大豆栽培におけるさまざまな方法で測定された土壌元素含有量に対するストルバイト（クリスタルグリーン）施肥の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12702 (2023) この記事を引用

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ストルバイトは、鉱物肥料に代わる有望なリン肥料とみなされています。 ただし、肥料を与える前に土壌検査を行って、肥料の推奨値を決定する必要があります。 2022年5月、ヴロツワフ大学と環境生命科学部に設置されたリンを応用したポット実験から土壌が採取された。 土壌の化学分析には、エグナー・リーム法、メーリッヒ 3 法および柳井法によって測定された総リン、カリウム、マグネシウムが含まれていました。 この記事の目的は、ストルバイト施肥下での 3 つの異なる方法による土壌要素の抽出と、大豆栽培におけるその使用を比較することです。 これらの方法を適用すると、ストルバイト処理後の土壌 Mg 含有量が明確に増加することが示されました。 大豆の一斉施肥は土壌のリン含有量に影響を与えました。 研究の結果、抽出方法が異なれば土壌からのリン含有量も異なることが示されました。 利用可能なリンの含有量は、Mehlich 法、Yanai 法、Egner-Riehm 法によれば、それぞれ約 122 ～ 156 mg kg-1 dm、35.4 ～ 67.5 mg kg-1 dm、および 100 ～ 159 mg kg-1 dm でした。 Mehlich 3 法と柳井法によって測定された土壌中の Mg と K の含有量の間には正の相関関係が見つかり、これは柳井法がポーランドの標準的な土壌化学分析に導入できる可能性があることを示唆している可能性があります。 このような相関関係はリンについては見つかりませんでした。リンは、その入手可能性に影響を与える多数の要因のため、決定するのが難しい元素です。

リンは、土壌の栄養豊富さと肥沃度を高める重要な元素です。 また、植物の適切な機能に関与し、大量かつ高品質の収量につながる極めて重要な成分でもあります。 商業的に実行可能な世界のリン鉱石埋蔵量の実際の範囲は、近年依然としてかなりの不確実性の対象となっている1。 現在の使用率では、地球上のリン (P) 埋蔵量は 600 ～ 1,000 年間十分であると推定されています 2,3。 P ロックの埋蔵量は枯渇しつつあり、長期的な世界の食料安全保障が脅かされています。 したがって、P の代替案が検討されています。

有望な可能性があるのは、下水汚泥から回収できるストルバイト（MgNH4PO46H2O）です。 ストルバイトは農業目的でのリン、窒素、マグネシウムなどの元素の代替供給源とみなされているため、ストルバイトの回収には、農業分野だけでなく下水処理プラントにおいてもいくつかの追加の利点があります4、5、6。 ストルバイトの理論上のリン含有量はリン酸塩岩 (乾燥重量の 12.6% [DW]) に近く、特に酸性土壌において効果的なリン肥料であることが示されており、土壌へのリンの損失を軽減できる緩効性肥料と考えられています。環境10、11。 廃水には大量の重金属が含まれているため、ストルバイトにはいくつかの重金属も含まれています。 ただし、私たち自身の研究で証明されているように、これらは許容範囲内で発生します12。 さまざまな植物種の実験データは、ストルバイト施肥が鉱物施肥で達成される植物収量と同様の植物収量をもたらすことを証明しています7、8、12、13、14、15。

栄養素の中でも土壌中のリンは、土壌溶液に溶解したリンなどさまざまな形態があるため、分析が最も難しいものの 1 つです。 粘土鉱物、Fe、Al（水）酸化物に吸収されたP。 一次鉱物中のリン有機リン。 および微生物のPプール16。 リン含有量は通常、過去 60 年間に開発された土壌試験で分析されます 17、18、19。 土壌中のリン検査の解釈にはかなりの不確実性が伴います。 土壌リン試験は、植物が利用できるこの元素のすべてまたは比例量を抽出することにより、植物の摂取量を提示しようとします。 土壌のリン含有量を調べることは、適切なリン投与量を決定するのに役立ちます20。 土壌のリン含有量を測定するために世界中で数多くの検査が使用されており、アメリカでは農学的推奨のために 13 を超えるリン検査が開発されています。 試験の選択は通常、地域の土壌条件に依存します（たとえば、一部の試験は他の試験よりも高または低 pH 条件に対してよりよく準備されています）が、歴史的および制度的要因が主にさまざまな地域での試験の選択に影響します。 当初、すべての土壌検査は、マーフィーとライリーによって考案されたモリブデンブルー法など、比色分析によって分析されていました21。 誘導結合プラズマ (ICP) 分光法の導入後、1970 年代と 1980 年代に新しい土壌検査が開発され、単一の土壌抽出物から多くの元素を同時に測定できるようになりました 16。 ポーランドでは、植物が利用できるリンとカリウムの土壌存在量を測定するために、長年にわたってエグナー・リーム法が使用されてきました22。 これには、塩酸酸性乳酸カルシウム (CH3-CHOH-COO)2Ca) を使用して土壌からリン化合物を抽出することが含まれます。 抽出に使用される溶液は、乳酸カルシウムに対して 0.04 N、塩酸に対して 0.02 N です 22。しかし、この方法は、高い施肥効率を確保し、少なくとも平均的な土壌存在量を維持するための植物の最適なリン用量を正確に決定するには精度が不十分であることが判明することがよくあります。植物から摂取できるリンを含みます。 したがって、土壌のさまざまな割合のリンの存在量を決定できる、他のより複雑な方法を使用する必要があります。