土壌用 EC センサアレイによるモデル土壌の継続測定

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したECwは，時間経過伴って徐々に低下していった。時間経過に伴うECwの低下原因は，測 定対象土壌の含水率低下を主因としているとローズモデルより予想される^[10]。測定開始時に おける 3 種類の測定対象土壌の含水率は，0.215 から 0.225 であった。測定開始時における 含水率の変動は，土壌をできる限り均一になるように混合しいるが，土壌粒子のサイズの違 いなどによる土壌の不均一さ由来であると考えられる^[4]-[6]。14 日後の採取土壌の平均含水率

は0.209であった。ローズモデルでは，ECw (ECa) は含水率の2乗で変化すると考えられて

いる^[10]。したがって 14 日後の ECwは，含水率を基準にした場合初期の ECwと比較すると

0.9025 (20.9²/22²)となる。測定で得られたECwはこの予測される数値変化内に収まっている。

以上の結果から，時間経過によるECwの低下は，含水率低下が原因であることを確認できた。

EC センサアレイと正確な土壌溶液が分かるモデル土壌を用いて確認した，含水率低下によ る土壌環境の時間経過に伴う変化を踏まえて，硫化アンモニウム水溶液を含水率0.22になる ように混合したモデル土壌は，測定開始直後の正確なECwに対して14日間で＋5から－10 % の範囲で測定されること示している。

3.2.1節で述べたように，土壌中の同一点をオンサイト継続測定できる特徴があるECセン

サアレイは，ミリメータスケールの位置精度で EC 分布を測定できる。採取した土壌による EC測定は，同一点測定において土壌を小なりとも破壊する必要があることなどから，測定誤 差が 20%程度あるといわれている^[15]。モデル土壌の継続測定により，EC センサアレイによ って測定できるECwの測定誤差は，土壌を採取する方法より小さくなることがわかった。

さらに，ECセンサチップは，1年7ヶ月の長期測定により正しく防水性や防塵性が働いてい ることが確認されている^[16]。モデル土壌の継続測定の結果から，直接土壌に挿入したECセ ンサアレイは，14日間継続的に土壌のECwを測定するために利用できることが確認できた。

図3.7 ECセンサチップアレイ

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図3.8 ECセンサアレイによるモデル土壌長期測定結果

△□◇ : 採取土壌ECw

表3.1 ECセンサアレイによるモデル土壌長期測定結果詳細

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3.4 5 種のモデル土壌連続測定

5種のモデル土壌連続測定方法

開発したECセンサアレイがミリメータスケールのECw分布がオンサイトで測定できるこ とを確認するため，5種類のモデル土壌 (5種類のECw) をECセンサアレイによって連続的 に測定した。5種類のモデル土壌は，1つの容器内に5つの層になるように配置され，各層に おけるモデル土壌のECwを各ECセンサチップで測定する。

まず，ECセンサアレイが容器に対して設置，ECセンサアレイ設置後に各モデル土壌を一 層ごとに配置する。配置した土壌のECwは，50, 100, 150, 200, 250 mS/mである。ECセン サアレイとモデル土壌を配置する際，フィルムを用いて 5種類のモデル土壌が，混合および 直接接触しないよう分離している。5種類のECwをもつモデル土壌は，各ECセンサチップ 前方層になるように配置しており，配置したモデル土壌の組み合わせ 3パターンを以下に示 す。

PatternⅠ A 50, B 100, C 150, D 200, E 250 mS/m PatternⅡ A 150, B 200, C 250, D 50, E 100 mS/m PatternⅢ A 250, B 150, C 200, D 100, E 50 mS/m

ECセンサアレイおよび全モデル土壌設置後，フィルムを除去して測定を行った (図3.9)。

5種のモデル土壌連続測定結果

測定開始10分後の結果を表3.2に示す。測定中の気温は，24.5から25.7 °C，土壌温度は

24.8から25.5 °C であった。3パターンあるモデル土壌の組み合わせにおけるECw測定結果

は，PatternⅠがA 52.4, B 101.9, C 145.9, D 193.2, E 241.6 mS/m，PatternⅡがA 155.3, B 200.9, C 258.3, D 51.4 and E 94.7 mS/m，PatternⅢがA 239.1, B 160.2, C 205.8, D 96.2 E

49.0 mS/m であった。3つのパターンを測定したECwは，3.3節で測定された測定範囲以内

(+5から-10%) であった。この結果からECセンサアレイは，6 mm ごとに存在する5種類

の異なるECwをもつ土壌を同時に直接測定することができたと考えられる。したがって，EC センサアレイは，土壌中に挿入しオンサイトでミリメータスケールのECw分布を測定するこ とができると確認された。

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Sensor A Sensor B Sensor C Sensor D Sensor E patternⅠ

Model soil ECw [mS/m] 50 100 150 200 250

Initial ECw [mS/m] 52.4 101.9 145.9 193.2 241.6

patternⅡ

Model soil ECw [mS/m] 150 200 250 50 100

Initial ECw [mS/m] 155.3 200.9 258.3 51.4 94.7

patternⅢ

Model soil ECw [mS/m] 250 150 200 100 50

Initial ECw [mS/m] 239.1 160.2 205.8 96.2 49.0

表3.2 ECセンサアレイによる5種のモデル土壌同時測定結果

図3.9 5層の土壌測定イメージ

(EC センサチップアレイは容器外から見えない) EC センサチップアレイを

容器底に配置

5 種類の土壌を 各センサ前方に配置

蓋やフィルムで密閉

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