客观日本

【未来馆】什么样的土壤适合植物生长?

2019年07月17日 农林牧渔

大家好!我是“日本科学未来馆”的科学交流员绫塚达郎

虽然一上来就问这样的问题显得有些突兀,但大家知道究竟什么样的土壤才适合植物生长吗?

仔细观察我们周围的土壤会发现,有些土壤中生长着很多植物,而有些土壤则寸草不生。

另外,如果去园艺店还会发现,有些土壤被明码标价售卖。

这些土壤究竟有什么区别呢?

用来种植植物的土壤不能随便使用周围随处可见的土壤吗?

为了尽可能地解开这些疑问,我试着做了比较实验。

【实验内容】

此次使用了以下这些土壤。

①有植入生长的场所的土壤

②几乎没有植物生长的场所的土壤

③市售土壤

(①和②使用的是日本科学未来馆院内的土壤。)

此次,我分别测量了这3种土壤的含水率、EC和pH。

EC为Electrical Conductivity(电导率)的缩写,是农业领域也经常使用的测量值。在农田里,一般EC的值越高,名为“硝态氮”的营养成分的含量往往也越高。硝态氮在被称为三大肥料成分的N(氮)、P(磷)和K(钾)中属于N(氮),是植物可以直接利用的氮形态。

下面请通过照片来看一下实验情况。

什么样的土壤适合植物生长

实验笔记和EC测量仪。EC测量仪是花1000多日元在网上购买的。

什么样的土壤适合植物生长

①未来馆院内生长着植物的场所。枯叶落了一地。

什么样的土壤适合植物生长

②未来馆院内几乎没有植物生长的场所。照片中央位置。

什么样的土壤适合植物生长

②的地面,土壤非常坚硬!很难挖掘!用了很大的力气也挖不动。

什么样的土壤适合植物生长

把收集的土壤在容器中薄薄摊开晾干。左起依次为,①有植入生长的场所的土壤、②几乎没有植物生长的场所的土壤、③市售土壤。

什么样的土壤适合植物生长

为方便利用EC测量仪进行测量,从①~③中各取10g风干的土壤溶于50ml的纯净水中。将EC测量仪插入澄清层,测量溶解出来的氮含量。左起依次为纯净水、①、②、③。最右侧的市售土壤吸水过足,没有出现澄清层。持水能力可以说非常强。这样的话无法插入EC测量仪。

什么样的土壤适合植物生长

出于无奈,只好用滤网对③市售土壤轻轻进行了过滤,不过本来不应该这样做的,因为会让实验方法失去一致性。

什么样的土壤适合植物生长

如图所示,将EC测量仪插入水中测量EC。

什么样的土壤适合植物生长

将各种土壤样品充分搅拌后,静置一段时间,测量了澄清层的EC。

什么样的土壤适合植物生长

然后放入试纸,测量pH。左起依次为纯净水以及①、②、③的土壤。我虽然知道土壤的pH呈弱酸性,但纯净水的pH怎么也达到了6?偏酸性。嗯,不知道是纯净水中溶入了二氧化碳,还是pH试纸的误差比较大……

【实验结果】

实验结果如下。

①有植物生长的场所的土壤

含水率:21.8%,EC:0.056mS/cm(※1),pH:6

②几乎没有植物生长的场所的土壤

含水率:17.8%,EC:0.092mS/cm,pH:6

③市售土壤

含水率:51.1%,EC:2.414mS/cm,pH:6

※1 mS/cm

读作“毫西门子每厘米”,是EC的单位。

【考察-前言-】

首先要说明的是,此次实验无法准确回答“什么样的土壤适合植物生长?”这个问题。

因为并没有严格挑选实验样品和实施统计设计。此次的实验注重简洁性。

另外,虽然都是植物,但不同植物适合的生长环境不同,因此很难断定哪种土壤“适合植物生长”。

(正因为如此,才会觉得有各种各样的植物非常有趣。)

【考察-EC-】

首先,在这次的实验结果中要重点关注的是EC。

不愧是花钱买来的土壤,EC值远远高于未来馆院内的土壤。

作为参考,据日本JA全农肥料农药部的“原来如此!土壤诊断指南”介绍,适合栽种水果蔬菜的EC值在腐植质黑色火山土(※2)中为0.3~0.8mS/cm。市售土壤的EC值反而太高了(也可能需要改良测量方法)。反之,也可以说未来馆院内无论是有植物生长的场所还是几乎没有植物生长的场所,土壤的EC值都太低了。

※2 腐植质黑色火山土

主要由火山灰和腐植构成的土壤。日本约30%的国土都覆盖着这种土壤。腐植是指落叶、枯枝、动物粪便和尸体等源自动植物的残体正处于分解过程中的有机物。

【考察-含水率-】

含水率乍一看感觉也是市售土壤的值更高。市售土壤使用的是装在袋子中的土壤,因此当然不能与①和②的土壤直接比较。不过,测量EC时,市售土壤的吸水量非常可观。可以肯定的是,持水能力应该相当强。

【考察-pH-】

关于pH值,为了慎重起见,实验结束后我将pH试纸浸入肥皂水中进行检验,显示出了表示pH值为9~10的颜色,因此似乎不能肯定是试纸有问题。此次的pH结果有很多不确定的地方,所以就不在这里做推导了。

【考察-土壤硬度-】

补充一下,挖掘②几乎没有植物生长的场所的土壤时感觉非常坚硬,而且土壤比较干燥,颗粒很细小。另外感觉这种土壤十分紧实,连空气都钻不进去。虽然没有转换成数据,但我觉得这一点很关键。不知道用显微镜观察会是什么感觉……

土壤硬度被认为会影响植物的根系生长,这么坚硬的话估计根不容易扎下去。

【考察-土壤颜色-】

下图是风干后的土壤照片。

什么样的土壤适合植物生长

②几乎没有植物生长的场所的土壤与其他两种土壤相比颜色更浅一些。一般来说,腐植越多,土壤颜色越黑。从这次的实验可以看出,生长的植物数量好像确实与土壤颜色有关。

【总结】

通过此次实验,感觉未来馆院内的土壤营养成分(这里指硝态氮)相对较低,另外,几乎没有植物生长的场所的土壤非常坚硬。虽然并没有弄清所有的问题,但通过亲自动手做实验,切身感受到了土壤维持硬度和水分的能力存在相当大的差别。

虽然“什么样的土壤适合植物生长?”这个问题很难弄清楚,不过今后有时间的时候我会继续做实验!

大家周围的土壤是什么样的土壤呢?

有机会的话,请一定亲自动手探索一下土壤的性质。

【参考:实验顺序补充】

① 在未来馆院内分别找了3处有植入生长的场所和几乎没有植物生长的场所,各采集了长和宽约为5cm×5cm,深度也为5cm的土壤。将这3处的土壤混合,做成2种样品。(采集日:2019年1月2日,天气:晴)

② 将采集的2种样品和1种市售土壤样品分别铺到容器中,在通风良好的场所风干1天以上。根据土壤采集时的重量和风干后的重量计算了含水量。

③ 将风干土壤揉搓松软,各取10g溶于50ml的纯净水中。

④ 充分搅拌土壤溶液,静置一定的时间后,利用澄清层的液体测量EC和pH。

⑤ 将使用后的土壤放回原来的场所。

日文全文

供稿:日本科学未来馆 科学交流员 绫塚 达郎
2019年02月12日执笔
JST客观日本编辑部翻译整理

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