土壌の奥深き世界の探求～①土の定義と種類
私たちが普段何気なく踏みしめている地面に広がる「土」。一見単純に見える土の下には、解明されていない秘密が多く隠されている。
バイオ炭の事業を進めていくと、必ず土の問題にぶつかる。バイオ炭を始めるまで、農業も土壌も未経験の領域だったが、土の世界はとても複雑で興味深い。
以前の記事で紹介したように、農業においてバイオ炭は「土壌改良材」として使われる。
そこで疑問が生じる。土壌を改良するとはどういうことなのか？良い土壌とは何か？
そこで今回は「土」について紹介していきたい。全部で3－4回の記事になる予定だ。
この連載の第一回目では、「土とは何か？」の定義から掘り下げていこう。
生命なくて土は生まれず
まず意外なのは、土は生物がいないと存在しないということだ。
土の原料は岩石である。
その岩石が、風化作用（大気、水、熱）で崩壊し、細粒化される。細粒化された粒に対して、土壌生成作用として微生物が働きかけ、有機物が蓄積される。
その繰り返しで腐植（ふしょく：植物や動物の遺体が分解されてできた有機物）が蓄積されるのだ。
蓄積された腐植に昆虫などの生き物が加わることで、団粒構造（土壌粒子が集まってできた構造）が生まれ、土となる。
例えば、月には岩石は存在するが、水や空気は存在しない。そのため、岩石は砂にはなるが、土にはならない。
一方、火星には水も空気もあるので、砂だけでなく粘土も存在するが、生物がいない（と言われている）ので、土には至らないのだ。
土とは、地球の生物が何億年もかけて築き上げてきた生命活動の結果生まれた賜物だ。
・土の誕生秘話
地球の歴史は、土と生命の壮大な物語だ。
今から45億年前、まだ生命の息吹がなかった頃、地球表面は岩石だけの殺伐とした光景が広がっていた。
地球の誕生からかなりの年月が経つまで、生物は海の中だけに存在し、地上に生物は存在しなかった。
しかし、今から約6億年前、光合成細菌の活動によって酸素が生まれ、オゾン層が形成された。
これにより、地表に降り注ぐ紫外線が遮られ、生命が海から陸へと進出する扉が開かれた。
最初に上陸を果たしたのは、コケ植物などの先駆者たちだ。彼らは、風化した岩石の上に根を下ろし、土壌形成の礎を築いていった。
3.5億年前になると、植物は光合成によるエネルギーを獲得し、どんどん大きくなり、40mを越える大木も生まれていった。
大木は遠くに胞子や種子を飛ばせるようになり、森林が形成される。
そこに昆虫や両生類などの新たな生命が誕生し、土壌生態系が徐々に複雑化していったのである。
・石炭紀の終焉と土壌の関係
石炭は、人類の近代化にとって最も重要な材料だ。
実は、その生成のピークは3億年程度前だったと言われている。
通常、落ち葉や虫の死骸などの有機物は土壌微生物によって分解され、土に還る。
しかし、分解速度を越えて有機物が発生すると、分解が追い付かなくなる。
オゾン層の生成によって陸上に進出した植物が大量に増殖した。
さらに、巨大化した樹木はリグニンというを多く含むため、分解されずに蓄積されるようになった。
普通は、落ち葉や虫の死骸の有機物は土壌微生物で分解されて土に還るが、有機物の量が多すぎると分解されない。
オゾン層の生成で、陸上に上がった植物は、大量に増殖し、さらに巨大化していく。
巨大化した樹木はリグニンという分解されにくい物質を含んでいる。枯死した後も土壌中で分解されずに蓄積される。
こうして分解されない有機物が泥炭土となり、地殻変動などで地圧や地熱の影響を受けて濃縮されることで石炭になったのだ。
ところが、リグニンを分解できる酵素（ペルオキシダーゼ）を持つキノコが誕生すると、状況は一変する。
リグニンの分解が進み、物質循環が整って泥炭土ができにくくなった。
リグニン分解が進むことで、泥炭の蓄積速度は低下し、石炭の形成は次第に衰えていった。その結果、石炭の生成量は徐々に減少していったのだ。
2.5億年前になると、大陸が一つに集約され、パンゲアとなる。
巨大な大陸の内陸部は乾燥していて砂漠になる。
砂漠が出来ると、乾燥に強い爬虫類が栄えてくる。
その後、大陸が分裂して、暖流が流れ、温暖化していく。
温暖化すると、動物が過ごしやすくなり、そこから巨大な動物が生まれる。そして恐竜が食物連鎖の頂点になる世界が誕生する。
その後、白亜紀（1.5億年前から）には、被子植物や、裸子植物が多く繁栄する。
しかし6600万年前の隕石の衝突によって恐竜が絶滅した後、再び温暖化が進んだ。被子植物の森林が広がり、そこに哺乳類や鳥類が栄えるようになったのだ。
そして2000万年前には乾燥、寒冷化が進み、森林が減って草原が増えていった。草原では森林と比べて身を隠す場所が少なくなったが、住処と食べ物を求めて人類の祖先は森の中から外に出ていくことになったのだ。
このように、地球の長い歴史の中で、生物と土、気候は密接に関わりながら変化してきた。
次は、土にはどのような種類があるのかを見ていこう。
多様な顔を持つ土～土壌の分類方法
土は、生命を育む大地の恵みだ。
しかし、その姿は一様ではない。私たちが日々の生活で出会う土は、色や形、性質において実に多様な表情を見せる。
土壌を分類する方法は、その目的に応じていくつかの視点から定義されている。
例えば、土壌を工学的に捉えるのか、農地の役割として見るのかによって、分類の基準は異なってくる。
ここでは、代表的な土壌分類法を紹介しよう。
・粒の大きさで見分ける～土性（どせい）：工学的分類
土性とは、土に含まれる粒子の大きさに着目した分類法だ。
国際土壌学会法では、粒子の大きさを粘土、シルト、砂の3つに区分している。
粒が細かい順に、粘土＜シルト＜砂となり、砂はさらに粗砂と細砂に分けられる。
砂よりも大きな粒（粒径が2mm以上）のものは礫（れき）と称し、土を構成する粒子には入らない。
土性による分類では、全部で12種類に分かれるが、ここでは代表的な5種類を紹介しよう。
（以下は「はたけの倉庫」より）
砂土(S）:土壌に含まれる粘土が12.5%未満のもの。
手に乗せても固まらず、保水力、保肥力ともに低い。砂壌土（SL）:土壌に含まれる粘土が12.5〜25%のもの
ザラザラした表面の小球に固まるが、ヒモ状に転がせない。やや乾きやすい土。壌土（L）:土壌に含まれる粘土が25〜37.5%のもの
太いひも状に転がす事ができるが、曲げると壊れる。粘土の感触が少しある。埴壌土（CL）:土壌に含まれる粘土が37.5〜50%のもの。
転がして細いひも状にする事ができ、多少曲げられる。粘り気もあり、ざらざらした砂の感触もある。埴土（C）:土壌に含まれる粘土が50%を超えるもの
転がして細いひも状にする事ができ、曲げれば輪になる。粘り気が強いもの。
粒の大きさは、土壌の保水力や通気性、養分の保持力などに大きな影響を与える。農業や建設など、土を扱う様々な分野で、土性は重要な指標となっているのだ。
・土壌群の分類～国内の分類（農業）
農業の視点からは、土性以外にも、土壌群による分類が用いられる。これは、土壌の断面、pH（酸性度）、母材、堆積様式、腐植層、土の色などの特徴から、共通性を見出して分類したものだ。
まずは日本の土壌についてみてみよう。
日本では、2011年に「包括的土壌分類第1次試案」が発表され、全国の土壌が網羅的に分類・整備された。さらに、2017年からは農研機構が「日本土壌インベントリー」を公開し、全国のデジタル土壌図がオープンデータとして利用できるようになった。
日本の土壌群は、大きく10種類（土壌大群）に分けられ、さらに各大群から細かく分岐していく。
土壌大群には、黒ボク土、多湿黒ボク土、低地土、灰色低地土、褐色森林土、赤黄色土、黒色土、泥炭土、未熟土、人工土壌などが含まれる。
ここでは代表的な例を挙げていく。
＜台地や山地＞
山地や丘陵地に分布する土
■褐色森林土：
火山灰の影響の少ない山地や丘陵地に分布する。
国土の約30%を占め、黒ボク土大群についで広い。
マグネシウムやカルシウムを多く含み、農耕地では主に普通畑、樹園地として広く利用されている。
■赤黄色土：
有機物が少なく、風化の進んだ赤色・黄色の土だ。
粘土が多いため、密度が高く、透水性も悪く、保水性も低い。大雨にも乾燥にも弱い。
西日本の常緑広葉樹の丘陵部あたりに分布する。
国土の10%程度で、農耕地では普通畑、樹園地、水田として広く利用されている。
＜火山性の土壌＞
・黒ボク土
日本の農業ではとても有名な土だ。
火山灰を原料した土壌。黒くてホクホクしていることから黒ボク土と呼ばれる。団粒構造を持つ。
肥沃な土壌の代表格と言われることもあるが、そうではない。自然のままでは酸性度が高く、リン酸が不足しており、肥沃度はそこまで高くない。（後述する）
しかし、近代の土壌改良の進歩により、農地として高い生産性を生み出せるようになった。
黒ボク土の分布する面積は国土の31%程度もあり、農耕地では畑（普通畑、牧草地、樹園地）として広く利用されている。
全国の畑の約47％は黒ボク土が分布している。
しかし、世界的には黒ボク土は稀少であり、その分布は全陸域の1％未満にすぎない。
＜低地に広がる土壌＞
低地土の分布する面積は国土の14%程度であり、農耕地では主に水田として広く利用されている。
日本の水田の約70％は低地土が分布している。
低地の土もさらに3種類ほどに分かれる。
・褐色低地土：酸化鉄を多く含むので褐色。
・灰色低地土：主に水田だったが、近年は畑作にも。
・グライ土：地下水の影響を受けやすい。
それぞれの土地が日本全国にどの程度広がっているか？は上記の日本土壌インベントリーから見られるので参照頂きたい。
・世界の土を知る～国際的な土壌群の分類
お次は世界の土壌分類について見ていこう。
現在、広く用いられている分類法には、アメリカ農務省（USDA）が作成した分類と、国連食糧農業機関（FAO）が中心となって作ったWorld Reference Base（WRB）の2つがある。
USDAの分類では約20種類、WRBでは約30種類の土壌群に分けられている。両者の分類法では、同じ土壌でも呼び名が異なることがあるので注意が必要だ。
例えば、USDAの「モリソル」は、WRBでは「チェルノーゼム」に対応する。
土壌分類に興味がある人は、両者の対応関係をマッピングしながら理解を深めてみよう。
世界で最も肥沃度が高いとされるのは、『チェルノーゼム（黒土）』と呼ばれる土壌だ。この土壌は、世界三大穀倉地帯に広がっており、肥料に頼らずとも豊かな農作物を育むことができるという。
チェルノーゼムは、以下の3つの地域に分布している。
①黒海からウクライナのチェルノブイリ辺り②北アメリカの五大湖近辺から南北に貫くプレーリー③南アメリカのアルゼンチンにあるパンパ
これらの地域は、いずれも温暖な気候と肥沃な土壌に恵まれ、世界の食料生産を支える重要な役割を担っているのだ。
一方、上で取り上げた日本の代表的な土壌である「黒ボク土」は、湿潤な気候の影響で酸性化しやすく、リン酸が不足しがちだ。そのため、世界の土壌の中では中程度の肥沃度に位置づけられる。しかし、日本の農業は、近代になって土壌改良を用いながら、この黒ボク土を活かしながら発展してきた歴史がある。
・肥沃度が低い？～アフリカ大陸の土壌～
アフリカ大陸の土壌は、一般的に肥沃度が低いと言われている。
上記の世界の土壌分類を見ると、中南米やアフリカ中部に広がる赤土「オキシソル」は、鉄・アルミニウム酸化物の残留が多く、腐植が乏しく酸性であるため、肥沃度が低いとされる。
オキシソルは地質が古く、強風化を受けているため、開墾直後の生産性は高いものの、土壌改良をしないとすぐに不毛になってしまうのだ。
※これより先のアフリカの土壌については、主にこちらの記事を引用して書いております。
しかし、アフリカ大陸は広大であり、土壌の種類も実に多様だ。一括りに肥沃度が低いと述べることはできない。
実際、アフリカの土壌の特徴を探ってみると、いくつかの興味深い事実が浮かび上がってくる。
まず、アフリカの土壌の多くは、母材が非常に古いことが特徴だ。数億年前の岩が多く、土壌の蓄積が少ない。これは、例えば日本のように、火山の噴火で新しい土壌が蓄積され、斜面によって新旧の土が混ざり合うような環境とは対照的だ。
ただし、アフリカの中にも新しい土壌を持つ地域がある。それが、東アフリカのリフトバレー（大地溝帯）付近だ。
私が長年住んでいた、ケニア、ウガンダ、ルワンダ、コンゴといった国々が位置するこの地域では、意外にも肥沃度の高い土壌が見られるのだ。
例えば、アンディソル。
グレートリフトバレーの火山灰から出来た土で、日本の黒ボク土にも近い。ただし、酸性でリン酸不足のため、土壌改良は必須である。
また、「ブラックコットンソイル」という名で有名な「バーティソル」。
肥料を加えなくても作物が育つほど肥沃だ。化学性は非常に良いのだが、物理性の改良が難しいのが特徴である。乾季でも保水性が高く、雨季と乾季での土壌の膨張・収縮差が大きいため、管理が難しい土壌なのだ。
乾季に耕そうとすると固くて困難であり、雨季になると粘土が多いため非常に粘り気が強く、歩くこともままならない。
一方、中南米と中央アフリカの熱帯地域に広がる「フェラルソル」は、オキシソルの一種で、非常に厄介な土壌である。
「フェラル」とは鉄を意味するFeに由来しており、鉄分が多いのが特徴だ。カルシウムなどの植物の養分が失われ、酸化鉄によって赤色を帯びている。塩基成分や養分が抜け、酸性化と風化が進んだ粘土質の土壌なのだ。養分を与えても吸着効果が弱く、流れ出てしまう。
にもかかわらず、なぜ、熱帯雨林が育つのだろうか？
樹木が養分を土に依存していないためだ。土の上にある有機物で循環を促し養分を得ている。
逆にいえば、森林を伐採すると再植林が非常に難しい。土壌の養分が少ないので木が育たない。
調べる前は、「アフリカの土壌は概して肥沃度が低い」と思っていたが、一言で「肥沃度が低い」と片付けられない多様性を持っていることが分かった。
また、一定の肥沃度があっても、自然任せでは高い農業生産性を維持することは難しい。正しい土壌分類と土壌改良の知識を持って、それぞれの土地に合った農法を実践することが、アフリカの農業発展の鍵を握っている。
気候が生み出す土の個性～気候による分類
土壌の分類方法には、気候に着目したものもある。
気候は、気温（寒冷地～温暖地）と湿度（乾燥地～湿潤地）の2つの軸で整理される。
この2軸で4つの象限ができるが、乾燥かつ寒冷な地域は存在しない。それぞれの象限には、特徴的な土壌が分布している。
■湿潤地帯
湿潤地帯では、酸性の強い土壌が特徴である。熱帯の湿潤地帯に広がるのが「ラトソル」（WRBでは上記で示した「フェラルソル」）だ。
一方、寒冷な湿潤地帯では「ポドゾル」が見られる。いずれも酸性が強く、そのままでは農業に適さない。
熱帯地方で焼き畑農業が行われるのは、灰がアルカリ性を持ち、酸性を中和するためだ。
ただし、焼き畑には大気汚染や土壌生物の死滅、CO2排出などのデメリットもある。
■半乾燥地帯
半乾燥地帯には、世界三大穀倉地帯を支える肥沃な土壌が広がる。「チェルノーゼム」や「プレーリー」と呼ばれるこれらの土壌は、腐植に富み、弱アルカリ性で肥沃だ。
ロシア平原～ウクライナに分布する黒色土（チェルノーゼム）は、四季の変化によってさらに肥沃となる。夏の間に育った植物も、秋には寒くなり枯れて土に還り、肥料となる。
さらに、半乾燥地帯は雨量が少ないため、栄養分が流れ出ることもない。
■乾燥地帯
乾燥地帯では、アルカリ性が強くなる。
乾燥により土壌水分が地表に集まり、蒸発する際に塩分が残されるためだ。
このような土壌では農業が難しいが、イスラエルで開発された点滴灌漑（Drip Irrigation）は、乾燥地帯の食料生産を大きく向上させた。
私も2018年に、イスラエル発で世界最大の点滴灌漑の会社、Netafimの本社を訪れたことがある。
アフリカでもケニアのような乾燥地帯では、点滴灌漑が多く導入されている。
天水に頼る農業はぜい弱だ。特に気候変動で雨季や乾季、雨量が大きくずれる中で、天水に頼る農業は難しい。
大きな灌漑施設への投資は莫大なコストがかかるが、点滴灌漑は比較的低コストで導入できる利点がある。
固体、液体、気体～土壌の三相構成による分類
最後に紹介する分類は構成による違いだ。
土壌は、固体・液体・気体の3つの相から成り立っている。
固相は無機物（粘土、砂、シルト）と有機物（落ち葉、腐植、動物の死骸、微生物など）、
液相は土壌水分、
気相は土壌空気だ。
このうち、最初に述べたように、有機物（生物）は土壌の形成に欠かせない。
例えば、腐植は土の粒子を結びつける接着剤の役割を果たし、団粒構造の形成を助ける。また、腐植は陰イオンを帯びるため、陽イオンの吸収を促進する（詳細は次回の土壌分析で扱う）。
作物の生育に適した土壌の三相構成は、土壌の種類によって異なるが、一般的には固相40-50%、液相20-30%、気相20-30%だと言われている。このバランスが取れていると、団粒構造が発達し、植物の根の伸長や通気性、保水性などが良好になる。
次回：土壌と農耕の歴史
今回は、土壌の生成過程や分類、特徴について概観した。次回は、土壌と農耕の歴史的な関わりについて探っていきたい。
人類は長い歴史の中で、土壌とどのように向き合い、農業を発展させてきたのだろうか。
次回をお楽しみに！
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第二回の記事はこちら
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