大家好！我是「日本科學未來館」的科學交流員綾塚達郎

雖然一上來就問這樣的問題顯得有些突兀，但大家知道究竟什麼樣的土壤才適合植物成長嗎？

仔細觀察我們周圍的土壤會發現，有些土壤中成長着很多植物，而有些土壤則寸草不生。

另外，如果去園藝店還會發現，有些土壤被明碼標價售賣。

這些土壤究竟有什麼區別呢？

用來種植植物的土壤不能隨便使用周圍隨處可見的土壤嗎？

爲了儘可能地解開這些疑問，我試着做了比較實驗。

【實驗内容】

此次使用了以下這些土壤。

①有植入成長的場所的土壤

②幾乎沒有植物成長的場所的土壤

③市售土壤

（①和②使用的是日本科學未來館院内的土壤。）

此次，我分別測量了這3種土壤的含水率、EC和pH。

EC爲Electrical Conductivity（電導率）的縮寫，是農業領域也經常使用的測量值。在農田裏，一般EC的值越高，名爲「硝態氮」的營養成分的含量往往也越高。硝態氮在被稱爲三大肥料成分的N（氮）、P（磷）和K（鉀）中屬於N（氮），是植物可以直接利用的氮形態。

下面請透過照片來看一下實驗情況。

實驗筆記和EC測量儀。EC測量儀是花1000多日元在網上購買的。

①未來館院内成長着植物的場所。枯葉落了一地。

②未來館院内幾乎沒有植物成長的場所。照片中央位置。

②的地面，土壤非常堅硬！很難挖掘！用了很大的力氣也挖不動。

把收集的土壤在容器中薄薄攤開晾乾。左起依次爲，①有植入成長的場所的土壤、②幾乎沒有植物成長的場所的土壤、③市售土壤。

爲方便利用EC測量儀進行測量，從①~③中各取10g風乾的土壤溶於50ml的純水中。將EC測量儀插入澄清層，測量溶解出來的氮含量。左起依次爲純水、①、②、③。最右側的市售土壤吸水過足，沒有出現澄清層。持水力力可以說非常強。這樣的話無法插入EC測量儀。

出於無奈，只好用濾網對③市售土壤輕輕進行了過濾，不過本來不應該這樣做的，因爲會讓實驗方法失去恆定性。

如圖所示，將EC測量儀插進水中測量EC。

將各種土壤樣品充分攪拌後，静置一段時間，測量了澄清層的EC。

然後放入試紙，測量pH。左起依次爲純水以及①、②、③的土壤。我雖然知道土壤的pH呈弱酸性，但純水的pH怎麼也達到了6？偏酸性。嗯，不知道是純水中溶入了二氧化碳，還是pH試紙的誤差比較大……

【實驗結果】

實驗結果如下。

①有植物成長的場所的土壤

含水率：21.8％，EC：0.056mS/cm（※1），pH：6

②幾乎沒有植物成長的場所的土壤

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

讀作「毫西門子每釐米」，是EC的單位。

【考察-前言-】

首先要說明的是，此次實驗無法準確回答「什麼樣的土壤適合植物成長？」這個問題。

因爲並沒有嚴格挑選實驗樣品和實施統計設計。此次的實驗注重簡潔性。

另外，雖然都是植物，但不同植物適合的成長環境不同，因此很難斷定哪種土壤「適合植物成長」。

（正因爲如此，才會覺得有各種各樣的植物非常有趣。）

【考察-EC-】

首先，在這次的實驗結果中要重點關注的是EC。

不愧是花錢買來的土壤，EC值遠遠高於未來館院内的土壤。

作爲參考，據日本JA全農肥料農藥部的「原來如此！土壤診斷指南」介紹，適合栽種水果蔬菜的EC值在腐植質黑色火山土（※2）中爲0.3～0.8mS/cm。市售土壤的EC值反而太高了（也可能需要改良量測方法）。反之，也可以說未來館院内無論是有植物成長的場所還是幾乎沒有植物成長的場所，土壤的EC值都太低了。

※2　腐植質黑色火山土

主要由火山灰和腐植構成的土壤。日本約30％的國土都覆蓋着這種土壤。腐植是指落葉、枯枝、動物糞便和屍體等源自動植物的殘體正處於分解程序中的有機物質。

【考察-含水率-】

含水率乍一看感覺也是市售土壤的值更高。市售土壤使用的是裝在袋子中的土壤，因此當然不能與①和②的土壤直接比較。不過，測量EC時，市售土壤的吸水量非常可觀。可以肯定的是，持水力力應該相當強。

【考察-pH-】

關於pH值，爲了慎重起見，實驗結束後我將pH試紙浸入肥皂水中進行檢驗，顯示出了表示pH值爲9~10的顏色，因此似乎不能肯定是試紙有問題。此次的pH結果有很多不確定的地方，所以就不在這裏做推導了。

【考察-土壤硬度-】

補充一下，挖掘②幾乎沒有植物成長的場所的土壤時感覺非常堅硬，而且土壤比較乾燥，顆粒很細小。另外感覺這種土壤十分緊實，連空氣都鑽不進去。雖然沒有轉換成資料，但我覺得這一點很關鍵。不知道用顯微鏡觀察會是什麼感覺……

土壤硬度被認爲會影響植物的根系成長，這麼堅硬的話估計根不容易紮下去。

【考察-土壤顏色-】

下圖是風乾後的土壤照片。

②幾乎沒有植物成長的場所的土壤與其他兩種土壤相比顏色更淺一些。一般來說，腐植越多，土壤顏色越黑。從這次的實驗可以看出，成長的植物數量好像確實與土壤顏色有關。

【總結】

透過此次實驗，感覺未來館院内的土壤營養成分（這裏指硝態氮）相對較低，另外，幾乎沒有植物成長的場所的土壤非常堅硬。雖然並沒有弄清所有的問題，但透過親自動手做實驗，切身感受到了土壤維持硬度和水分的能力存在相當大的差別。

雖然「什麼樣的土壤適合植物成長？」這個問題很難弄清楚，不過今後有時間的時候我會繼續操作做實驗！

大家周圍的土壤是什麼樣的土壤呢？

有機會的話，請一定親自動手探索一下土壤的性質。

【參考：實驗順序補充】

① 在未來館院内分別找了3處有植入成長的場所和幾乎沒有植物成長的場所，各採集了長和寬約爲5cm×5cm，深度也爲5cm的土壤。將這3處的土壤混合，做成2種樣品。（採集日：2019年1月2日，天氣：晴）

② 將採集的2種樣品和1種市售土壤樣品分別鋪到容器中，在通風良好的場所風乾1天以上。根據土壤採集時的重量和風乾後的重量計算了含水量。

③ 將風乾土壤揉搓鬆軟，各取10g溶於50ml的純水中。

④ 充分攪拌土壤溶液，静置一定的時間後，利用澄清層的液體測量EC和pH。

⑤ 將使用後的土壤放回原來的場所。

（日文全文）

供稿：日本科學未來館 科學交流員 綾塚 達郎
2019年02月12日執筆
JST客觀日本編輯部翻譯整理