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(2013年2月10更新) [ 日本語 | English ]

泥炭 (peat)






有珠山 / サロベツ泥炭採掘跡
1986年, 2006年の有珠山火口原. ワタスゲ・エゾカンゾウ

[ 泥炭 | 利用 | 土壌 ]

植物枯死体 → 有機物層: 完全には分解されず堆積
泥炭 ≡ 表面植生を除いた有機物層部分

植物枯死体蓄積速度 > 分解速度 (= 湛水による嫌気性条件)
→ 泥炭腐植 peat humus

冷温帯湿原(wetland): 禾本植物・ミズゴケ
熱帯湿原: 木質遺骸 → 熱帯泥炭(木生泥炭・木質泥炭) woody peat

木・潅木の木質残体を多く含む (Nishimura et al. 2007)

泥炭(土) = 植物遺体が肉眼的に判定可能 (→ 黒泥)
≡ > 20% (d.w.)の有機物を含む土壌 (農学上)

黒色泥炭 black peat
チャミズゴケ泥炭 brown moss peat
沈没泥炭 submerged peat (submerged bog)

自生泥炭 autochthonous peat: 植物生育地点で泥炭形成
他生泥炭 allochtonous peat: 植物遺体が流水で運ばれ生育地点から離れた所に堆積し形成

モス moss (Scotland): 比較的未分解な泥炭 (s.l.)

→ 特に未分解のミズゴケを含む泥炭(s.s.)
bogと同義に使われたこともあるが混用を避ける

黒泥土 muck (US) = 植物遺体が肉眼的に判別できない

20-50% (d.w.)の有機物を含む(しばしば肥料に利用)
一般に多鉱物質泥炭や骸泥 gyttja の分解した有機質土壌
色暗く不良排水下で堆積し灰分50-80%

黒泥土壌 muck soil: 分解した有機質土壌(mucky peat, peaty muckはpeat-muck間で分解増加段階を示す)
索引
泥炭構成植物による区分
⇒ 物理・化学的特性: 構成植物種類、形成、堆積時以降の水分状態、地形的場所や気候要因等で決まる
高位泥炭 high moor ≈ ミズゴケ泥炭 Sphagnum peat: 主に殆ど未分解なミズゴケからなる

ミズゴケ・ツルコケモモ類

中間泥炭 transitional moor: ヌマガヤ・ワタスゲ・アカエゾマツ類
低位泥炭 low moor ≈ スゲ泥炭(ヨシ泥炭) sedge peat, or Carex peat (reed peat, Phragmites torf): 主にスゲの茎、葉、地下茎、根からなる。体積で50%以上のスゲを含む場合に限り用いることも

ヨシ・ハンノキ・ヤチダモ・イワノガリヤス群

泥炭発達過程と泥炭区分 process of peat development
日本: 植生による区分普通 → 泥炭地型 peatland type: 通常、植生で分類した泥炭地単位
  発達過程                                         植生区分
  Fen: 出来立ての水面下泥炭  沈水植物(ヨシ・スゲ)  低位泥炭
  ↓                         ハンノキ・ヤナギ侵入  中間泥炭
  ↓:  水面に出る
  Bog                        ミズゴケ定着          高位泥炭
西欧泥炭区分 = 植生 vs 合州国泥炭区分 = 土質(黒泥を除く)

泥炭特性 peat properties


物理・化学的特性: 構成植物種類、形成、堆積時以降の水分状態、地形的場所や気候要因等により決まる

化学特性 chemical properties

泥炭化学分析: C, H, O
低位泥炭: 50.16-60.10, 4.44-5.86, 30.61-39.41
高位泥炭: 55.38-58.58, 5.10-5.83, 33.46-38.03
⇒ 成分 (表1)
日本(北海道)
中位泥炭まずない
黒泥 muck もない(泥炭に火山灰の混じるもの = muck → 西欧と異なる)
泥炭に含まれる他物質
パラフィン類: ヘントリアルコンテーン
アルコール類: アルコステロール・ファイトステロール
エステル類: グリセリン化合物・樹脂エステル類
酸類: 核酸・コハク酸・サッカリン酸・クロトン酸・ハイドロステアリン酸・安息香酸
アルデハイド類: サリチルサンアルデハイド・バニリン・トリチオベンゾアルデハイド
炭水化物: マンニトール・ラムノース・ペントーザン
ピリミジン誘導体: シトーミン
プリン塩基: キサンチン・ヒポキサンチン・アデニン・グアニン
ピリミジン塩基: ピコリンカルボン酸
アミン類: トリメチルアミン・コクン・クレアチニン
有機燐化合物: ヌクレイン酸・レシチン
アミノ酸類: アルギニン酸・ヒスチジン・リジン
日本
石灰含量の望ましい値

畑: 300-600 mg/100 g
草地: 400-800
→ (日本の)泥炭に多量に石灰を入れる必要はなく、むしろカリが少ない

日本の泥炭は西欧と比べ無機物が多い - 火山灰の影響?
表1. 泥炭主要成分
水分有機物粗灰分土砂分ベンゾール
アルコール
抽出物
水溶性
有機物
ヘミセル
ロース
セルロース腐植酸リグニン蛋白質
83.7311.075.162.667.4515.143.29056.705.2619.60
中位81.3711.756.883.824.719.513.511.2957.905.0215.48
高位85.859.794.362.765.1011.365.315.1053.704.6315.46
平地83.6911.025.292.85

物理特性 physical properties

構成植物種類、形成、堆積時以降の水分状態、地形的場所や気候要因等により決まる
スゲヨシ泥炭 (スゲ潅木泥炭, 非材木泥炭) sedge-reed peat, sedge-shrub peat, or non-forest peat

スゲ、ヨシ、その他の草本で構成。薄層、繊維質、絡み合ったりフェルト状になること多い。通常、余り分解すすんでいない。低木組織を含有することもあるが、木の幹や木片は含まない

繊維質泥炭 fibrous peat: 主にスゲやそれに類似したものの残骸からなる泥炭
回帰面 recurrence surface, RY: 泥炭形成条件変化を示す泥炭層

Ex. 下層の分解進んだ泥炭と上層の比較的未分解なミズゴケ層の明瞭な不連続面

泥炭特性
分解 - 収縮 - 圧密
収縮度 degree of shrinkage (degree of contraction), S
地耐力 bearing capacity, breaking strength, carrying capacity: 土の強度を数値化したもの

Ex. 岩石 = 50 t/m²。粘土や粘土の混じったシルト = 1 t/m²程度しか支えられないこともある
泥炭地の地耐力測定: コーンペネトロメータcone penetrometer – 深所測定では、棒を継ぎ足す

コーン指数(コーン支持力) cone index: 先端に円錐型コーンが付く棒に力を計るプルービングリング probing ring (プルーフリング proof ring)というバネばかりが付くものを一定速度(1 cm/sec)で土に押し込み、その抵抗を読み取り、コーン面積で割った値

泥炭地 peatland


peat 本来は全ての泥炭と泥炭を形成する植生(泥炭地 = moor)
ドイツ: 酸性、アルカリ性に関わらず、厚い泥炭層のある場所
英国: 標高のある所でツツジ科潅木に覆われた土地 (しばしば好酸性exyphilous植生)
マスケグ muskeg (米国先住民アルゴンキン語由来, 米国): 多少ともミズゴケ類、スゲ類、潅木の疎林に覆われた自然状態で撹乱のない泥炭地

小斑状泥炭地 small pox muskeg: 湿原中で以前湖・池だった所の水が抜け皿状が特徴。以前の岸は低木・潅木が繁茂し、痘痕状となる
ポットホール湿原 pothole muskeg: 池溏や小湖沼を多く伴う泥炭地で、しばしば集中形成される幅が狭く細長い土地。平坦な地形に形成し、傾斜地上に形成するstringやflarkとは対称的

傾斜泥炭地 stirng peatland (string peatland): 緩傾斜地の泥炭地

高さ2 mに達するシュトラング(ridge, ribs, laniers)とフラルクが交互に並ぶ フラルク: 通常、湿潤か湛水した溝状窪みで、斜面横断方向に並び水の動きに直角(rimpi, flashettte, mare, hollow)。時に平行、クモの巣状、湾曲、網状パターン

平坦な流域では、フラルクは大きさ、形状一定でない湛水シュレンケへ拡大

シュトラングは降水涵養性多く、主にスゲ、ミズゴケによる。トウヒ、カラマツ、カバ、ヤナギ、ツツジ科潅木等もある。その間にフラルクは鉱物質涵養性で、浅水面かスゲ、Drepanocladus-Calliergon群落を含むこともある。典型的形状は高木限界線近くで生じる
栄養状態: 鉱物質涵養性 = string fen ↔ 降水涵養性 = string bog

農学上
泥炭深 = 未排水合 > 45 cm。既排水 > 30 cm (灰分ignition residueが80%以下の泥炭層)

降水栄養性ombrotrophic = nutrient poor: quaking, floating, rasied bog, strings, palsas, mound, plateaus
鉱物質栄養性minerotrophc: floating, spring fen, fen pool

痩泥炭地 turf: 草や植物の根で形成されるマット状の土層 - 痩せて風化し燃料に適さない泥炭を指すこともある
泥炭地複合体 peatland complex
泥炭地の分布する比較的広い範囲の地域

個々の小泥炭地が水平的拡大により成長融合し、多くのタイプの泥炭地があり、時には相互に影響し合う
Ex. String bog
flark, rich fen, treed swamps (alder, cedar, tamarack, swamp)

泥炭質(性)土壌 amorphous, amorph

aefja: 藻類に覆われた地表

露崎史朗. 2010. 湿原の保全と復元 -サロベツ湿原を事例として- P. 公開講座

利用 (Use)


直接的利益 direct (wetland) benefits
利用して得る利益
  • 経済的機能
  • 研究research
  • 生産 products

    泥炭 peat moss
    牧草生産 pasture production

  • レクリエーション recreation: レジャーサイト - REI effects
間接的利益 indirect (wetland) benefits

人が利用せずとも得る利益(公益)

  • 生物的機能

    野性生物生息地 habitat for wildlife

    [生息地の複雑さ habitat complexity → 多様性 species diversity]

    温床 nursery grounds → food web (biosystems)

  • 物理的機能
    水害防止 flood prevention, detertion - slow release (desychroniation)
    地下水貯蔵 ground water recharge
    気象改善 climate amelioration
  • 化学的機能
    水質浄化water purification
  • 炭素蓄積機能 carbon sink → 地球温暖化抑制
保全 (conservation): 湿原の機能を変えないことが重要
泥炭を利用するためには採掘(cut peat)されねばならない!
  • 燃料泥炭 fuel peat: 練炭(ブリケット) briquette ← 粉末泥炭milled peatを利用
  • ピートモス peat moss: 主にマルチや酸化剤として園芸用に売られる泥炭
    普通、ミズゴケ(Ex. Sphagnum cambifolia, S. acutifolia)からなる泥炭で未分解か僅かに分解されたもの
    Carex-moss peat, wood moss peatやmoss-Carex peat等、他の構成植物を高割合で含むこともある
  • 浴用泥炭 bath peat
    鉱泥浴(泥湯、泥炭浴)に使用: 火山性泥、モール(植物)泥炭、温泉泥等が主

    鉱泥 fango: 熱電導度、比熱、熱容量が水より小 → 水に比し流動性少く、同温度の水より高温に耐える

    浴温40-45°C、時間は30分以内が良い → 浴後シャワーで泥を洗い流し60分間安静
    泥湯は血圧下げ、挫骨神経痛・関節・筋肉痛に有効
    医療的に不妊症、月経不順、更年期障害解消に利用

  • 泥炭浴(モール浴) moorbath: 女性ホルモン様物質を含むといわれる
peat

泥炭地開発

  1. 排水: 明渠、暗渠等
  2. 客土 (おき土、いれ土): 耕地改良に他の土地の土を運び入れること。その土
    混土法: 水田等で見られる Ex. 砂混入耕sand-mix cultivation
    覆土法: 泥炭地水田-土を浮かばせない Ex. 砂客土sand covering

    Feがないと呼吸酵素阻害が起り生存が難しい → (NH4)SO4等により矯正 → H2S → FeS(2)
    酸化鉄含む土に似よる客土: FeSは水に不溶なのでS害を防げる
    ↔ 砂質地泥炭客土addition of peat to sandy soil: 砂地への泥炭客土

  3. 酸性矯正
    一般土壌: 酸性原因 - H+, Al3+, hydroxo-Al-polymer → 石灰混入アルカリ化。pH6.5 = 概ね作物収穫可能
    泥炭: 酸性原因 – 殆ど腐植酸による
    → 原因がAlでなければpHが相当低くても植物は育つ(水耕ではpH4.5位でも可能)
peat
1: KCl法, 2: 乾重/単位容積, 3: サンプル数。孔隙はどれも80-90%有する。比重1.23-1.51(av. 1.4)程度
孔隙率: [1 - 容積] × 100 (%)

peat
泥炭のコロイド性は乾くと落ちる

排水路の影響
Ex. サロベツ泥炭地

peat

水位変化(低下) → 酸化分解発生 → (酸性を好む)好気性菌発生 [CO2放出]
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