【地球化学マスバランス式を用いた風化と土壌生成の速度の計算法(世界および地域)】
【岩石風化速度は 520-1310(平均1100)kg/ha/年、土壌生成速度は 370-1290(平均700)kg./ha/年⇔平均浸食速度の報告値は
906 kg/ha/年】
『Abstract
A new method for evaluation of rates of weathering and soil formation
is proposed. For the elements derived exclusively from rocks,
geochemical mass balances were assumed to exist between parent
rocks, soils and river waters on both global and regional scales.
Seven geochemical mass balance equations, which include the rate
of weathering and soil formation as unknown quantities, were set
up using the mean contents of seven major elements (Al, Fe, Ca,
K, Mg, Na, and Si) in the earth's crust, soils and river waters,
respectively. Solutions of 21 sets of simultaneous equations made
from the seven equations gave 21 sets of values of rates of rock
weathering and soil formation. Reliability of the results were
checked by the criterion that the rate of rock weathering is higher
than that of soil formation and both of them have to be positive
values. The ranges of results which satisfied the criterion were
520-1310 (mean = 1100) kg ha-1 yr-1 for
the rate of rock weathering and 370-1290 (mean = 700) kg ha-1
yr-1 for the rate of soil formation on a global scale.
The comparison with the reported value of the mean rate of erosion,
906 kg ha-1 yr-1, suggested that the results
of the calculations were reliable.
By applying this method, we could calculate the annual rate of
soil formation not only on a global scale but also a regional
scale. Some regional examples in small watersheds were tested.
The rate of soil formation was 569 kg ha-1 yr-1
in Hubbard Brook watershed, New Hampshire, USA and 2700-5700 kg
ha-1 yr-1 in Iu river watersheds in southwestern
Japan.
The rates of weathering and soil formation in watersheds are
basic items of information for establishing sustainable watershed
management practices to protect soil from degradation, to control
desertification, and to minimize the effects of acid precipitation.』
『要旨
風化と土壌生成の速度を評価する新しい方法が提案されている。もっぱら岩石からもたらされる元素に対して、地球化学マスバランスが、世界的なスケールおよび地域的なスケールのどちらでも、母岩と土壌と河川水の間に存在すると仮定された。未知量として風化と土壌生成の速度を含む、7つの地球化学マスバランス式が、地殻、土壌、河川水のそれぞれの中の7つの主要元素(Al・Fe・Ca・K・Mg・Na・Si)の平均含有量を用いて組み立てられた。7つの式からつくられた21組の並列式を解くと、21組の岩石風化と土壌生成の速度値が得られた。岩石風化速度は土壌生成速度よりも速いこととこれらはどちらも正の値であるという規準により、結果の信頼性はチャックされた。規準を満足する結果の範囲は、世界的なスケールで、岩石風化速度は520〜1310
(平均 = 1100)kg/ha/年、土壌生成速度は370〜1290 (平均 = 700)kg/ha/年であった。浸食の平均速度の報告値の906
kg/ha/年との比較から、計算結果は信頼できることが示された。
この方法を適用することにより、我々は土壌生成の年間速度を、世界的なスケールでばかりか地域的なスケールでも計算できた。土壌生成速度は、米国ニューハンプシャーのHubbard
Brook流域では 569 kg/ha/年で、西南日本のIu川流域では2700-5700 kg/ha/年であった。
流域での風化と土壌生成の速度は、浸食から土壌を保護したり、砂漠化をコントロールしたり、酸性雨の影響を最小にするために、持続可能な流域管理運営を確立するための情報のなかの基礎的な項目である。』
Introduction
Theory
Hypothesis
Calculation
Results and discussion
Basic equations on weathering and soil formation on the earth
Calculation results
The mean rate of soil formation on the Earth
An example of the Hubbard Brook watershed
Preliminary measurement in the Iu river watershed
Theoretical and practical problems and implications of this method
Conclusion
Acknowledgements
References