土壌分類

土壌分類とは、使用の際に選択肢を決定する基準となる、各土壌を識別し得る特性に基づいた、土壌の系統的な分類である。土壌分類の基本単位を「土壌型」という。

1. 概要
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土壌分類において、体系自体の構造から、各分類項目の定義、あるいは利用方法に至るまで変更されることがある。土壌分類の考え方は、それを行う立場によって変わり、特に工学と土壌科学で分類の目的や方法が異なる。

2. 工学での土壌分類
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工学士、典型的には地盤工学士は土木や建築に関わり、土壌を土木・建築のための材料とみなす。彼らは、基礎の支持や建築材料として土壌を使用する際の参考にすることを目的とし、その工学的・力学的性質に応じて土壌を分類する。現代の工学的な分類体系は、野外観察から、土壌の工学的な性質と挙動の基本的な予測に簡単に移行できるように設計されている。

2.1. 日本の工学的土壌分類
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日本国内の工学的土壌分類は地盤工学会基準である。地盤工学会基準では土壌粒子をその粒径によって区分する。

細粒分
< 0.005mm：粘土
0.005 - 0.075mm：シルト
粗粒分
砂
0.075 - 0.25mm：細砂
0.25 - 0.85mm：中砂
0.85 - 2mm：粗砂
礫
2 - 4.75mm：細礫
4.75 - 19mm：中礫
19 - 75mm：粗礫
石分
石
75 - 300mm：粗石
> 300mm：巨石この粒度区分に基づき、石分の含量によって地盤材料は次のように区分される。

岩石質材料 石分が50%以上を占める。
石分まじり土質材料 石分が0-50%を占める。
土質材料 石分を含まない。土質材料は粒度組成、有機物含量、天然物であるかどうかによって、表1のように7つの分類群に大別される。

表2と3で示すように、大分類のうち、粗粒土は礫分や砂分、細粒分の含量によって中分類され、さらに中分類は細粒分と砂分の含量によって小分類される。

大分類のうち、細粒土は粒度組成、液性限界、塑性限界および塑性指数により中・小分類される。粘性土は塑性図のA線によってシルトと粘土に分類される。

有機質土の中分類も有機質土である。小分類は次の3つである。

有機質土 wL＜50%
有機質土 50%≦wL
有機質火山灰土 有機質で火山灰質火山灰質粘性土の中分類も火山灰質粘性土である。小分類は次の3つである。

火山灰質粘性土 wL＜50%
火山灰質粘性土 50%≦wL＜80%
火山灰質粘性土 80%≦wL高有機質土は構成有機質の分解の程度により次の2つに小分類される。

泥炭 有機物の分解が進行しておらず繊維質。
黒泥 有機物の分解が進んでおり黒色。上記の小分類の項目は粒度の均一性の程度や細粒分の特性によりさらに細分化される。

2.2. 海外の工学的土壌分類
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北米での最も一般的な工学的土壌分類体系は統一的土壌分類体系である。USCSには三つの主要な分類群がある：粗粒土；細粒土；高有機質土。これら主要分類群はさらに細分化されている。粒径によって粗粒度は礫質土と砂質土に区別され、さらに"well-graded"とそれ以外の"poorly-graded"に分類される。細粒土はアッターベルグ限界によってシルトと粘土に区別され、そのうえ、それぞれ低可塑性と高可塑性に分けられる。中程度の有機質土はシルトと粘土の細分化を考慮され、乾燥時の塑性特性の変化によって非有機質土から区別される。ヨーロッパ土壌分類体系はUSCSと非常に類似している。異なる点は主に、コードの方法および、シルトや粘土に中間可塑性の分類が追加されている点、そのほか細かい点で異なる。

米国における他の工学的分類体系にはAASHTO土質分類法とthe Modified Burmister systemがある。

地盤工学の完全な土壌分類には色、現地の含水量、その他、USCSコードによって指定されているもの以外の土壌の材料特性を要する。USCSと、そこからさらに追記されている工学的な分類法はASTM D 2487で標準化されている。

3. 土壌科学での土壌分類
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地球科学は岩石の変質や地表での地球科学現象について研究している。この立場では土そのものではなく、土壌がどのように堆積・堆層して形成されたかが重要である。一方、土壌学では土壌を植物生育の基盤として注目している。植物生育には有機物の集積状態、孔隙の大きさや分布、地下水位の位置など土壌の構造が大きく関わる。このため、土壌学は土壌の構造と構成の両面を考慮して土壌を分類する。地球科学と土壌学のいずれにせよ、土壌を粒状・粉状の材料とする工学的アプローチと異なり、土壌を自然体として扱う。

3.1. 歴史
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土壌を自然体として分類するアプローチはロシアの土壌学者「現代土壌学の父」ヴァシーリー・ドクチャーエフによって初めて行われた。ドクチャーエフは土壌を5つの因子に基づき、土壌を

成帯性土壌
成帯内性土壌
非成帯性土壌の3つに分類した。さらに彼は分類群を細分化し、最終的に13の小分類群を作った。彼は、土壌の形態的性質がその材料の岩石だけでなく他4つの土壌生成因子によって決まることを初めて認識した。ドクチャーエフのロシアにおける観察では特に気候と植生による影響が大きいことが認められた。すなわち、気候帯に沿って類似の土壌が分布すると彼は考えた。ドクチャーエフの分類はこの調査結果に基づいている。

しかし、ドクチャーエフの理論に基づく調査が進むと、この理論が土壌分類において実用的でないことが明らかとなっていった。まず、土壌への気候帯の影響は植生より小さい。次に、母材が何であるかは判定できなかったり、異なる母材から類似の土壌が生成されたりする事例が観察された。つまり、土壌は、ドクチャーエフが提唱した土壌生成因子の単純な組み合わせで分類できるほど単純ではない。

また、土壌分類研究の初期では土壌生成作用が重視されていたが、こちらも分類作業に実用することが困難であることが明らかとなった。土壌生成作用とは、有機物の集積様式、造岩鉱物の風化の度合い、表層から下層への物質の溶脱様式などである。これらの情報を土壌断面の観察から判定することは非常に難しい。

以上の経験を経て、現在の土壌分類は客観的に計測可能な性質に基づいて行われる。分類のために注目される第一の性質は「土壌断面に形成されている特徴的層位の種類と積層の様子」である。次いで、各層位が持つ様々な性質が肉眼観察される。続いて、層位ごとに土壌試料が採取され、pH、有機態炭素含量、交換性陽イオン組成などが分析される。

3.2. 日本での土壌科学的分類
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日本の土壌分類では農耕地と森林とで別の分類体系が採用されている。

3.2.1. 農耕地土壌分類
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日本の農耕地の土壌分類は農林水産省所管の研究機関が開発した。農耕地土壌分類 第3次改訂版では土壌群24、土壌亜群77、土壌統群204、土壌統303となっている。



3.2.2. 林野土壌分類
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日本における林野土壌の分類法は、大政正隆博士による東北地方のブナ林土壌の研究を基礎とする。この初期の分類体系は土壌生成の理論で土壌形態を識別し、土壌を分類していた。13の土壌基準型を設け、褐色森林土壌群とポドゾル土壌群と地下水土壌群の3土壌群にまとめた。昭和22年に林業試験場の技術指導の下に国有林林野土壌調査事業が始まった。林業試験場は、大政博士の分類体系が広く適合することを確認し、また、分類項目に黒色土と赤色土を追加したり、細かい修正を加えたりした。沖縄の復帰と小笠原の返還後は、亜熱帯林の土壌が新たな調査対象となった。これを機に、林業試験場は新分類の検討を行い、1975年に『林野土壌の分類』を制定した。現在の森林整備には林野土壌の分類が活用されている。

3.3. 海外での土壌科学的分類
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自然体アプローチ、例えばFrench Soil Reference System は、予測される土壌の起源に基づく。米国農務省土壌分類法や世界土壌資源照合基準などの分類体系では、開発に際して、土壌形態に基づく分類基準および、階層的な分類群の見直しと広報のための実験室での試験が利用された。

別のアプローチとして、序列法と呼ばれる、数値を用いた分類法がある。この方法ではクラスター分析などの多変量の統計的手法によって個々の土壌はグループ化される。序列法では土壌生成の起源についての情報を必要としない。

米国で実施された土壌調査では、土壌分類は通常、土壌形態と、土壌形成で生じた特性に基づいた基準を意味する。この基準は、土地利用と運用の際の選択肢を導くよう設計されている。これは、自然的および客観的基準を複合した階層的体系である。USDA土壌分類法は、マップ単位で土壌を区別するための核心となる基準を提供する。この分類法は、厳密に自然系だった1938 USDA soil taxonomyの実質的な改正である。土壌マップ単位に基づく土壌分類法は、技術的な分類体系に基づいた分類項目へとさらに分類される。例としてLand Capability Classes、hydric soilおよびprime farmlandがある。

科学的な土壌分類システムに加えて、その地域固有の土壌分類体系もある。科学に基づく体系は近年発達したものであり、民間分類法は数千年にわたって使用されてきた。

4. 関連項目
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AASHTO Soil Classification System
Australian Soil Classification
Canadian system of soil classification
French soil classification
FAO soil classification
International Committee on Anthropogenic Soils 
Unified Soil Classification System
USDA soil taxonomy
World Reference Base for Soil Resources 

5. 文献
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Eswaran, H., Rice, T., Ahrens, R., & Stewart, B. A. . . Soil classification : a global desk reference. Boca Raton, Fla.: CRC Press.

5.1. 現在の国際的体系
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Buol, S.W., Southard, R.J., Graham, R.C., and McDaniel, P.A. . Soil Genesis and Classification, 5th Edition. Iowa State Press - Blackwell, Ames, IA.
Driessen, P., Deckers, J., Spaargaren, O., & Nachtergaele, F. . . Lecture notes on the major soils of the world. Rome: FAO.
FAO. . World Reference Base for Soil Resources. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.

5.2. 現在の各国の土壌体系
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Agriculture Canada Expert Committee on Soil Survey. . The Canadian system of soil classification . Ottawa: Canadian Government Publishing Centre.
Avery, B. W. . Soil classification for England and Wales: higher categories. Cranfield, England: Cranfield University, Soil Survey & Land Research Centre/National Soil Resources Institute.
Baize, D., & Girard, M. C. . . Référentiel pédologique 1995. Paris: Institut National de la Recherche Agronomique.
Baize, D., & Girard, M. C. . . A sound reference base for soils: The "Référentiel Pédologique" . Paris: Institut National de la Recherche Agronomique.
Hewitt, A. E. . Soil classification in New Zealand: legacy and lessons. Australian Journal of Soil Research, 30, 843-854.
Isbell, R. F. . The Australian soil classification. Collingwood, Victoria, Australia: CSIRO.
Soil Classification Working Group. . Soil classification: a taxonomic system for South Africa. Pretoria: Department of Agricultural Development, RSA.
Soil Survey Staff. . Soil taxonomy: a basic system of soil classification for making and interpreting soil surveys . Washington, DC: US Department of Agriculture Soil Conservation Service.

5.3. 現在の技術的体系
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技術的な土壌分類体系は、直接的な土壌生成での分類よりも、土壌に特異的な側面や品質を表現することに焦点を当てている。このような技術的分類法は特定の用途、例えば土壌と水の関係解析、土地の品質評価、あるいは地盤工学などを念頭に置いて開発されている。

Boorman, D. B., Hollis, J. M., & Lilly, A. . Hydrology of soil types: a hydrologically-based classification of the soils of the United Kingdom : UK Institute of Hydrology.
Klingebiel, A. A., & Montgomery, P. H. . Land capability classification. Washington, DC: US Government Printing Office.
Sanchez, P. A., Palm, C. A., & Buol, S. W. . Fertility capability soil classification: a tool to help assess soil quality in the tropics. Geoderma, 114, 157-185.
American Society for Testing and Materials, 1985, D 2487-83, Classification of Soils for Engineering Purposes: Annual Book of ASTM Standards. Vol. 04.08, pp 395–408.

5.4. 前時代の体系
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Baldwin, M., Kellogg, C. E., & Thorp, J. . Soil classification. In Soils and men: Yearbook of agriculture . Washington, DC: U.S. Department of Agriculture.
Simonson, R. W. . Historical aspects of soil survey and soil classification with emphasis on the United States, 1899-1970. Wageningen, NL: International Soil Reference and Information Centre .

5.5. 理論
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Butler, B. E. . Soil classification for soil survey. Oxford: Oxford Science Publications.Science, 96,
Cline, M. G. . Basic principles of soil classification. Soil Science, 67, 81-91.
Cline, M. G. . Logic of the new system of soil classification. Soil 17-22.
Webster, R. . Fundamental objections to the 7th approximation. Journal of Soil Science, 19, 354-366.
Terzaghi Karl . Soil Mechanics in Engineering Practice, Wiley-Interscience; 3 Sub-edition 

5.6. 数値による分類法
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McBratney, A. B., & de Gruijter, J. J. . A continuum approach to soil classification by modified fuzzy k-means with extragrades. Journal of Soil Science, 43, 159-175.

6. 脚注
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7. 外部リンク
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