ア ル カ リ土 壌 の 反 応. 土 壌 コ ロ イ ドの カ チ オ ン 吸 着 特 性 は 強 い 順 にCa>Mg>K>Naで. あ る こ と は よ く知 ら. れ て い る 。 し た が っ て ， ア ル カ リ 土 壌 に カ ル シ ウ ム 資 材 を 施 用 す れ ば ， 土 壌 コ ロ イ ドに 吸 着 され て い た ナ トリ ウ ム は 順 次 カ ル シ ウ ム と置 換 反 応 を起 こ しな が ら， 土 壌 コ ロイ ド の 表 面 は 次 第 に カ ル シ ウ ム イ オ ン に 置 き換 わ る こ と が 予 想 され る。 ま た ， 土 壌 中 で の こ の よ うな 置 換 反 応 は 急 激 な 反 応 で は な く徐 々 に 行 な わ れ る こ とが 考 え られ る。 他 方 ， 土 壌 の イ オ ン 吸 着 座 か ら離 れ た ナ ト リ ウ ム は カ ル シ ウ ム 資 材 を 構 成 す る 陰 イ オ ン と 結 合 し て 塩 を 形 成 し ， リrチ. ン グ を 続 行 す れ ば ， 水 に 溶 解 し て い ず れ は 土 壌 か ら消 失 す る 。 た. だ し， この よ うな 置 換 反 応 は施 用 す る 改 良 資材 の イ オ ン濃 度 が 吸 着 され て い るイ オ ン濃 度 よ り も高 い とき に進 行 す る の で ， あ る程 度 以 上 の 改 良 資 材 を加 え な い と実 際 の 置 換 反 応 は 見 られ な い 。 土 壌 の イ オ ン 交 換 座 が ナ ト リ ウ ム イ オ ン か ら カ ル シ ウ ム イ オ ン で 置 換 さ れ る と ， 土 壌 の カ ル シ ウ ム コ ロイ ドは 大 き な 分 散 性 を 示 さ ず ， 透 水 性 を 有 す る と と も に ， 土 壌 反 応 が 強 い ア ル カ リ性 か ら 中 性 な い し は 弱 ア ル カ リ性 に 転 じ る 。 ま た ， カ ル シ ウ ム コ ロ イ ドの 乾 燥 過 程 で は 粘 土 に 膨 潤 性 が 生 じ る た め ， 土 層 に 亀 裂 が 発 達 し ， 土 壌 構 造 を 生 成 す る よ う に な る の で ， 土 壌 の 脱 塩 効 果 が 著 し く進 行 す る 。 以 上 に 述 べ て き た こ とか らす れ ば ， ア ル カ リ土 壌 改 良 資 材 は カル シ ウ ム 資 材 で あ れ ば 硫 酸 カ ル シ ウ ム に 限 ら な い で 入 手 しや す い も の で あ れ ば ど の よ う な 形 態 で も 可 能 で あ る よ う に 考 え ら れ る 。 硫 酸 カ ル シ ウ ム が と く に 改 良 資 材 と し て 用 い られ る 最 大 の 理 由 は 実 際 の 利 用 に 際 し て 要 求 さ れ る 改 良 資 材 の 溶 解 度 に あ る と 考 え られ る 。 仮 に ， 溶 解 度 が 高 い カ ル シ ウ ム 資 材 が 用 い ら れ る と ， 置 換 反 応 そ の も の に 本 質 的 な 変 化 は な く と も ， リー・ チ ン グ の 過 程 で つ ね に 溶 脱 さ れ る 結 果 ， 土 壌 中 の カ ル シ ウ ム 資 材 濃 度 が 低 下 し， 置 換 友 応 が 円 滑 に 進 行 で き な く な る こ とが 考 え られ る。 硫 酸 カ ル シ ウ ム は この 点 ， 水 に 難 溶 性 で あ る た め ， 比 較 的 緩 慢 に進 む 置 換 反 応 に 対 して ， つ ね に あ る一 定 の カ ル シ ウ ム 濃 度 を 土 壌 中 に 維 持 し て い る こ と が 可 能 で あ る 。 図6に. は 硫 酸 カル シ ウ ム に よ る 土 壌 改 良 の 過. 程 の 概 念 図 を 示 した 。. 2.2. 脱 硫 石 膏 に よ る 中 国 ア ル カ リ土 壌 に 対 す る小 規 模 試 験 の 実 際. 石 膏 資 材 を 用 い た ア ル カ リ土 壌 の 改 良 は 上 述 した よ う に， 各 方 面 で 適 用 は 試 み られ て き た が ， ア ル カ リ土 壌 の 有 す る 固 有 の 地 域 特 性 が あ る の で ， そ の 効 果 は 対 象 とす る 土 壌 試 料 を 用 い て 検 討 す る こ と が 実 際 的 で あ る 。 そ こ で ， 中 国 ・瀋 陽 市 郊 外 の 康 平 県 に 分 布 す る ア ル カ リ 土 壌 地 域 で 小 規 模 な 試 験 圃 場 を 設 定 し 、脱 硫 石 膏 の 施 用 効 果 をpH矯 ESPな. らび に トウモ ロ コ シ の 収 量 調 査 か ら検 討 した 。. 試 験 圃 場 の 作 土(土. 壌 の 表 層 か ら深 さ15cmの. に 対 し て 、 重 量 比 で ，0，0.5，1.00，2.00%と ち ，2日. 正効 果 、. 部 位 を こ こ で は 作 土 と し た)の. な る よ う に 脱 硫 石 膏 を 加 え ， よ く攪 拌 し た の. 間 放 置 し た 。 放 置 後 ， 作 土 の 一 部 を 採 取 し ， 土 壌 ：蒸 留 水=1：5に. 蒸 留 水 を 加 え ，5時. 総重 量. 間 振 盪 後 ， ガ ラ ス 電 極 法 に よ り土=壌懸 濁 液 のpHを. な る よ うに. 、ま た 酢 酸 ア ン モ. ニ ウム 溶 液 を 用 い て 、 置 換 浸 出 され るナ ト リ ウム イ オ ン濃 度 を 原 子 吸 光 分 光 光 度 法 に よ. 6.

り測 定 し 、吸 着 全 陽 イ オ ン 量 に 対 す る ナ ト リ ウ ム イ オ ン 量 の 占 め る 割 合 を 算 出 し た を 表5に. 示 し た ・ 表 か ら 明 ら か な よ う に 、脱 硫 石 膏 施 用 に よ るpH矯. の 低 下 は0.5%添. 。結 果. 正 効 果 な ら び にESP. 加 で す で に 認 め ら れ 、 同 時 に 矯 正 効 果 を 生 む 反 応 速 度 は 遅 く と も48時. 間 後 に は 現 わ れ る とい う きわ め て 迅 速 な 反 応 で あ る こ と を示 した 。 次 い で 、こ の 圃 場 を 用 い て ト ウ モ ロ コ シ の 播 種 を 行 い 、そ の 生 育 な ら び に 収 量 調 査 を 行 な っ た 。 対 照 区(脱 硫 石 膏 無 施 用 で 、も と の ア ル カ リ 土 壌 プ ロ ッ トの こ と)は ほ と ん ど 収 量 が 認 め られ な か っ た の に 対 し て 、1%以. 上 の 添 加 区 で は 最 大 の 収 量 を 示 し 、 トウ モ ロ コ 加 施 用 が 妥 当 で あ る と判 断 さ れ た 。. シ 収 量 か ら 見 れ ば1%添. 2.3. 脱 硫 石 膏 施 用 に よ る本 格 的 な 大 型 試 験 圃 場 で の 試 験 結 果. 小 規 模 試 験 結 果 が 良 好 で あ っ た か ら と い っ て 、そ の ま ま そ の 施 用 技 術 が 大 型 の 実 用 規 模 の 圃 場 に 適 用 で き る か 否 か ρ 判 定 は 別 に 行 わ な け れ ば な ら な い 。す な わ ち 、別 に 大 型 圃 場 試 験 を 行 っ て 、実 用 規 模 で は じ め て 問 題 と な る 点 を 明 ら か に し な け れ ば な ら な い 。何 故 な ら ば 、 小 規 模 試 験 で は 、例 え ば 脱 硫 石 膏 の 土 壌 へ の 撹 拌 一 つ を と っ て み て も 、圃 場 面 積 が 小 さ い だ け に 、ア ル カ リ 土 壌 と 脱 硫 石 膏 の 混 合 が ほ ぼ 完 璧 に 行 う こ と が で き る. 。 また 、 こ の よ う な 小 規 模 試 験 で は 、対 象 と す る 面 積 の 土 壌 が す べ て 均 一 な ア ル カ リ性 の 強 さ を. 示 す こ と が 普 通 で あ る 。 し か し、数 ヘ ク タ ー ル の 圃 場 を 対 象 に す る 場 合 に は 、改 良 資 材 で あ る 脱 硫 石 膏 と ア ル カ リ土 壌 と の 撹 拌 は トラ ク タ ー な ど の 機 械 撹 拌 に よ っ て 行 わ る 。そ の た め に 、脱 硫 石 膏 が 十 分 に ア ル カ リ土 壌 と 接 触 す る こ と が 難 しい こ と の 他 に 、ア ル カ リ 十 壌 の 不 均 一 な 分 布 状 態 とア ル カ リ性 の 強 さ が 場 所 に よ っ て 異 な るな どの 理 由 で 一 定 量 の 脱 硫 石 膏 を 施 用 し て も 、反 応 が 不 十 分 で 、な お も ア ル カ リ性 部 分 が 土 壌 に 存 在 す る 箇 所 も 出 現 す る 可 能 性 は 十 分 に あ る 。ま た 、大 型 圃 場 に な れ ば 、そ の 面 積 の な か に は 、ア ル カ リ 性 の 弱 い ・ あ る い は ア ル カ リ性 を 示 さ な い 部 分 が 当 然 含 ま れ る 。 そ れ は 、既 述 の よ う に ア ル カ リ土 壌 の 出 現 は 大 面 積 一 様 に 現 わ れ る も の で は な く 、パ ッ チ 状 に 出 現 し 、き わ め て 不 均 一 な 出 現 の 仕 方 を す る か ら で あ る 。 し た が っ て 、実 際 の 圃 場 を 想 定 して ア ル カ リ 土 壌 を 改 良 す る た め の 脱 硫 石 膏 施 月」 量 の 決 定 は 大 型 圃 場 を対 象 に した 施 用 試 験 を 行 っ た か ら と い っ て ・す ぐ に 下 せ る も の で は な い 。 重 要 な こ と は 、そ の 地 域 の ア ル カ リ 土 壌 の 分 布 と 強 さ の 把 握 を こ の よ う な 大 型 圃 場 試 験 を 繰 り返 す こ と に よ っ て 、 施 用 量 の 確 か さ の デ ー タ を集 積 す る こ とに あ る 。 2ヘ ク タ ー ル の 大 型. 「ア ル カ リ 土 壌 」 の 圃 場(「. ア ル カ リ 土 壌 」 と した の は 、大 規 模 圃. 場 で は す べ て が 均 一 な ア ル カ リ土 壌 に な っ て い な い 可 能 性 が あ る こ と を 表 現 す る た め) に 対 し て 、脱 硫 石 膏 の 施 用 割 合 を 重 量 比1%で を 地 上100メ. 行 っ た トウモ ロ コ シ 畑 の 収 穫 直 前 の 様 子. ー トル か ら 撮 影 し た 。そ の 結 果 、圃 場 の 中 央 部 に 白 色 の 部 分 が 残 存 し て お り 、. こ の 部 分 で の トウモ ロ コ シ の 生 育 は 著 し く生 育 が 悪 い こ とが わ か っ た. 。こ の 部 分 は 、圃 場 の ア ル カ リ土 壌 の 部 分 が施 用 濃 度 で は 不 十 分 な た め に起 っ た 未 改 良 部 分 で あ る こ と を示 し て お り・こ う し た 新 た な 知 見 は 上 記 の 小 規 模 試 験 圃 場 で は 検 知 さ れ な い も の で あ る. 。し. た が っ て ・こ の 部 分 は 未 改 良 部 分 と して 記 録 し て お け ば 、翌 年 の 作 付 け 開 始 に 当 た っ て こ. 7.

の部 分だ けに付加 的 に改 良資材 の投 入 を図れ ば、大 型 圃場全 体 の改 良が効 率的 に行 な う こ とが 出来 る。こ うした未 改 良部 分 の検 知 は空 中写 真 に依 らな く とも、収穫 前 に 圃場 の踏 査 を行 な えば、容 易 に検 知 で き る。 3.脱. 硫 石膏 以外 のアル カ リ土壌 改 良 資材 に関す る最 近 の動 向. 本稿 で述べ た 内容 の もっ ども重 要 な部分 は脱硫 石 膏 資材 の アル カ リ土壌 改 良が一 つ に は大 気 汚染 物 質 で あ る二 酸化 硫 黄 をカル シ ウム資材 に よ って 除去す る こ とに あ り、も う 一方 で そ の反 応 生成 物 をアル カ リ土壌 の改 良資材 と して用 い 、安 定 な食糧 増産 に役 立 っ とい う一石 二 鳥 を狙 った こ とに あ る。アル カ リ土壌 改良 資材 と して の石 膏 の利 用 が従 来 ， 本 格 的 なアル カ リ土壌 地 帯 で今 一つ 大 きな 普及 が見 られ な い最大 の理 由は既 述 した よ う に、石 膏 資材 そ の もの の価 格 が高価 で あ るた めに 、大 量 に必 要 とす る土壌 改 良 には供 給 が 追 いっ か な い とい う経 済性 に あ った。 その上 、脱 硫石 膏 の生 産 が主 と して都 市域 で行 な われ るの に対 して、アル カ リ土 壌 改 良の 需 要 は農村 域 で あ るた めに輸 送 コス トも改 良資 材価 格 に付加 され る。そ の た めに、農村 地域 で脱硫 石 膏 に代 替す る改 良 資材 が生 産で きな い か とい う要求 に対 して検 討 され てい る ものに 、バ イ オ ブ リケ ッ トと称 され る製 品 が試 作 され て い る。 バ イ オブ リケ ッ トは石 炭 粉末 に石灰 を混合 し、 さ らに トウモ ロ コシの茎 葉 部 を粉 砕 した もの を助 燃材 として加 えた農村 域 で容 易 に製造 で きる燃料 で あ る 。バ イ オ ブ リケ ッ トは燃 料 として使 用 す る と、二 酸化硫 黄 の発 生 は少 な く、さ らにそ の灰 は 土壌 改 良材 と して使用 で きるの で 、今後 大 い に検 討 され るべ き製 品 であ ろ う。 …方 、アル カ リ土 壌 、とくに アル カ リ塩 類土壌 中に は元来 、カル シ ウム(石 灰)も 同時 に 多量 に存在 して い て、脱硫 石 膏 に よ る土壌 改 良は土 壌 中の石 灰 量 を増加 させ 、そ のた め に土壌 の物 理性 、 とくに土壌 の硬 度 を増 加 させ るため に、作 物 の生 育 に は好 ま しくな い とい う土 ： 壌環 境 上 の 問題 と、十 壌 中 に石灰 が過剰 に存 在 す る と作物 の ミネ ラル 吸 収 に ア ンバ ラ ンスが生 じ作 物 の栄養 吸 収 の点 か らも問題 が ある とい う植 物 栄養 学上 の 問題 か ら、 脱 硫石 膏 を使 用 せず にイ オ ウ単体 を加 え る方 法 が近年 検討 され る よ うにな った 。 イ オ ウ 単体 を土壌 に加 える方 法 では 、元 素イ オ ウはその ま まで は溶 解 しない の で 、元 素 状イ オ ウを基質(微 生物 が生 育す る際 、エ ネル ギー源 を得 る物 質)と して用 い る独 立 栄養細 菌(無 機 物 を直 接基 質 と して用 い る細 菌)で. あ るイ オ ウバ クテ リア(イ. オ ウ細 菌)を. 土壌 中に. 増殖 させ 、それ らが元素状 イ オ ウを酸化 して 、硫酸 を生成 す る働 きを利 用 して土壌 中に石 膏 をつ くる とい う方 法 で あ る。しか し、独 立栄養 細 菌で あ るイ オ ウバ クテ リア を用 い る こ とは同 時 に、土壌 中で本 菌が 増殖 で きる環境 条件 とくに土=壌中の水 分 、酸 素濃 度 な どが重 要 に関係 して くるので 、安 定 な増殖 を得 る環境 条件 を圃場 レベ ル で見 つ け 出す 技 術 が急 務 であ る。. お わ りに. アル カ リ土壌 はそ の成 因か ら して、不 適切 な栽 培 を継続 して い る と次第 にそ の被 害地 域 が拡 大す る とい う、言 わば伝 染性 を有す る問題 土壌 で あ る。これ まで に述 べ て きた こ と. 8.

か らす れ ば 、ア ル カ リ 土 壌 の 実 用 規 模 の 改 良 策 は 確 立 に 向 け て 大 き く 前 進 し た と い え よ う 。 し か し 、不 適 切 な 栽 培 条 件 が 改 善 さ れ な い 限 り 、ア ル カ リ土 壌 へ の 後 退 は 容 易 に 起 り 、 再 度 ア ル カ リ土 壌 改 良 を 実 施 しな けれ ば な らな い 状 態 に な る と、 以 前 よ りも 多 量 の 外 的 資 材 が 入 っ て い た り 、 土 壌 微 生 物 環 境 も 変 化 し て い た りす る こ と か ら 、 改 良 は 一一 段 と困 難 さ を 伴 い 事 実 上 、土 壌 荒 廃 を 起 こ し た 土 壌 と し て 永 遠 に 放 棄 し な け れ ば な ら な い 事 態 す ら考 え て お か な け れ ば な ら な い 。 こ の 点 、塩 類 土 壌 の リ ー チ ン グ に よ る 改 良 の よ う に 、 あ る 程 度 の 反 復 が 可 能 で あ る 土 壌 改 良 と は 自ず と 異 な っ て い る こ と に 注 意 し な け れ ば な ら な い 。す な わ ち 、一 旦 発 生 し た ア ル カ リ 土 壌 地 帯 で は 、 ま ず そ の も っ と も 大 き い 誘 導 因 子 で あ る 地 下 水 位 を 下 げ る 緊 急 施 工 を 先 ず 優 先 させ 、然 る 後 、ア ル カ リ土 壌 改 良 に 着 手 す べ き で あ る と考 え る。. 文 献 依 田 直 監 修(1983)：. 「ト リ レ ン マ へ の 挑 戦 」 ， 究 会 ，pp.270，. 日 本 上 壌 肥 料 学 会 編(1991)： U.S.. Soil. Survey. Soil. Survey. Staff(1983). Keys p.141. Staff(1951) the. 日新 聞 社. 『塩 集 積 土 壌. No.6， U.S.. 毎. と 農 業 』 ，p.204，. to Soil. U.. S.. QSoil. and. Survey. 博 友 社. Taxonomy. Dept.. Estimation Soils，. 『 ト リ レ ン マ へ の 挑 戦 』 ， 地 球 問 題 研. QTechnical. Monographs，. Agriculture Mapping. of. Salts. Manuals，p.425，. ゲ ラ シ ー モ フ ， グ ラ ゾ ー ス カ ヤ 著 ， 菅 野 一 郎 ら 訳(1961). U.. and. S.. Dept.. Alkali. on. Agriculture. 『土 壌 地 理 学 の 基 礎(上)』. p.411， 築 地 書 店 松本. 聰(1993)：. 『植 物 細 胞 工 学 』 ，5，430-438. 松本. 聰(1988)：. 『地 理 学 評 論 』 ，61A，. 松本. 聰(1988)：. 『科 学 』 ，58，pp.618-623. 松本. 聰(1986)：. 『国 際 農 林 業 協 力 』 ，9，pp.92-102. 王. 遒 辛 ら(199D：. pp」55-169. 『中 国 塩 漬 土 』 ，p.573， 科 学 技 術 社. (英 文 要 約 付 、中 国 語). 農 林 水 産 省 農 産 園 芸 局 農 産 課 ・ 日 本 土 壌 肥 料 学 会 監 修(199D 態 と 対 策 』(新 訂 版)， Sharma，. M.. L.(1971)：. Physical. treated with Bresler.. E.， at al.(1982)：. and. 土 壌 保 全 調 査 事 業 全 国 協 議 会 編 ，p.295. physico-chemical. gypsum. Saline. 『Springer-Verlag』. and. ： 『日 本 の 耕 地 土=壌 の 実. QAust.， Sodic ， p.236. 9. changes J.. inthe. Soil Res.. profile ofasodic. soil. 9， pp.73-82. soils， Principles-Dynamics-Modeling. ，. ，.

1. 2. 3. 4. 5. 6. ?. 8. 9. 10. 14. [=]問 題 な し(下 の数1墹題なしの占める船}[rr-rLl!1土壌深度不 足 匚=コ 乾燥 地 醗翻 排 水不良 嬲 無機 質過 多 膨 巍 永久凍土 1.欧 州 2.中 米 3.北 米 4.南 ア ジア 図1世. 5.ア フ リカ 6.南 米 7.オ ー ス トラ リア州 8.東 南ア ジア. 9.北 ア ジア， 中央ア ジア 10.全世 界. 界 の 土 壌 資 源 地 域 分布 図. 10.

、 丶. の. ボ 響 療. +o. . ・ 就 .. ｰo. 鯵. ・ー. .ψ'み. 難箏 遍. 1飃2ao. b. づ. 驪 ソ ロ ン チ ャ ッ ク(塩 類 土 壌)●oa ■飄 ソ ロ ネ ッ ツ(ア ル カ リ土 壌). 図2世 界の恒常的な塩類土壌の分布 (ゲラシーモフ ・グラーゾフスカヤ： 土壌地理学の基礎か ら作成). 1 1.

㎜鋤 柵鋤 珈⋮. ( ∈≡と山﹂oユ. ● ：降 水 量(P)，. ○ ：可 能 蒸 発 水 量(Ep). (Ep)：A∼Mは4月. ∼3月 で 各 月 名 を順 に 示 す 。. 図：3乾燥地域と温潤地域の水収支. 12. ﹃. 78. ﹁. 19. 7﹁. ﹂当. 鳥 取 市(日 本). ㎜. 冊s。. 砿 鳰 蕪 際. ラ ン)sB：. ﹁ .. ﹁ ヤ 一. 77. ﹁. 19. ⋮ 田. 魂. 一. 76. マ. 19. 一. A： シ ャ ブ ー ル(イ. 秤⋮. ㎜陥. 瀟. ⋮. 〒 A. ㎝珈柵 鋤鋤㎜. ( ∈ ∈と凵﹂〇二. B.

土 壌 塩 類 濃 度 EC(mS/cm) 50. 100. 150. T. 200. 7. ユ 80. 80. 匕_L一. ↓ 」L.」. 一 一…. カル シ ウ 厶 濃 度. 140. ヱ_ 巳一__.慕_厂 0. 50. ナ トリウ ム ・カル シ. たい てい の 作 物. が起こらない土驩 嚢. 80 100. 120 140. Eテ. 燕 息_。.諜黒 ・100. 150. (鵬〃.水 抽麗. 200. タ. 度 の 眼 界 値(4mS/cm) 三z_. 地下水位. 図4地 下水位 と塩集積の様相. 13. 8 一 ■. 期/. ナ トリウ 厶 濃 度. 60. 砂. 一 一一. 7熊. 幽 丁 =-土 壌 塩 類 濃 度. 120. 40. 、. 欝ウ 燦 鷂矮芦. 20. ・＼. 1000100200 300400. 6瀦. / ㎏丶 、ー !. /. 凵H. / `＼. r_. 羇6・. ▼. ＼＼. 40. ＼、. /. ，ノ. ノ. 郎 丿安 瓜. 20. 0. 1 6. ゆ. 32・ 趨4・. 5101520. 0. ，7. T. 2﹁. 0. 土 壌 塩 類濃 度 EC(mS/cm) 4. 土壌塩類 濃度 EC(mS/cm). 0. ≡三 三 ↓。.， 一1 10. 20. 30. 欝ウ 燦 縦灘. 40.

幽. 一 十NaCO. ，. 一ぜ 譱 顰 嬲 Na+Na+. 土 壌 コ ロイ ド. ナ トリウム コロイ ドの生成 図5ア. OO. 膕. コロイ ドの分散. 敏密なnatric層 の形成. ル カ リ土 壌 の 生 成 概 念 図. 砺呼. 戀+一 彩 鐃 敏 密 なnatric層. の形成. 大亀裂の生成. 鸚. 小亀裂の生成 ●. 図6ア. ルカ リ土壌の改良概念. 14. 団粒 構造.

一α. 称 S・il). 1ア ル カ リ 土 壌(alkali s・il) の 1ア ル カ リ ー塩 性 土 壌(saline-alkali. 1塩 ヒ 性 土 壌(saline. 名. soiD. 上. 下. 4dS/m以 4dS/m以. 上. 4dS/m以. 電気伝導度(EC). 表1塩 類土壊の分類. 8.5以. 8.5以. 8.5以. pH. 上. 上. 下. 15以 上. 15以 上. 15以 下. ESP(驚).

7.9鹽. 7.7. ?.9. 55-90 90-100 100-150. 0.09 0.09 0.05 0.01. 89.0 69.0 66.0 70.7 0.45. 0.30. 0.2?. 0.20. 0.22. 56.4. 40.Q. 30.0. 28.2. 224.0. C1一. 15.6. 17.7. 19.9. 17.4. 53.Q. cmol/kg. SO42-. 一①. 45 3.9 1.9. 10.6 10.4 9.0. 31-5? 57-80 80-100. TSS(全. 可 溶 性 塩 ， Total. Salts)イ. 6.9. 10.4. 17-31. Soluble. 9.9. z. 103. o 2.一17. ㊥. TSS. 20.9. pH. io. s. (㎝). 土層 の深 さ. 表3ア. 2.0. 3.3. 40. 3.8. 3.8. 3.5. HCO， ，. オ ン濃 度 は1：5(土. 1.5. 20. 26. 1.9. 2.1. 21.9. CO3Z. ル カ リ土 壊(Alkali. 壌 ：水)抽. 1.1. 2.1. 3.3. 49. 5.3. 8.4. Cl-. 出で求めた。. Q.2. 0.4. 0.4. 0.6. ｩ.9. 3.6. 24.6. 20.9. 14.6. 13.9. 29.'1. soil. Ca2`+・. o.a7. o.Zo. o.to. 0.oz. 0.03. 0.02. soil. Ca2+. 面の塩類 組成. .cmol/kg. SO4z. Solonchak)断. TSS(全 可溶性塩 ，Total Soluble Salts：)イ オン漉 叟は1：5(土 壌 ：水)抽 出 で求めた.. 8.3. 32-55. 0.04. 171.1. CO32一 '. 8.1. (9/㎏》. TSS. s。1。nchak)断面 の塩類繊 3. 〇 一32. pH. 層. 類 土鼠(Haplic 一. (㎝). 土 層の深 さ. 叢2塩 口皿. 0 C. 0.09. 0.19. 0.15. 007. 0.04. o.07. ㎏2+. 30.2. 29.8. 28.0. 30.0. 34.9. ㎏2+. 9.9. 17.5. 10.5. 19.4. 18.9. 38.7. Na+十K+. 302. 30.6. 29.?. 30.5. 19Q.0. Na}十K+. 2ｩ.9. 42.9. 50.1. 70.4. 60.3. 78.9. (駕). ，ESP 、. 10.9. 9.5. 10.6. 10.5. 12.8. α). ESP.

Soil Amelioration. of Alakline. from. Soils Distributed. Desulfurization. Process. and. Satoshi. (Faculty of Bioresource. in Northeast Stable. of China. Increase. in Food. Using. by Gypsum. Production. MATSUMOTO. Science, Akita Prefectural. University, 010 - 0195,. Akita City, Japan) and So-Ul. (Graduate. School of Agriculture. CHUN. and Life Sciences, University of Tokyo, 113 - 8657,. Bunkyo-ku,. Key Words: Northeast. Soil amelioration,. Alkaline. soils,. Tokyo, Japan). Gypsum. from desulfurization. process. , Sulfur. nutrient,. of China, Food production. Summary. We propose. here a concrete. distributed vegetation. in the Northeast. effective. of China.. aeration,. restricted. corrosion. of root surface,. are important. water. Relief is also often important, of depressions.. Alkalinization. of exchangeable chemical. horizon. formed. to beyond. A nitric. horizon. by clay and humus coatings. that more than 50,000 revealed. by the recent contribute. these suffered To reclaim. carbonate. 8.5, sometimes. once formed. The total area of the alkaline. would. of soils is characterized. km2 of Mollisol. of alkaline. and. for to. metabolism ,. , long periods. of dry. important. by the sea or saline. is most severe in depressions. or at the edge. of soils with a high percentage. and sodium bicarbonate. alkali. plant. soils . Another. irrigation , and inundation. by the formation. also dominate. , increasing. the. and humus are easily dispersed. reaction , and accumulate. is characterized. distributed. carried. as a nitric. by a very hard pan with prismatic. subsurfac. e. structure. process. to 320 ,000 km2. The very important. in Northeast. out by Japanese. condition. from alkalinization,. alkali soil, a two-step. uptake. support. on the ped surfaces.. to the more desirable. Mollisols. can be attributed. in nutrient. or alkali soils in China reaches. soil surveys. on plant growth. to 9 or 10. Clay particles. under. soils. poorer. effects. alkalinization. or alkaline. soils to a much. in the formation. intensive. because. of alkali. In the same way as soil salinization. factors. from the A to B-horizon. changes. interference. level,. sodium; often sodium. reaction. and eluviated. depth,. high groundwater. for the amelioration. Their adverse. and sodium toxicity.. and warm or hot weather is hydrology:. rooting. practice. Alkalinization. than is the case of salinization.. impaired. factor. and. of China. and Chinese. of self-sufficiency. because. normal Mollisol. from alkalinization. has been. soil scientists . Therefore,. it. for food in China to rehabilitate generally. has been used . The first step process 17. fact. shows high productivity i nvolves. the replacement. ..

of exchangeable sodium with calcium; the second step process is to leach the resulting sodium from the soil. Leaching alone of a calcareous soil on which a crop is growing can reclaim alkali soils , but the process is slow. Of the amendments used to bring about exchangeable sodium replacement with calcium, gypsum (hydrated calcium sulfate). is far and away the most used materials, because. it has the. advantages of being nontoxic to plants, easy to handle, and moderately soluble . However, using gypsum as an amendment material for alkali soils has been barely put into practice in China . The main reason is in the fact that demands for gypsum in China are pressing, and its agricultural utilization as a soil amendment is not common due to the market price. Incidentally,. the acid rain and air pollution originating. combustion. furnaces is one of the serious environmental. from sulfur dioxide. released. from coal. problems in China . Hence, it would be. considered truly a case of killing two birds with one stone if we can produce gypsum from the desulfurization. process of each coal combustion facility at power stations and factories , and use it as an. improvement material for sodic soil. In this report the possibility amelioration. of using the by-product. of alkali soils will be revealed. from the desulfurization. for its possible. desulfurization processing in China.. 18. incentive. process. for the. to the construction. of.

料. 資.

CHAPTER 1O. Distribution and Amelioration of Alkali Soils in Northeast China S. Matsumoto Introduction A lkalinizationof soils has expandedrapidly in many irrigated areas of the world due to man's misuse of the land. Alkalinization changes soils to a much poorer support for vegetation than is the case with salinization. Their adverse effectson plant growth can be attributed to impaired aeration, restricted rooting_depth,interferencein nutrient uptake and plant metabolism, corrosion of root surface,and sodium toxicity.'In the same way as soil salinization, long periods of dry and warm or hot weatherare important factorsin the formation of alkali soils.Another important factor is hydrology: high groundwater level,intensive irrigation, and inundation by the sea or brackish water. Reliefis also often important, becausealkalizationis most severe in depressions or at the edge of depressions. Alkalinizationof soils is characterizedby the formation of soils with a high percentage of exchangeablesodium; often sodium carbonate and sodium bicarbonate also dominate, increasingthe pH to beyond 8.5, often to 9 or 10. Clay particles and humus are easily dispersed and eluviatedfrom the A to B horizon under alkali reaction,and accumulateas a natric subsurfacehorizon. A natric horizon is characterized by a very hard pan with prismatic structure formed by clay and humus coatings on the ped surfaces.2 The total areaof the alkalisoilsin the arid and semi-arid regions of China reaches to 320,000 km2. The very important fact that more than 50,000km2 of Mollisoldistributed. in semi-arid regions of China suffer from alkalinization has been revealed by the recent soil surveys carried out by Japanese and Chinese soil scientists.3 Therefore, it would contribute to the more desirable condition of self sufficiency for food in China to rehabilitate these Mollisols suffering from alkalinization, because normal Mollisol generally shows high productivity. To reclaim alkali soil, a two step process has been used. The first step involves the replacement of exchangeable sodium with calcium; the second step is to leach the resulting sodium from the soil. Leaching alone of a calcareous soil on which a crop is growing can reclaim alkali soils, but the process is slow. Of the amendments used to bring about exchangeable sodium replacement with calcium, gypsum (hydrated calcium sulfate) is far and away the most used material, because it has the advantages of being nontoxic to plants, easy to handle, and moderately soluble. However, using gypsum as an amendment material for alkali soils has been barely put into practice in China. The main reason is that demands for gypsum in China are pressing, and its agricultural utilization as a soil amendment is not common due to the market price. Incidentally, the acid rain and air pollution originating from sulfur dioxide released from coal combustion furnaces is one of the serious environmental problems in China. Hence, it would be considered truly a case of killing two birds with one stone if we can. Proceedingsof the 12th ToyotaConference:Challengeof Plant and AgriculturalSciences to the CrisisofBiosphereon the Earth in the 21st Century,edited by KazuoWatanabe and Atsushi Komamine. 42000 Eurekah.com..

114. Cha. llengeto the Crisisof the Earth's Biospherein the 21st Century 100,000 km2.4 According to the criteria of saline soils,1 the saline soils are classified to three types due to TSS (Total Soluble Salts), pH and ESP (Exchangeable Sodium Percentage) as shown Table 10.1.And Tables 10.2 and 10.3 give the chemical properties of non-alkali soils (Haplic Solonchak) and alkali soils (Alkali Solonchak) distributed in northeast China. The most characteristic difference between non-alkali soil and alkali soil is found in the content of calcium, magnesium, and carbonate and bicarbonate ions in the solution extracted from soil by distilled water. In northeast China, the distribution of alkali or alkali-saline soil is also related to the topographical characteristics of the land; they usually are found in the areas with high groundwater tables, or in low lying ground . These areas are favorable for forming sodium carbonate or bicarbonate, because the sodium ion is more mobile than other cations , and because carbonate and bicarbonate originate from microbial decomposition of the organic matter which predominates in wet locations . Corn cultivation was originally very popular among Chinese farmers because of it produces a large biomass as well as seeds . However, its recent crop cultivation in upland soils of China has been more popular than before. The reason lies in the fact that the consumption of meat in China has been increased largely in the past decade owing to Chinese economic growth, and that corn cultivation has been stimulated by subsidy from the Chinese government . As water consumption of corn cultivation is estimated at 7 to 8 times that of wheat,5 a large amount of irrigation water has applied to cornfields during the vegetative stage in the summer season. The observed data from groundwater levels of wells in the Kangpin district, Liaoning province, which lies in the middle of the corn cultivation area, show that the groundwater level changed from 4 to 12 m in the last eight years.6 The large, rapid declines of groundwater levels are also found in many upland areas not only in northeast China but also in China as a whole; this fact suggests that there are still high possibilities of expanding soil alkalinization.. produce gypsum from the desulfurization process of each coal combustion facility at power stations and factories, and use it as an improvement reagent for sodic soil. In this report, the possibility of using the byproduct from the desulfurization process for amelioration of alkali soil will be examined for its possible incentive to the construction of desulfurization processing in China.. Alkali Soil Formation, Characterization and Its Distribution in China Alkali soil is formed when soil colloidal materials are inundated for a long period with groundwater whose chemical composition is predominantly sodium carbonate or sodium bicarbonate. Fig. 10.1 shows the concept of alkali soil formation. These sodium salts in the groundwater are produced when carbon dioxide in soil or atmosphere is absorbed by sodium hydroxide, which is hydrolyzed from sodium ions. With ionic absorption on the surface of soil colloids, predominantly by sodium ions, soil colloidal materials become dispersed, forming very compact, hard structures of high pH, beyond 9, as they dry. The layer cohered from sodium colloids is called a natric horizon, and will become a soil so undesirable as a medium for plants that almost all of crops even weeds cannot grow at the presence of the horizon. Alkalinization of soils once formed change to much poorer soils for vegetation than the case of salinization because soil condition changes to impaired aeration, restricted rooting depth , interferenceein nutrient uptake and metabolism, corrosion of root surface and sodium toxicity.The existinghard horizon with prismatic structure formed by clay and humus coating on the ped surfaces makes also very difficult to leach excesssalts from soil. Alkali soils distribution in China are found in the arid and semi-arid regions of Inner-Mongolia,Jillian,Heilonjiang,Liaoning, Xinjiang-UygurAutonomous,Heibei,Gansu, Shaanxiand Qinghai provincesand especially the distribution in the northeast and north China of latitude 40 degree north is intensified. And its acreage is estimated more than. 2.

Distribution and AmeliorationofAlkali Soils. Na+ Na+ - -Na. in Northeast. Na+. + NaHCCb N a+. _. _-. _. Na+. Na+ _ _ Na+ Na+ Formation of sadium collid. Soil collid. Fig. 10.1. Concept. Table. 10.1.. pH. Saline soil. >4. <8.5. <15. Alkali soil. <4. >8.5. >15. Saline-. >4. >8.5. >15. alkali. ESP (%). soil. EC: electric exchangeable. conductivity; ESP: sodium percentage.. Reclamation. 000 Formation of the very compact natric horizon. maintenance of hydraulic conductivity by providing a sufficiently high electrolyte concentration in the soil solution to counter the influence of exchangeable sodium. The reason it is necessary to apply a sufficiently high electrolyte concentration is that low salinity water such as rainwater makes clay swell, and swelling clay leads to low impermeability which impedes the leaching salts. Figure 10.2 illustrates the concept of alkali soil amelioration by calcium sulfate. Generally, the higher the electrolyte concentration, the higher the exchangeable sodium fraction at which a relatively high permeability can be maintained.? The electrolyte concentration affects the hydraulic conductivity less when the content of soil water is low.8 According to our laboratory experiments,9 among the amendments used to bring about exchangeable sodium replacement with calcium, gypsum (CaSO4nH2O, hydrated calcium sulfate) is far and away the most effective amendment material.. of saline. EC (dS/M). 115. Oa ° O orymg BOO ~_. Dispersion of collid. of alkali soil formation.. The classification soils. China. of Alkali Soils. The Chemical Composition of Byproducts from Desulfurization. Concept and Principles Reclamation of alkalisoils usually involves a two step process. The first step is replacing exchangeable sodium ions with calcium ions. This calcium may originate from the dissolution of Ca=containing minerals in the soil, such amendments as gypsum and calcium chloride, or irrigation water with calcium ions. A second step involves leaching the resulting sodium salt from the soil. A significant factor in reclaiming alkali soils is the. Processes The most widespread desulfurization process in the developed countries is the wet lime slurry method, whose byproduct is mostly pure gypsum. In the developing countries, on the other hand, a semi-dry process tends to be adopted, owing to its low construction and running costs. However, the byproducts from a semi-dry process contain Ca(OH)2 (calcium hydroxide), CaCO3 (calcium carbonate) and fly ash, as well as gypsum. Among several. 3.

h. 8.3. 7.9. 7.7. 7.9. 32-55. 55-90. 90-100. 100-150. TSS; Total soluble salts; ionic determination was done by water extraction. 0.01. 0.05. 66.0 70.7. 0.09. 0.09. 0.04. C032". .. 30.0. 0.27. in soil: water=1:5. 0.45 56.4. 40.0. 28.2. 0.30. (non-alkali soil). 15.6. 17.7. 19.9. 17.4. 53.0. cmol/kg soil 224.0. CI'. 0.20. 0.22. HC03. of soil profile of HaPlic Solonchak. 69.0. 89.0. 171.1. 8.1. 0-32. TSS 8/k8). pH. 10.2. Salt composition. (cm). Depth. Table. 24.6. 20.9. 14.6. 13.9. 29.1. Ca2+. 30.2. 29.8. 28.0. 30.0. 34.9. Mgz+. 30.2. 30.6. 29.7. 30.5. 190.0. NA+ + K+. 10.9. 9.5. 10.06. 10.5. 12.8. ESP. n. N. Iti N. t0. n. t0. O. +J A. c0. ff. <D n. O. S. n A. '0.

01. 9.9. 10.3. 2-17. 1.9. 10.4. 9.0. 57-80. 80-100. 1.5. 2.0. 2.6. 1.9. 2.1. 21.9. CO;2'. of soil profile. salts; was done by water extraction. 3.9. 10.6. 31-57. TSS; Total soluble ionic determination. 4.5. 10.4. 17-31. 6.9. 20.9. 10.6. TSS. 0-2. pH. Salt composition. (8/kg). 10.3.. (cm). Depth. Table. in soil: water=l:5.. 2.0. 3.3. 4.0. 3.8. 3.8. 3.5. HC03. 1.1. 2.1. 3.3. 4.9. 5.3. 8.4. so42'. 0.2. 0.4. 0.4. 0.6. 0.9. 3.6. cmollkg soil. CI". of Alkali Solonchak. 0.07. 0.20. 0.10. 0.02. 0.03. 0.02. Ca2+. 0.09. 0.19. 0.15. 0.07. 0.04. 0.07. Mgz+. 9.9. 17.5. 10.5. 19.4. 18.9. 38.7. NA* + K*. 20.9. 42.9. 50.1. 70.4. 60.3. 78.9. ESP. V. A. n. A. O h. r+' ?C A M. VJ O N. nr. N. O A N. O. A. N. O. b.

Challengeto the Crisisof the Earth's Biospherein the 21st Century. 118. caSO 4 r,H2. Farmation. ` .^. ~,'V kf >PF^ Yt .++£ °. .,J. RiT T4%: " <. ol+`th+B. hatri horizon. Fig. 10.2. Concept. r. Formationof+very coase cracks. of reclamation. G1t n o um formti~rt,tS .t:.` structure' .. of Alkal i soi is by calcium. semi-dry processes, the byproducts from the ash recovery activation method (ARAM) were examined, because the Japanese government has already installed a working plant at Qingtao City, Shandong province in China. ARAM is the process by which a slurry of the polycrystal substance called Ettringite, which is formed through hot water treatment of a mixture of CaO (calcium oxide), fly ash and gypsum, is sprayed into the flue gas to absorb SO2(sulfur dioxide) as gypsum.10 The chemical properties of byproducts from desulfurization processes are shown in Table 10.4. The byproduct from the wet process is almost pure gypsum, while the byproduct from the semi-dry process includes only 20 wt gypsum and 20 wt % calcium hydroxide, which would increase the pH of the soil. Until now, there have been very few applications of the byproduct from the semi-dry process to the alkali soils in China, because it is considered to be only waste.. The Effect of Byproduct Application from the Semi-Dry Process to Alkali Soil Using soil samples classified as alkali soil (Table 10.5), pot cultivation experiments were conducted. Air dried alkali soils were mixed thoroughly with the byproduct from wet process at levels of 0, 0.1, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7 and 0.9 wt %, and with the byproduct from semi-dry process at the levels of 0, 0 .5, 1.5 and 2.5 wt %, respectively. These eleven mixtures were placed in separate pots (1/5000a; "a" is. 6. . y<' E. sulfate.. Table 10.4.. Chemical properties of the by-products Wet. Semi-dry. process. process. 7.6. 12.6. wt%. wt%. CaSO4. 88. 20. CaSO3(%). 0. 35. ph. equivalent to 100m2, so l /5000a is 0.02 m2.) and wheat grains were sown in the upper layer of each pot. The pot cultivation experiments were undertaken by triple repeat tests in the green house using to the normal cultivation method. After harvesting, wheat grains obtained from each pot were measured by weight; the results are shown in Figures 10.3 and 10.4. The productivity of alkali soil was increased at each level by the addition of the byproduct from wet process; an effect of increasing additive was not recognized. On the other hand, an amelioration effectto alkali soil by byproducts from the semi-dry process was recognized only at the level of 0.5 wt % addition, and addition of byproduct over 0.5 wt % showed much lower productivity of wheat than that of alkali soil. This result seems to be attributable to the fact that the pH level was.

U U. Distribution and AmeliorationofAlkaui. Soils in Northeast. Table 10.5. Chemical Properties of the soil used ph. 9.8. EC(dS/M). 0.84. CEC (cmol(+)/kg soil). 6.5. Exchangeable. cation (cmol(+)/kg. China. 119. -o25 U. ---. 05. soil). 0. Ca. 10.7. Mg. 1.7. K. 1.1. Na. 7.6. ESP (%). 36. 0. Q1. Q3. Q4. Q5. Q7. Q9. vtit %. Fig. 10.3. Effect of calcium sulfate (wet process by product).. EC: electric conductivity; CEC: cationexchangeable capacity; ESP: exchangeable sodium percentage. 3.. 1i. increased with the addition of calcium hydroxide included in the byproducts from the semi-dry process. Therefore, I evaluate that in the case of amelioration of alkali soil by byproducts from the semi-dry process, the maximum addition should be 0.5 wt %. Results of soil analyses after harvesting the wheat are shown in Table 10.6. In the table, data of two 0.5 wt % plots in the pot experiment are given to show the amelioration effect by the byproduct from the semi-dry process, and the lasting effect of the amendment as well. The table gives us the facts that the byproduct from wet process have decreasing effects over time on pH and exchangeable sodium percentage (ESP) of alkali soil, and that the addition of an amount over 0.5 wt % of the byproduct from semidry process has little decrease over time in effects on pH and ESP of alkali soil. The persistence of the amendments increased remarkably over the cultivation period.. ,i. Q5. 1.5. 25. wt %. Fig. 10.4. Effect of byproducts dry process.. from. the semi-. Conclusion The possibility of using the byproduct from desulfurization processes for amelioration of alkali soil is examined, to provide incentivesfor the construction of desulfurization processingfacilitiesin China.It was shown that applying mixtures of 0.5 wt % of the byproduct from semi-dry process,whichtends to be adoptedowingto its low construction and. 7.

0. 0. 0.5. 0.5. control. control. wet. semi-dry. wet. semi-dry. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 1.5. 0.9. 0.5. semi-dry. 2. 0.5. wet. wt(/). Chemical. Process source of Gypsum. 10.6.. 1. No.. Table. analyses. 10.35. 9.55. 10.10. 9.80. 10.37. 10.52. 8.42. 10.12. 5/20. 10.05. 8.03. 8.20. 8.00. 9.60. 9.47. 8.65. 8.10. 8/2. ph. 9.90. 88.05. 832. 7.70. 9.10. 9.20. 5.23. 7.09. 9/24. of soil after. 5.20. 5.45. 6.29. 6.24. 5.18. 4.83. 8.34. 5.15. 5/20. 4.82. 5.72. 4.57. 6.28. 9/24. of wheat. 8.23. 8.49. 8.65. 8.75. 8.22. 9.212. 7.39 8.26. 5.99. 5.16. 8.66. 8.38. 8/2. Ca2+. harvesting. 3.61. 5.34. 3.35. 2.13. 2.40. 2.81. 3.08. 4.60. 5/20. 2.32. 2.99. 1.95. 1.41. 1.69. 2.30. 3.00. 2.59. 8/2. Mg2+. 2.28. 2.47. 1.44. 0.27. 1.74. 2.50. 0.128. 1.99. 9/24. 1997. 0.014. 0.112. 0.056. 0.126. 0.000. 0.030. 0.274. 0.064. 5/20. 0.226. 0.271. 0.346. 0.265. 0.205. 0.727. 0.246. 0.207. 8/2. K+. 0.232. 0.63. 0.219. 0.230. 0.170. 0.336. 1.99. 0.266. 9/24. 1.49. 1.05. 2.50. 2.52. 2.91. 4.36. 0.84. 2.20. 5/20. 0.06. 0.00. 0.86. 0.62. 3.21. 3.48. 0.00. 0.42. 8/2. Na+. 0.17. 0.00. 0.40. 0.00. 2.35. 2.13. 16.7. 0.00. 9/24. 14.5. 8.0. 20.5. 22.6. 27.7. 36.3. 6.7. 11.8. 5/20. 12.2. 0.0. 7.4. 6.4. 29.3. 29.9. 0.0. 3.6. 8/2. ESP(q). 12.9. 0.0. 3.6. 0.0. 25.9. 20.0. 9.72. 0.0. 9/24. A. co. t0 N. fD co. co tr1 A n. (o. 4Q cp. cn. x. N 0.

Distributionand Ameliorationof AlkaliSoilsin Northeast China running costs, to alkali soil have the lioration effect on such soils as the from the wet lime slurry used in countries. However, application to. same amebyproduct developed alkali soils. of more byproduct than 0.5 wt % from the semi-dry process has a deteriorating effect on amelioration, due to the persistent increased pH of the soil.. References 1. Buringh P. Introduction to the Study of Soils in Tropical and Subtropical Regions. Wageningen: Center for Agricultural Publishing and Documentation, 1970:29-44. 2. Tanji KK ed.AgriculturalSalinityAssessment and Management. New York: American Societyof Civil Engineers,1990:410-431. 3. Matsumoto S, Zhao QG, Yang J et al. Soil salinization and its environmental hazard on sustainable agriculture in east Asia and neighboring regions. Global Environment 1998; 1:75-81 4. Wong CL. Saline Soils in China. Xian: Shaanxi Academic Press, 1992:25-50.. 9. 121. 5. Arnon I. Agriculture in Dry Lands, Principles and Practice. Amsterdam: Elsevier, 1992:585-630. 6. Chinese Water and Power Authority . Changes of Groundwater Level in Northeast China. Beijing: Academia Sinica of Agriculture (in Chinese), 1997:15-30. 7. Quirk JP, Schofield RK. The effect of electrolyte concentration on soil permeability. J Soil Sci 1955; 6:163-178 8. Russo D, Bresler E. Effects of mixed Na/ Ca solutions on the hydraulic properties of unsaturated soils. Soil Sci Amer J 1997; 41:713-717 9. Iino F, Aoki M, Nitta Y. Effects of alkali soil amelioration by several kinds of calcium materials. J of the Japan Institute of Energy 1997; 76:119-124 10. Hattori H, Kumagai H, Ishizuka T et al. Ettringite formation through the hot water treatment of mixture of CaO, fly ash and gypsum. Beijing: The 3rd ChinaJapan Sympodium on Cool C-P Chemistry 1990:385-390..