シンポジウム特集

J. Jpn. Soc. Soil Phys.

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土壌の物理性LecturesNo. 138 p.5 ∼ 12 (2018)

土壌中におけるリン酸イオンの収着 · 沈殿現象
南條正巳 1

Phosphate sorption and precipitation in soils
Masami NANZYO1

Abstract: Major chemical forms of inorganic phosphatein Japanese farmland soils are phosphates sorbed by active Al and Fe under oxidizing conditions. Young volcanic
ash soils and granitic soils contain apatite. The apatite reacts with active Al in young volcanic ash soils after gradual formation of active Al. Dividing the Japanese farmland soils into Andosols and lowland soils, phosphate ismainly sorbed by active Al in Andosols whereas by active Fe in lowland soils. A crystalline precipitate of phosphate, vivianite, is formed under reducing conditions inthe submerged lowland paddy field soils although vivianite dissolves and the phosphate is sorbed by active Fe after drainage. Other crystalline phosphates may be formed
only under somewhat special conditions.
Key Words : phosphate mineral, andosol, paddy field soil

相中の濃度は低い．したがって，その固相への収着または沈殿反応の役割は大きい．沈殿反応はリン酸イオンについてもその沈殿に関して溶解度積の原理が成立し，溶液がその沈殿に関して過飽和になると沈殿が生じる．沈殿反応は多くの場合，溶液中から起こる．一方，収着反
応には土壌固相の性質が大きく影響する．活性 Al，Fe（下記参照）に対するリン酸イオンの収着はバリサイト（AlPO4 ・2H2 O）やストレンジャイト（FePO4 ・2H2 O）の沈殿溶解平衡時のリン酸イオン濃度よりさらに低い濃度でも起こる．これに対して，土壌鉱物の中でもスメクタイトやケイ酸鉱物はリン酸イオンをほとんど収着しない．
ここでは土壌中における無機のリン酸イオンの挙動に焦点を当てる．堆厩肥に含まれるリン酸イオンも主に無

1. はじめにリンは生物の必須多量元素の一つで，土壌–生物系において多様な化学形態で存在する（Sims and Sharpley,2005）．動物の骨や歯などではリン酸カルシウムとして機態である．リン酸イオンはアルカリ性の石灰質土壌とも反応するが，わが国の表土は中性 ∼ 酸性であり，省略した．

2. 土壌中に集積したリンの分析法存在する他，生物体内では糖類（イノシトールを含む）や脂肪酸などとのリン酸エステルとして存在する．また，

収着または沈殿状態にあるリンの分析に，様々な方法

生物体内のリン酸イオンは単量体の他に 2 量体，3 量体，が使われている．土壌中の全リン含量の測定には，土壌多量体としても存在しうる（Fig. 1）．

のほぼ全体を溶かすフッ化水素酸（HF）分解法が望ま農耕地には生産物多収のためにリン施肥され，そのリンは土壌成分に保持される割合が高く，その多くが作土に集積しつつある．その主な化学形態は無機態である．
一方，未耕地土壌では農耕地土壌よりリン含量は低いが，その割合を見ると有機態に富む場合が少なくない．
資源としてのリンは地球上での分布が偏っており，モ
ロッコ，フロリダ半島，コラ半島，中国での生産量が多い（Sims and Sharpley, 2005）．経済的に採掘できるリンの量には様々な推定があるが，そのリン資源を使い切る
前に，リンの永続的な循環的利用方法を確立すると共に，水系へのリンの放出を防止する必要がある．
土壌中におけるリン酸イオンは固相に多く存在し，液1 Tohoku University, 468-1 Aramaki Aza Aoba, Aoba-Ku, Sendai 9800845, Japan. Corresponding Author: 南條正巳，東北大学大学院農学系
研究科.
2018 年 1 月 17 日受稿 2018 年 2 月 1 日受理

Fig. 1 土壌およびその関連する環境中におけるリン酸イオンの化学形態．

Chemical forms of phosphates in soil and related environments.

土壌の物理性

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第 138 号(2018)

れる．不溶性鉱物に包埋されているアパタイトなどのたするが，この条件では電子が試料中に 1 µ m 前後拡散すめ，HF 分解法より若干低い値となる土壌もあるが，ほるため，元素マッピングの分解能は SEM の画像情報ほとんど HF 分解法に近い値となる過塩素酸分解法，過塩

どには高まらない．加速電圧を下げると固体表面の画像

素酸分解法とほとんど同様の値となる灼熱後に酸抽出す

情報の分解能は高まるが，元素分析は難しい．

る迅速法，なども便利である（小宮山ら, 2009）．無機態

リン酸塩鉱物が結晶性であれば，X 線回折法（XRD）

リンの化学形態別に測定する方法や作物に吸収されやすは結晶の同定のために極めて効果的である．特に微小い部分を評価する可給態リンの評価法なども開発されて

部 X 線回折法は細砂サイズの結晶集合体部を充分に測きた．溶液化した後のリン酸イオンの定量にはアスコル

定でき，水稲根で生成したビビアナイトの同定に用いた

ビン酸還元モリブデン青法が広く使われている．

（Nanzyo et al., 2010; 2013）．

試料を溶液化せずに元素を検出する方法として固体の活性 Al，Fe への収着生成物ついては，結晶でないた

試料の元素から特性 X 線を発生させ，その X 線を測定

め XRD は使えず，分子内の共有結合の非対称振動に応することにより，元素の種類と含量を測定する方法があ答する赤外線吸収スペクトル法が使われてきた（南條，る．その方法の一つに電子顕微鏡装置と組み合わせるエ1989）．

ネルギー分散型 X 線分析法（EDX）がある．走査電子顕微鏡（SEM）との組み合わせでは，電子線の照射により3. 土壌の母材（火成岩）中のリン酸塩鉱物放出される特性 X 線を測定し，試料の立体的情報と合わせた元素分布の情報が得られる．以下に紹介する測定例

火山灰は空中を通じて，あるいは一旦火山周辺に降では，検出した元素の範囲は鉄までで，検出器が斜め上下した後，泥流として下流側に運搬されて土壌の母材の 1 方向の場合に陰となる部分もあり，注意を要する．

となる．火山灰中の P2 O5 含量は 0.1 ∼ 4.3 g kg−1 程度

定量性を上げるためには試料を平面状に研磨する必要がである．その内，注目すべきリン酸塩鉱物はアパタイト

ある．試料を樹脂に包埋して研磨する方法は土塊や植物［Ca5 (PO4 )3 X, X = F, Cl, OH など］である．

根などの断面情報を得るためにも効果的である．

火山灰中のアパタイトは火山ガラスや石英，長石よSEM-EDX による元素マッピングでは元素の 2 次元分

り比重が大きい．それらの比重の違いを利用してアパ布を表示できる．鉄までの測定では加速電圧を 15 kV とタイトを濃縮した後，SEM-EDX で見つけることがでFig. 2 雲仙普賢岳（垂木台地）の火砕流堆積物細砂重画分（比重 > 2.8）の SEM 像（左上）と P, Ca の元素マップ（下左右）及びアパタイト粒子（a, b, c）の EDX スペクトル（右上）．

Heavy fraction (particle density > 2.8) of fine sand from pyroclastic flow deposit of Mt.
Unzen (Taruki upland). Upper left: SEM image, element maps of P (lower left) and Ca(lower right), and EDX spectra (upper right) of squared areas a, b and c of the SEM image.

解説：土壌中におけるリン酸イオンの収着 · 沈殿現象

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きる（Nanzyo et al., 1997; 2003; Nanzyo and Yamasaki,1998）．その濃縮した粒子を用いてリンとカルシウムの元素マップを作成した．両元素とも検出される粒子または部位はアパタイトの可能性が高い（Fig. 2）．花崗岩は土壌母材として各地に分布し，その中の主要なリン酸塩鉱物もアパタイトである．
アパタイトは中性 ∼ アルカリ性で溶けにくく，酸性側で溶けやすくなる．自然の土壌中に露出したアパタイト
は SEM-EDX で検出可能な範囲において明らかな被覆物等の生成をほとんど伴わず，溶出したリン酸イオンは活性アルミニウムや鉄と反応していく（次節参照）と見られる．
自然の土壌中では起こらないようだが，アパタイト表
面に被覆物ができる場合もある．それはシュウ酸塩との反応である．アパタイトに酸を加えるとその濃度が増す
につれて溶解性が高まる．そこにキレート能を持つクエン酸やシュウ酸を加えると，溶解性はさらに増す．しかし，シュウ酸塩の場合，約 pH 5 以下ではアパタイトの表面にシュウ酸カルシウムの沈殿が形成され，アパタイ

Fig. 3 フロリダとマカテア産アパタイトの 10 mmol L−1
クエン酸塩，10 mmol L−1 シュウ酸塩および 4 ∼ 0 mmol
L−1 塩酸処理における終点 pH と Ca 溶出量の関係．
Relationship between final pH and the amount of Ca dissolved from Florida and Makatea apatite with 10 mmol L−1
oxalate, 10 mmol L−1 citrate, or 4 ∼ 0 mmol L−1 HCl treatment. Vertical bars indicate standard deviation.

トの溶解性が下がる（Fig. 3）（Nanzyo et al., 1999）．

4. 活性アルミニウム，鉄とリン酸イオンの反応
自然の土壌中では，アパタイトから溶出したリン酸イ
オンは土壌中の活性 Al，Fe と反応する．その様子は火山灰土におけるリンを Ca 型，Al 型，Fe 型に区別する
選択溶解法により示すことができる．ここで「型」という表現に沈殿のみでなく収着状態にあるもの，例えば Al
型は活性 Al に収着したリン酸イオンも含む．活性 Al は
アロフェン，イモゴライト，Al-腐植複合体やカオリン鉱物の端面などに含まれ，リン酸イオンと反応する Al である．活性 Fe はゲータイトなどの結晶性の高い鉄鉱物
表面やフェリハイドライトのような結晶性の低い和水酸
化鉄中の Fe である．活性 Al，Fe との反応性は通常の土壌 pH の範囲内（4 ∼ 8 程度）では低 pH 側ほど高い．
リン酸イオンの溶存状態から活性 Al，Fe に収着した状態への変化は赤外線吸収スペクトルで観測できる．そして，ゲータイト表面とリン酸イオンの反応については
リン酸イオンの 2 つの P-O 結合がゲータイト表面の 2 つの Fe に配位した状態にあることで見解が一致している（Nanzyo and Watanabe, 1982）．和水酸化鉄では中性 ∼アルカリ性ではゲータイトの場合に近いと見られるが，酸性側におけるリン酸イオンの状態は非晶質リン酸鉄に近づくように見られる点がゲータイトと異なる（Nanzyo,1986）．活性 Al とリン酸イオンとの反応生成物は多様な状態を含むかもしれない非晶質リン酸アルミニウム類似物質と見られる．通常のリン酸施肥では活性 Al 表面の=Al-OH 基などとリン酸イオンが反応した後の化学変化で部分的かも知れないが沈殿に近い状態に移行する可能性が考えられる（Nanzyo, 1984）．この変化は例えば Fig.

4 のように，赤外線吸収スペクトルで観測できる．水溶Fig. 4 H2 PO−
4 の P-O 伸縮振動領域における赤外線吸収
スペクトル．a：水溶液中，b：Al ゲルに収着後風乾（874mmol kg−1 , pH 4.5），c：同 25 ◦ C 減圧，d：同 100 ◦ C 減圧
条件．

Infrared absorption spectra of H2 PO−
4 in the region of P-O
stretching vibration. a: in water, b: sorbed by Al gel (874mmol kg−1 , pH 4.5) and air drying, c: at 25 degrees C under
reduced pressure, d: at 100 degrees C under reduced pressure.

土壌の物理性

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第 138 号

液中での H2 PO−
4 （リン酸イオンのもつ水素の数は pH により変化し，水素を 2 つ持つ形態は約 pH 2.2 ∼ 7.2 で主(2018)

アブラナ科作物とソバはリン肥沃度の低い黒ボク土中でそれらの根がリン酸肥料に密に絡み付く（リン獲得根となる）は鋭く分裂した吸収帯を示す．この H2 PO−
4 で伸長）．これにより，土壌とリン酸イオンの接触が抑制さは水素 2 つの影響で P-O 伸縮振動が複雑になるためで

れ，リンの利用率が高まる（Nanzyo et al., 2002; 2004b）．

ある．これに対して，アルミナゲルに収着するとリン酸

リン獲得根伸長は土壌のトルオーグリンレベルが 0.1 g

イオンの吸収帯は幅広ではあるが，単純化する方向であP2 O5 kg−1 程度未満で起こる．

る．その吸収帯は非晶質リン酸アルミニウムに近づき，

PO3−
4 はその周囲に Al が結合する正 4 面体に近い状態

5. 水田作土におけるリン酸イオンになると見られる．この状況はアロフェン質粘土に収着したリン酸イオン（Nanzyo, 1988），黒ボク土に施肥の結黒ボク土と低地土ではリン酸イオンを収着する主な土果集積したリン酸イオン（Nanzyo, 1987b）でも同様であ壌成分が異なり，黒ボク土では活性 Al であるのに対しる．火山灰土では Alo は Feo /2 より多い傾向であり，赤て，低地土では活性 Fe である．国内の農地では低地土

外線吸収スペクトルや選択溶解法でも活性 Al とより多は主に水田に使われ，水田作土の特徴は酸化と還元を繰く反応しているという結果である．

り返すことである．

活性 Al，Fe との反応は水分が高ければ容易に進行す

還元に伴い，水田作土の希酸可溶リン含量（トルオー

るが，風乾状態では進行が抑制される（Nanzyo, 1987a）．

グリン，ブレイリンなど）が増し，再酸化後に元に戻る

pH 4 ∼ 5 でリン酸 1 水素アンモニウムまたはリン酸 1
水素カリウム濃度が 0.5 mol L−1 程度以上になると，カオリン鉱物やギプサイトからそれぞれ NH4 タラナカイ
ト［(NH4 )3 Al5 (PO4 )(HPO4 )6 · 18H2 O］，K タラナカイト［K3 Al5 (PO4 )(HPO4 )6 · 18H2 O］が常温，30 日程度で結晶化する．このようにして調製したタラナカイトは XRD

ことは古くから知られていた．そして，その理由は活性 Fe が第一鉄に還元されて活性 Fe に収着していたリン酸イオンが可溶化するためと考えられてきた．最近わ
かってきたことは，この活性 Fe の還元に伴い，かなりの部分がリン酸第一鉄（ビビアナイト，［(Fe2+ )3 (PO4 )2づいたと見られる黒ボク土に NH4 Cl を加え，pH を 4 付· 8H2 O］）として結晶化することである（Nanzyo et al.,2010; 2013）．ビビアナイトとの溶解平衡にある土壌溶
液中のリン酸イオン濃度は活性 Fe への収着状態における場合よりも高まる．即ち，活性 Fe に収着していたリン酸イオンは活性 Fe が還元されても全部液相に移行す

近に調整してもタラナカイトは晶出しない．タラナカイ

るのではなく，かなりの部分はビビアナイトとして固相

ト晶出のための Al 源は土壌中の活性 Al 等でもよいが，に留まる．水田土壌のリン含量の垂直分布を見ると，多溶液中のリン酸イオン濃度は充分に高い必要がある．

くのリンは作土に集積したままだが，それはビビアナイ

や光学顕微鏡で容易に確認できる．しかし，リン集積の進行した農耕地土壌中ではタラナカイトは検出されな
い．また，施肥したリンが非晶質リン酸 Al の状態に近Fig. 5 水田作土の膜状斑鉄の研磨片．左上：SEM 像，Si（左下），Fe（右上），P（右下）の元素マップ．
Polished section of iron mottle on the pore surface of a clod. Upper left: SEM image,element maps of Si (lower left), Fe (upper right) and P (lower right).

解説：土壌中におけるリン酸イオンの収着 · 沈殿現象

9トとして沈殿するためと考えられる．即ち，土壌が酸化態になるにつれて和水酸化鉄が沈殿して活性 Fe となり，状態から還元状態に変化することで，リン酸イオンは収Fe2+ の活動度は下がり，ビビアナイトは溶解し，リン酸
イオンは活性 Fe に収着する．これは土壌中のビビアナ

着状態から沈殿状態へ変化する．
ところで，水田の湛水期間中でも作土中には酸化状態

イトでも水稲根表面のビビアナイトでも同様である．まの部位がある．それは作土表面の酸化層と水稲根内部でた，湛水期間中の水稲根外皮細胞内またはその周囲に形ある．作土表面の酸化層付近には薄い粗粒層が認められ成される管状斑鉄もリン酸イオン収着の場となる．つぎることがあり（斎藤 · 川口，1971），そこには鉄が集積しにこれらのリン酸イオン収着の場を見て行く．

ていることがある．また，この部分は生物活動が活発な

Fig. 5 は落水後の膜状斑鉄中のリン他の分布である．

部位と見られ，マクロの測定では炭素，窒素と共に有機水稲の収穫後に作土中の膜状斑鉄を持つ土塊を樹脂で固態リンの富化が認められることがある（Akahane et al.，め，切断と研磨によりその斑鉄の断面を出して，SEM-

2006）． リンの挙動にはさらに有機化の影響も垂直分布として認められることがある．施肥田植機が使われる場

EDX でケイ素，鉄，リンなどの分布を検討した．左上のSEM 像では，その下約 2/3 は土壌であり，大小の土壌鉱合，酸化層よりやや下に施肥位置がある．そこにリンの物の混合物である．その上に屑状ないし極細い棒状粒子

高濃度部位が稲の収穫後も認められる（赤羽，2006）．この集合体と見られる膜状斑鉄がある．土壌と膜状斑鉄ののリンの分布の偏りはリン酸イオンの拡散というよりは違いは元素マップから明らかである．ケイ素の元素マッ施肥法による影響が大きい．水稲根の外皮 ∼ 硬膜細胞

プから，土壌の部分には様々なケイ素濃度の土壌粒子がの内側には茎葉からの空気が到達し，還元された土壌と含まれること，膜状斑鉄部には Si がほとんど分布しないの間に酸化還元境界を形成する．この酸化還元境界にはことがわかる．鉄の元素マップから，土壌の部分には鉄活性 Fe の沈殿が形成される．この鉄の沈殿は管状斑鉄を含む鉱物もあるが，膜状斑鉄の鉄濃度はそれらの土壌

または根の鉄プラークとも表現される．

鉱物よりも高いことがわかる．さらにリンの元素マップ

水田作土は中干し時，そして，9 月初旬から収穫に向から，土壌中のリン濃度は極薄く，膜状斑鉄部のリン濃けて次第に酸化状態に戻る．このとき，水田作土では炭酸ガスやメタンの生成で生じたと推察される不規則 ∼ 球

度が濃く，その分布は鉄の分布とよく似ていることがわ
かる．これらの状況は，排水後，小泡状孔隙に次第に酸状の小泡状孔隙表面に膜状斑鉄が形成される．作土表面

化条件が入り込み，孔隙表面の鉄が酸化され，活性 Fe とから入る大きな亀裂の壁には膜状斑鉄は必ずしも多くはして沈殿し，沈殿付近の第 1 鉄濃度が下がり，土壌内部ない．

の鉄とリンが孔隙表面に拡散して鉄が酸化 · 沈殿し，そ土壌が還元状態から酸化状態に変化するにつれてビビアナイトは消失する（Kusunoki et al., 2015）．Lindsay（1979）の沈殿溶解平衡に基づく推測では，土壌が酸化状

こにリン酸イオンが収着したと見られる．膜状斑鉄の厚さはほぼ 0.2 mm 以内と薄い．

Fig. 6 は落水後の管状斑鉄中のリンなどの元素分布でFig. 6 水田作土の管状斑鉄の研磨片．左上：SEM 像，Si（左下），Fe(右上)，P（右下）の元素マップ．

Polished section of iron mottle on the pore surface of a clod. Upper left: SEM image,element maps of Si (lower left), Fe (upper right) and P (lower right).

10

土壌の物理性

第 138 号ある．Fig. 5 と同様に水田作土の管状斑鉄を含む土塊を(2018)

樹脂に包埋し，管状斑鉄の断面を観察できるように切り，添加する実験などで確認できる．
土壌のリン固定能の指標にリン酸吸収係数がある．グ

研磨した試料を SEM-EDX で検討した．左上の SEM 像

ライ低地土，灰色低地土，褐色低地土のリン酸吸収係数では明るい輪の形が管状斑鉄であり，光学顕微鏡下ではは数百 ∼ 1500 mg P2 O5 kg−1 程度で黒ボク土よりは低褐色である．その中央部に根がある．管状斑鉄の範囲はいが，スメクタイトに富む土壌では黒ボク土と大差なFig. 6 の右上下にある鉄とリンの元素マップを見るとよいような数値になることもある．これは低地土の交換性

り明確である．リンの濃度は鉄よりも薄いが，その分布見られる．そして，リン酸イオンは活性 Fe である管状Ca, Mg もリン酸イオンと反応するためである．低地土の Alo 含量は成熟した黒ボク土の数分の 1 以下である．
そして，低地土では活性 Fe に比べれば活性 Al は少ない．
なお，低地土類のリン酸吸収係数（pH 7，2.5 % リン安法）測定時における交換性 Ca, Mg とリン酸イオンの反応はそれぞれ，CaHPO4 ·2H2 O と MgNH4 PO4 ·6H2 O の沈殿生成である．これらの沈殿は XRD で検出できる（南條ら，1991）．そして，これらのリン酸塩はいずれも作物

斑鉄に収着したと見られる．

に可給態であり，これらの沈殿部分はリン固定能の過大

域は鉄とほとんど同じである．一方，Fig. 6 左下の Si は根に接する位置まで，即ち，管状斑鉄部の内部まで分布
し，土壌鉱物の種類に依るケイ素の濃淡も管状斑鉄外側の土壌とほとんど同様である．これらのケイ素，鉄，リンの分布状況は，水稲根からその周囲の土壌中に酸化力が影響して，管状斑鉄が土壌内部に発達したかのように

水稲根の中には Fig. 6 のように管状斑鉄が大きく認め評価になる．Andic 土壌基準に用いられるリン保持量はられない根もある．その理由として根の周囲に一度管状

土壌表面付近の酸化層に伸びた根であったか，などのこ

pH 4 ∼ 5 で測定される．この条件では上記のリン酸 Ca,
Mg は沈殿しにくいため，この過大評価分はほとんどなく，活性 Al, Fe による収着反応を評価する（南條ら,1992;
1998）．黒ボク土の交換性 Ca, Mg はリン酸イオンの収とが考えられる．そのような根の中でも褐色を呈する根着に伴って増加する負電荷に保持されるため，リン酸吸の外皮の細胞内部にリンが収着した活性 Fe や，リン濃収係数測定時に CaHPO4 ·2H2 O と MgNH4 PO4 ·6H2 O の度が濃く，ほとんど非晶質リン酸鉄に近い組成を持つ沈沈殿生成は起こらない（Taek-Yong et al., 1994）．

斑鉄が発達した後，土壌中の還元力が根内部の酸化力を上回って斑鉄が還元溶解されたか，あるいは生育後期に殿物（Nanzyo et al., 2004a）が認められることもある．

6. 堆厩肥中におけるリン酸塩

還元時に生成するビビアナイトの結晶は最初，水稲根に確認された．ビビアナイトの結晶は土壌ごと酸化すると溶けてしまうが，還元状態の土壌から水稲根を短時間農業生産において堆厩肥を介するリンの施肥 · 循環はで分離 · 洗浄し，風乾するとあまり溶けないためであろ

歴史的に長く，広い地域で行われてきた．その中で国内

う．乾燥下では還元型の結晶でもその酸化速度が遅いもにおける近年の鶏糞，豚糞の堆厩肥における P2 O5 含量はのは少なくない．落水後の水稲根では，上記のように溶

約数 % に及ぶ．その主なリン酸塩は MgNH4 PO4 ·6H2 O

解するため，ビビアナイトはほとんど見つからない．

である（Komiyama et al., 2013）．アブラナ科作物はリンビビアナイトはバルクの土壌中にも晶出することは次

肥沃度の低い黒ボク土に施与した鶏糞や豚糞のペレットのように確認できる．予め，38 µ m 以下の土壌を篩別

堆厩肥にリン獲得根伸長を示す．可給態リンレベルの低し，それを 30 ◦ C で約 30 日間湛水保温後に 53 µ m 以上

い黒ボク土や黄色土などではアブラナ科作物やソバに鶏のビビアナイト結晶集合体を篩で土壌から分離する．こ糞や豚糞のペレット堆厩肥を施与すると高いリンの利用の操作は低地水田作土からのリンの回収でもある．ビビ率となることが期待される．

アナイトは磁石で土壌から濃縮 · 分離することもできる．
これらの結果は，土壌からリンを回収する必要が出て

7. おわりにきたときに参考になれば幸いである．規模を拡大してビビアナイト粒子を回収する場合には土壌の粒度分画が土壌中におけるリンの沈殿生成物に関する情報（元素課題になる．深水中で代掻き等により土壌を懸濁状態に組成，結晶構造）に比べれば，収着生成物に関する情報

し，沈降法で砂を下層に沈めた後に湛水還元すればよい

は状況的なものとの印象が強いかも知れないが，単純にが，稲株やワラなどの粗大有機物を下層に沈める処理もまとめるなら次のようになる．農耕地土壌を黒ボク土と必要である．近年，代掻きロータリーにはワラなどを沈低地土に大別すれば，酸化的な条件では，両土壌においめるレーキが装着されている．磁石による回収ではビビて施肥したリン酸イオンは収着状態にある．しかし，両アナイト含量の少ない結晶集合体も一緒に磁石に付くた土壌の間でリン酸イオンが収着する相手は異なり，黒ボ

め，一旦回収した粗回収物凝集体を超音波処理により壊ク土では主に活性 Al，低地土では主に活性 Fe である．

し，ビビアナイトを精製する操作も考慮する必要がある．

結晶性リン酸塩が沈殿するのは湛水 · 還元状態にある低黒ボク土中ではリン集積が進んでもビビアナイトは晶

地土水田の作土中であり，その結晶はビビアナイトであ出しにくい．黒ボク土中のリン酸イオンの挙動は活性 Al

る．他のリン酸塩の沈殿が認められる場合は特別な条件に大きく制御されるためで，それは低地土に黒ボク土をである．

解説：土壌中におけるリン酸イオンの収着 · 沈殿現象

11

リン酸イオンは活性 Al，Fe の表面における正電荷量

Nanzyo, M. and Yamasaki, S. (1998): Phosphorus bearing mineralを減らし，負電荷量を増す．その結果，これらを含む土in fresh, andesite and rhyolite tephras in northern part of Japan.

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12土壌の物理性要第 138 号(2018)

旨

国内の農耕地における主なリンの化学形態は, 酸化状態においては活性 Al または Fe に収着したリンである．若い火山灰土壌または花崗岩質土壌にはアパタイトが含まれるが，火山灰土壌では活性 Al の生成に伴い活性 Al と反応する．国内の農耕地土壌を黒ボク土と低地土に大別すれば，施肥されたリンは，
黒ボク土では活性 Al に収着するのに対して，低地土では活性 Fe に収着する．結晶性のリン酸塩である
ビビアナイトは湛水–還元条件下にある低地土の水田作土で生成するが，落水–酸化条件では溶解し，リン酸イオンは活性 Fe に収着する．他の結晶性リン酸塩も生成するが，やや特殊な条件である．