JP3715589B2 - Comprehensive acid buffer capacity diagnosis method for forest soil, acid rain service life diagnosis method for forest soil, and distribution analysis method for diagnosis results in the target area - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法、森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法、及び対象地域における診断結果の分布分析方法に関する。更に詳しくは、本発明は、森林土壌を対象として新規に発明された簡易かつ合理的な総合酸緩衝能力診断方法及び酸性雨耐用年数診断方法とに関する。更に本発明は、これらの方法を特定森林地域の土壌に対して実行するに当たり、まず簡易な手段によって土壌構成基本型の分布を把握し、その結果に基づいて必要かつ無駄のない分析用土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定することにより、全体として上記の診断方法実施のためのコスト及び労力を著しく低減できる診断結果の分布分析方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸性雨問題等による環境変化との関連もあり、森林土壌が土壌酸性化要因に対してどの程度の緩衝能力を持ち、あるいはより簡明な指標として森林土壌がどの程度の酸性雨耐用年数を期待できるか、を知りたいと言う要求が高くなっている。
【０００３】
又、このような目的の土壌診断を行うためには、通常、対象地域の土壌サンプルを採取して実験室へ持ち帰り一定の分析を行う必要があるが、かかる土壌サンプルの分析は例えば各種の分析装置や試薬類の準備を必要とし、場合によっては土壌粒子の分級、計量、抽出、濾過、滴定等の煩雑な操作も必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来、上記したような森林土壌の酸緩衝能力診断方法や酸性雨耐用年数診断方法として、信頼性のある技術は未だ提案されていない。このような場合に予想できる一般的な診断方法として、例えば一定量の土壌サンプルをそのまま酸溶液に投入して酸緩衝能力をチェックするような方法が想定できるが、本願発明者の研究によれば、このような方法は、次のような問題点から信頼性を欠くと考えられる。
【０００５】
即ち、第１に、森林土壌において酸緩衝能力を示す構成要素は、例えば粘度鉱物や岩石粒子等の土壌無機成分や、落葉落枝等の有機物、土壌腐植質、土壌溶液等多様であるが、これらの各構成要素が持つ酸緩衝能力を正確に把握するための最適な分析条件は、構成要素によって各々異なる。従って、各構成要素を特定の単一の分析条件において一括して分析処理すると、誤差の大きな分析結果を得ることになる。しかも上記各構成要素ごとの最適な分析条件が如何なるものであるかは、未だ何人によっても開示されていない。
【０００６】
第２に、自然条件下で長期にわたり徐々に発揮される酸緩衝能力を実験室的に極めて短時間の処理により分析する場合、各構成要素の経時的相互作用の影響を考慮する必要がある。即ち、自然条件下での各構成要素による酸緩衝能力は、必ずしも同時に短時間に発現せず、例えば最初にある構成要素 Fx による酸緩衝能力が発動され、そのキャパシティが尽きかけた時に次の構成要素 Fy による酸緩衝能力が発動される、というような作用機序をしばしば見せることは、当該技術分野における常識である。上記した診断方法では、ある特定時点における土壌の顕在的な酸緩衝能力のみが分析され、潜在能力も含めた総合的な酸緩衝能力や、これを反映した酸性雨耐用年数等は、正確には把握し得ない。
【０００７】
一方、土壌サンプルの分析に関しては、例えば極めて狭く限定された対象地点でのピンポイントの土壌分析を行う場合や、ある程度の広がりを持つ対象森林地域であっても地域内での土壌構成が一様であることが予め判明している場合等には、土壌サンプルの点数は少数でも足りる。しかし、通常の森林土壌診断においては、対象地域も広く、しかも地域内で土壌構成の多様に異なる土壌が複雑なパターンで分布している場合が多い。
【０００８】
土壌構成の多様に異なる森林土壌が複雑なパターンで分布している対象地域に対して土壌分析を行う場合、通常は、対象地域における一定の単位面積毎に１サンプルの割合で、しらみつぶしに土壌サンプルを採取して分析する必要がある。その結果、膨大な点数の土壌サンプルを持ち帰ることとなり、それらの分析のための人的、時間的、コスト的負担が大きな問題となる。かかる負担の軽減のために土壌サンプルの点数を減らそうとしても、サンプル１点当たりの単位面積を大きく設定すると、それに比例して土壌診断結果が大まかなものとなって信頼性が低下するし、サンプル採取地点を間引きしようとしても、その判断基準がないため不可能である。
【０００９】
以上の点に鑑み、本発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法及び森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法は、前記した第１及び第２の問題点を解消できる信頼性ある診断方法を提供することを、解決すべき課題とする。又、本発明に係る診断結果の分布分析方法は、土壌分析の信頼性を損なうことなく、対象地域における分析用土壌サンプルの採取点数を減らすことにより、全体として土壌分析のコスト及び労力を著しく低減させることを、解決すべき課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（第１発明の構成）
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、森林土壌を、 F1 ：土壌粒子、粘土鉱物及び岩石の破砕片からなる土壌の無機成分、 F2 ：落葉、落枝及び土壌表面に散在する小動物の死骸からなる土壌表面の有機物質、 F3 ：土壌腐植物質、 F4 ：土壌溶液、の４つの構成要素毎に分別し、
前記 F1 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f1 、前記 F2 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f2 、前記 F3 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f3 、及び前記 F4 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f4 を、それぞれの構成要素に最適な下記（ａ）〜（ｄ）の条件下で測定して、
これらの各構成要素についての測定値 f1 〜 f4 の合計値（Σ）を、次の式
Σ (μg H ＋ / 1g土壌) ＝ f1 ＋ f2 ＋ f3 ＋ f4 ( μg H ＋ / 1g土壌)
によって求め、この合計値（Σ）に基づいて森林土壌の総合酸緩衝能力を診断する、森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法である。
（ａ） F1 ：森林土壌サンプルより篩別法により土壌の無機成分を分別して乾燥し、この乾燥物２５ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌の無機成分が中和した水素イオン量を算出する。
（ｂ） F2 ：篩別法により土壌の無機成分を分別した後の森林土壌サンプルにつき、落葉、落枝及び土壌表面に散在する小動物の死骸を分別して乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌表面の有機物質が中和した水素イオン量を算出する。
（ｃ） F3 ：上記の土壌の無機成分及び土壌表面の有機物質を分別した後の森林土壌サンプルを乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と、過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌腐植物質が中和した水素イオン量を算出する。
（ｄ） F4 ：森林土壌サンプルより吸引搾取法又は遠心分離法で土壌溶液を分別し、この溶液１０ｍＬをｐＨ３．５の過塩素酸溶液によってｐＨが４．０になるまで滴定し、滴定に要した過塩素酸溶液中の水素イオン量と滴定終了時の滴定溶液中の水素イオン量との差から、土壌溶液が中和した水素イオン量を算出する。
【００１１】
（第２発明の構成）
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、第１発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力値Σに基づき、更に森林土壌面積１ｃｍ２ 当たり年間降雨水量中の水素イオン量Ｒ (μg H ＋ ) の項を導入した下記の算定式により森林土壌の酸性雨耐用年数（Ｙ）を算出する、森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法である。
Ｙ (年）＝（Σ×３０）／Ｒ。
【００１２】
（第３発明の構成）
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、以下の（１）及び（２）のプロセスによって採取した特定森林地域の土壌サンプルに対して、第１発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法、あるいは第２発明に係る酸性雨耐用年数診断方法を実施し、当該森林地域における土壌全体の平均的な総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数を、あるいは当該森林地域における各区分地土壌の総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数の分布を把握する、対象地域における診断結果の分布分析方法である。
（１）対象地域において、土壌から放出されるγ線を測定してγ線量レベルが６段階以上に異なるγ線量分布図を作成することにより、基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布を把握する。
（２）前記γ線量分布図に基づく土壌構成基本型の分布を指標として、γ線量レベルが異なる各区分地から最低１点以上の土壌サンプルを採取する。
【００２８】
【発明の作用・効果】
本願発明においては、森林土壌の酸緩衝能力診断に当たり、森林土壌をその構成要素毎に分別し、それぞれの構成要素の酸緩衝能力を当該要素に最適な条件下で測定する。そして、これらの各構成要素についての測定値の合計値（Σ）を求め、この合計値に基づいて森林土壌の総合酸緩衝能力を診断する。
【００２９】
従って、土壌サンプルをそのまま一括して酸溶液に投入し酸緩衝能力をチェックするような方法に関して前記した第１の問題点、即ち、各構成要素が必ずしも最適な分析条件下で分析されないことによる分析結果の誤差が回避される。
【００３０】
更に、各構成要素を分別して分析することから、これらの構成要素が共存している状態においては潜在化するような特定構成要素の酸緩衝能力も全て顕在化する。従って、前記した第２の問題点、即ち、「ある特定時点における土壌の顕在的な酸緩衝能力のみが分析され、潜在能力も含めた総合的な酸緩衝能力を把握できない」と言う不具合も回避される。
【００３１】
以上の点から、本願発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法によって、合理的で信頼性のある診断結果が得られる。
【００３２】
本願発明者の研究によれば、あるいは当該技術分野の常識から言っても、森林土壌の酸緩衝能力に特に大きく影響するのは、本願発明に列挙する F1 〜 F4 の４つの構成要素である。
【００３３】
従って、これらの構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f1 〜 f4 の合計値を森林土壌の総合酸緩衝能力値Σとすることは極めて合理的で、かつ信頼性のある診断結果が得られる。
【００３４】
上記本願発明の具体的な一実施形態として、本願発明の算定式によって森林土壌の総合酸緩衝能力値Σを算定すると言う実施形態を好ましく例示することができる。その際、酸緩衝能力値を「μg H ＋ / 1g土壌」単位で表記することが適当である。
【００３５】
森林土壌の酸緩衝能力において、植物根 F5 による酸緩衝能力の影響は、従来指摘又は評価されていない。本願発明者はこの構成要素に初めて着目し、かつ後述するように、その酸緩衝能力を他の構成要素の影響を受けない状態で正確に分析する方法も、初めて考え出した。
【００３６】
従って、本願発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法により、更に合理的で信頼性のある診断結果を得ることができる。但し、植物根 F5 による酸緩衝能力の絶対値 f5 は、上記構成要素 F1 〜 F4 の酸緩衝能力の絶対値 f1 〜 f4に対して、必ずしも大きくない。
【００３７】
本願発明者の研究によれば、森林土壌の総合酸緩衝能力は、上記 F1 〜 F4 の構成要素、あるいは F1 〜 F5 の構成要素の酸緩衝能力値の合計によって、ほぼ正確に評価することができる。
【００３８】
しかしながら実際の診断に当たっては、更にその他の種々雑多な付随的要因もしくは付随的構成要素（例えば土壌微生物等）が影響する可能性があり、この点を考慮することにより更に完璧な診断を期することができる。そして現実問題としては、これらの付随的要因もしくは付随的構成要素を際限なく分別して分析するよりも、これらを定数項 F6 として経験的に妥当な数値を与えて処理する方が、むしろ合理的かつ妥当である。この定数項 F6 に与える酸緩衝能力値 f6 としては、限定はされないが、例えば「０．５／３０（μg H ＋ / 1g土壌）」と言う数値が、経験則から好ましい。
【００３９】
森林土壌の総合酸緩衝能力を診断するに当たり、上記のように、 F1 〜 F4 、 F1 〜 F5 あるいは F1 〜 F6 の構成要素を互いに分別して分析し、これら各構成要素の酸緩衝能力の合計値で診断することが好ましいが、各構成要素ごとの最適な分析条件が如何なるものであるかは、前記のように未だ不明である。本願発明者は、各構成要素ごとの最適な分析条件を本願発明のように解明した。
【００４０】
本願発明において、構成要素 F1 〜 F3 の酸緩衝能力測定に使用する無機酸溶液をｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲の初期ｐＨとしておく理由は、初期ｐＨがこの範囲より低い場合には酸が強過ぎることによる誤差が懸念され、初期ｐＨがこの範囲より高い場合には著しく小さな酸緩衝能力の値が出てしまうことが経験的に判明したためである。
【００４１】
構成要素 F1 の酸緩衝能力測定においては、土壌無機成分の乾燥物２５ｇに対して上記無機酸溶液１Ｌを用いる一方で、構成要素 F2 あるいは F3 の酸緩衝能力測定においては、有機物質の乾燥物あるいは土壌腐植物質の乾燥物５０ｇに対して上記無機酸溶液１Ｌを用いる理由は、これらの構成要素の比重差を考慮したためである。
【００４２】
構成要素 F4 の酸緩衝能力測定において、前記構成要素 F1 〜 F3 の場合に比較して、無機酸溶液の初期ｐＨを３．５とし、ｐＨが４．０になるまで滴定する理由は、土壌溶液の酸緩衝能力の値が土壌に比較して小さいためである。
【００４３】
構成要素 F5 の酸緩衝能力測定において、生きている植物根でなければ有効に酸緩衝能力を測定できない。水耕栽培状態で測定する理由は、現地でのこのような測定が不可能なためであり、測定開始に当たり水耕溶液がｐＨ４．５〜ｐＨ５．０の範囲にあることを確認する理由は、この範囲内で測定すると誤差が非常に小さいことが経験的に分かっているからであり、そのｐＨを３．２に調節してから測定プロセスを開始する理由は、この範囲より強い酸性にすると根が枯死する恐れがあるためであり、調節完了後１時間経過時における水耕溶液のｐＨによって中和水素イオン量を算定する理由は、反応の大部分がごく短時間の内に起こり、１時間経過後における変化が殆ど見られないためである。
【００４４】
本願発明の場合も含め、一定の物質、材料等による酸緩衝能力を分析する場合には、各種の酸を任意に選択して使用することができる。しかしながら本願発明においては、有機酸は土壌と反応して誤った値を与える恐れがあるため、無機酸を使用することが好ましい。又、本願発明者は、酸緩衝能力を分析するための酸として過塩素酸を用いることが極めて好適であることを見出した。その理由は、一般的な無機酸の場合には、その無機酸中の陰イオンと土壌との反応に起因して酸緩衝能力に幾分の誤差を生じる可能性があるのに対して、過塩素酸の場合には、過塩素イオンが土壌と全く反応しないためである。
【００４５】
本願発明者の研究の結果、森林土壌の構成要素 F1 〜 F6 の酸緩衝能力測定値 f1 〜 f6 の内、 f2 〜 f4 の合計値、 f2 〜 f5 の合計値あるいは f2 〜 f6の合計値は比較的特定された値を取ることが、経験則として判明した。即ち、これらの合計値は、概ね土壌面積１ｃｍ２ 当たり６７．５ (μg H ＋ ) である。
【００４６】
そして、森林土壌層においては樹木根圏の平均的な有効土壌層の厚さが約３０ｃｍと考えられることからすると、この固定値である定数 fa は、 fa ＝６７．５／３０ (μg H ＋ / 1g土壌) と規定することができる。
【００４７】
本願発明によれば、構成要素 F1 のみを分析してその酸緩衝能力測定値 f1 を得るだけで森林土壌の総合酸緩衝能力値Σが求まるため、森林土壌の総合酸緩衝能力診断が著しく簡易化され、かつ診断の信頼性が維持される。
【００４８】
森林土壌の総合酸緩衝能力の測定値が得られた場合、これを簡単な数式上の処理により、森林土壌の酸性雨耐用年数に換算することができる。実用的な目的からは、森林土壌の総合酸緩衝能力の診断よりも、森林土壌の酸性雨耐用年数の診断の方が価値が高い場合がある。
【００４９】
本願発明の考え方は、森林土壌の総合酸緩衝能力値Σ (μg H ＋ / 1g土壌) に対し、森林土壌層における樹木根圏の平均的な有効土壌層の厚さ約３０ｃｍを考慮して「Σ×３０」を森林土壌面積１ｃｍ２ （１ｃｍ２ ×３０ｃｍ＝３０ｃｍ３ の森林土壌に相当）当たりの総合酸緩衝能力と見做し、この値を森林土壌面積１ｃｍ２ 当たりの年間降雨水量中の水素イオン量Ｒ (μg H ＋ ) で除するものである。
【００５０】
因みに、森林土壌の総合酸緩衝能力値Σに対して、前記本願発明に基づいて、定数 fa ＝６７．５／３０ (μg H ＋ / 1g土壌) を導入して計算する場合には、「Ｙ (年）＝〔（f1×３０）＋６７．５〕／Ｒ」の式で森林土壌の酸性雨耐用年数が求められる。Ｒは対象地域に固有の変数であり、一律の数値を与えることはできない。
【００５１】
土壌から放射されるγ線量は、基盤岩石に由来する酸性土壌、中性土壌、塩基性土壌等の土壌構成基本型と対応している。このことは、例えば（社）日本アイソトープ協会発行の「RADIOISOTOPES, Vol. 48, No.12 (Dec. 1999) 」に掲載された「日本における主な岩石中の放射能」（松田秀晴，湊 進）等の公知文献によって知られている。従って、対象地域におけるγ線量分布図は、酸性土壌、中性土壌、塩基性土壌等の土壌構成の基本型の分布図を実質的に意味する。
【００５２】
本願発明においては、（１）対象地域においてγ線量分布図を作成し、酸性土壌、中性土壌、塩基性土壌等の土壌構成基本型の分布を把握し、（２）この分布を指標として、必要かつ無駄のない土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定し、（３）こうして採取した土壌サンプルの分析によって各土壌構成基本型における総合酸緩衝能力あるいは酸性雨耐用年数を分析する。そしてこの分析結果を前記γ線量分布図にあてはめることにより、対象地域の森林土壌における全体的又は平均的な診断結果が得られるでけではなく、区分地ごとの診断結果の分布を把握でき、又は分布図を作成できる。
【００５３】
第１０発明においては、（１）対象地域においてγ線量分布図を作成し、酸性土壌、中性土壌、塩基性土壌等の土壌構成基本型の分布を把握し、（２）この分布を指標として、必要かつ無駄のない土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定し、（３）こうして採取した土壌サンプルの分析によって各土壌構成基本型における総合酸緩衝能力あるいは酸性雨耐用年数を分析する。そしてこの分析結果を前記γ線量分布図にあてはめることにより、対象地域の森林土壌における全体的又は平均的な診断結果が得られるでけではなく、区分地ごとの診断結果の分布を把握でき、又は分布図を作成できる。
【００５４】
その結果、対象地域が広く地域内で土壌構成の多様に異なる土壌が複雑なパターンで分布している森林土壌であっても、必要かつ無駄のない少数点数の土壌サンプルの採取・分析によって、対象地域の森林土壌における総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数の分布を有効に把握し、あるいは有効な分布図を作成することができる。
【００５５】
より具体的に言えば、γ線量分布図におけるγ線量レベルが異なる各区分地から少なくとも１点の土壌サンプルを採取・分析すれば、その分析結果を当該区分地の全体に敷衍することができる。こうして必要かつ無駄のない土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定すれば良いので、対象地域における一定の単位面積毎にしらみつぶしに膨大な点数の土壌サンプルを採取・分析する必要がなく、土壌サンプル点数を劇的に減少させて土壌分析のコスト及び労力を著しく低減することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態及び実施例】
次に、本願発明の実施の形態について説明する。以下において単に「本発明」と言うときは、本願発明を一括して指している。
【００５７】
〔森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法〕
本発明に係る森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法においては、森林土壌をその構成要素毎に分別したもとで、それぞれの構成要素の酸緩衝能力を当該要素に最適な条件下で測定した後、各測定値の合計値（Σ）に基づいて森林土壌の総合酸緩衝能力を診断する点に大きな特徴がある。森林土壌の構成要素を概念上どのように区別し、かつ実際にどのように分別するかは、本発明の技術思想に合理的に合致している限りにおいて限定されない。
【００５８】
この手法により、前記したように各構成要素をその最適な分析条件下で分析することが可能になり、かつ、各構成要素が共存している状態においては潜在化するような特定構成要素の酸緩衝能力も全て顕在化させて正確に評価することが可能となる。
【００５９】
森林土壌の総合酸緩衝能力診断の結果は、例えば森林土壌の植林に対する生育能力の有効な指標となるし、森林土壌に対して客土（他地域の優良土壌の搬入）や肥料等の施用を行う際にも有効な指標となる。特に好ましくは、森林土壌の酸性雨耐用年数を診断する基礎データとして利用される。同一の対象森林地域に対して総合酸緩衝能力診断を経年的に行うことにより、植林管理等において貴重なデータが蓄積されるし、場合によっては、その蓄積データから経年的な酸性雨の降雨状況を推定することも可能である。
【００６０】
〔森林土壌の構成要素〕
森林土壌の構成要素の概念分けは種々に可能であるが、好ましい一例として、「 F1 ：土壌の無機成分」、「 F2 ：土壌表面の有機物質」、「 F3 ：土壌腐植物質」及び「 F4 ：土壌溶液」の各構成要素項目に分けることができる。以上の F1 〜 F4 の構成要素によって森林土壌の総合酸緩衝能力の大半が規定されることが判明している。
【００６１】
より正確に森林土壌の総合酸緩衝能力を診断したい場合には、酸緩衝能力としての絶対値は必ずしも大きくないが、「植物根 F5 」の構成要素項目を追加し、更には、これも酸緩衝能力としての絶対値は大きくないが、土壌生物、土壌微生物及びその他諸々の酸緩衝能力に関与し得る不可知要素 F6 の構成要素項目を追加することもできる。
【００６２】
一方、例えば性質の類似する構成要素、例えば「 F2 ：土壌表面の有機物質」と「 F3 ：土壌腐植物質」とを併合して、単一の「有機腐植物質」等の構成要素項目を設けることも可能である。
【００６３】
〔総合酸緩衝能力値Σ〕
森林土壌の総合酸緩衝能力値Σは、森林土壌の各構成要素についての酸緩衝能力値の合計値として得られる。即ち、上記 F1 〜 F6 の各構成要素について、それぞれ f1 〜 f6 の酸緩衝能力値を得た場合、総合酸緩衝能力値Σは、森林土壌の構成要素として採用した項目「 F1 〜 F4 」、「 F1 〜 F5 」あるいは「 F1〜 F6 」に対応して、「 f1 〜 f4 」、「 f1 〜 f5 」あるいは「 f1 〜 f6 」の合計値である。
【００６４】
これらの内、不可知要素 F6 については、その性質上から酸緩衝能力値は固定値であり、その数値は限定されないが、本願発明者の研究によれば、森林土壌面積１ｃｍ２ （森林土壌３０ｃｍ３ ）当たり、０．５ (μg H ＋ ) と言う値が妥当である。これを森林土壌１ｇ当たりの酸緩衝能力値 f6 として表記すれば、 f6
＝０．５／３０ (μg H ＋ ／1g土壌) である。
【００６５】
一方、 F1 〜 F5 の各構成要素における酸緩衝能力値は本質的に変数項目であるが、本願発明者の研究によれば、その内の F2 〜 F5 については、ほぼ一定の値を取る傾向が強く、具体的には、 F2 は３３．３ (単位は「森林土壌１ｃｍ２ 当たりμg H ＋ 」。以下同様。) 、 F3 は３１．５、 F4 は１．２、及び F5 は１．０である。そして、土壌空隙を考慮すれば森林土壌１ｇがほぼ１ｃｍ３ の容積を持つと考えられる点と、前記した森林土壌層における樹木根圏の平均的有効土壌層厚さ約３０ｃｍとから、上記の酸緩衝能力値を森林土壌１ｇ当たりの酸緩衝能力値 f2 〜 f5 として換算規定すれば、それぞれ上記した数値の３０分の１の値である。
【００６６】
以上の点から、総合酸緩衝能力値Σの算定に当たり、次の２点を指摘することができる。即ち、まず第１点として、総合酸緩衝能力値Σを f1 〜 f6 の合計値として算定しても良いが、絶対値の小さい f5 及び／又は f6 を除外して、例えばΣ＝ f1 ＋ f2 ＋ f3 ＋ f4 により算定しても、診断結果の信頼性は損なわれない。
【００６７】
第２点として、固定値項目 f6 と、変数項目ではあるが実質的に固定値に近い f2 〜 f5 とを一括して固定値項目 fa として扱い、その固定値 fa を、前記したこれらの数値の合計から、６７．５／３０ (μg H ＋ / 1g土壌) と仮定しても、診断結果の信頼性は損なわれない。
【００６８】
〔各構成要素の酸緩衝能力値の測定方法〕
森林土壌の各構成要素について、その酸緩衝能力を測定するための最適の測定条件は一様ではない。本願発明者の研究によれば、各構成要素の最適の酸緩衝能力条件は次の通りである。なお、いずれも酸として無機酸を用いることが好ましく、過塩素酸を用いることが最も好ましい。
【００６９】
土壌の無機成分（ F1 ）：森林土壌サンプルより適宜な方法で土壌の無機成分を分別して乾燥し、この乾燥物２５ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある無機酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と無機酸溶液の初期ｐＨ値との差から土壌の無機成分が中和した水素イオン量を算出する。
【００７０】
土壌の無機成分とは、土壌粒子、粘度鉱物、岩石の破片等を含む。土壌の無機成分を分別する方法は限定されないが、例えば３ｍｍ、１ｍｍ等の適当なメッシュの篩板を一段に又は多段に使い分けて分別することができる。乾燥条件も限定されないが、例えば電気炉等を用いて８５°Ｃ×２４時間等の条件で乾燥させることができる。
【００７１】
土壌表面の有機物質（ F2 ）：森林土壌サンプルより適宜な方法で土壌表面の有機物質を分別して乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある無機酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と無機酸溶液の初期ｐＨ値との差から有機物質が中和した水素イオン量を算出する。
【００７２】
土壌表面の有機物質とは、落葉、落枝等の他、土壌表面に散在する小動物の死骸等を含む。これらの有機物質を分別する方法は限定されないが、例えば適当なメッシュの篩板を用いて土壌無機成分を除外した後、更に適当な方法で有機物質と土壌腐植成分とを分別することができる。
【００７３】
土壌腐植物質（ F3 ）：森林土壌サンプルより適宜な方法で土壌腐植物質を分別して乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある無機酸溶液加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と、無機酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌腐植物質が中和した水素イオン量を算出する。
【００７４】
土壌溶液（ F4 ）：森林土壌サンプルより前記の吸引搾取法や遠心分離法等の適宜な方法により土壌溶液を分別し、この溶液１０ｍＬをｐＨ３．５の無機酸溶液によってｐＨが４．０になるまで滴定し、要した無機酸溶液中の水素イオン量と滴定終了時の滴定溶液中の水素イオン量との差から土壌溶液が中和した水素イオン量を算出する。
【００７５】
植物根（ F5 ）：森林土壌の植生である標準的植物であって根が十分に成長したもの（例えば、スギ、ヒノキ又はアカマツの３年苗）を水耕状態に置き、水耕溶液がｐＨ４．５〜ｐＨ５．０の範囲にあることを確認した後に、無機酸溶液の滴下により水耕溶液をｐＨ３．２に調節し、調節の完了後１時間経過時点における水耕溶液のｐＨを測定することにより、植物根が中和した水素イオン量を算定し、この値を以て代用する。
【００７６】
〔森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法〕
森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法は、上記の各種の方法によって求めたいずれかの総合酸緩衝能力値Σと、森林土壌面積１ｃｍ２ 当たり年間降雨水量中の水素イオン量Ｒ (μg H ＋ ) とから、算定式「Ｙ (年）＝（Σ×３０）／Ｒ」により、森林土壌の酸性雨耐用年数（Ｙ）を算出するものである。
【００７７】
総合酸緩衝能力値Σは土壌１ｇ当たりの総合酸緩衝能力値であるから、土壌空隙を勘案して土壌１ｇが１ｃｍ３ の容積を持つと規定した場合、森林土壌層においては樹木根圏の平均的な有効土壌層の厚さが約３０ｃｍであるため、森林土壌面積１ｃｍ２ 当たりの総合酸緩衝能力値は「Σ×３０ (μg H ＋ ) 」である。
【００７８】
従って、この総合酸緩衝能力値を森林土壌面積１ｃｍ２ 当たり年間降雨水量中の水素イオン量Ｒ (μg H ＋ ) で除算すれば、森林土壌の酸性雨耐用年数を求めることができる。
【００７９】
森林土壌面積１ｃｍ２ 当たり年間降雨水量中の水素イオン量Ｒ (μg H ＋ ) は、当該森林土壌における面積１ｃｍ２ 当たりの年間降雨水量を実測値や既存のデータ等から求め、かつ年間における降雨水の平均的ｐＨ値から降雨水の単位量に含まれる水素イオン量 (μg H ＋ ) を求めることにより、簡単に算定できる。
【００８０】
このような酸性雨耐用年数の診断結果は、森林地域の植林を管理する上でも、新規に植林を行う場合の候補地の選定や耐酸性を考慮した植林樹木種の選定等の上でも、極めて有用な参考データを提供する。
【００８１】
〔対象地域における診断結果の分布分析方法〕
対象地域における診断結果の分布分析方法は、上記の森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法あるいは酸性雨耐用年数診断方法を特定の森林地域に対して実施するに当たり、以下のプロセスによって、分析の信頼性を低下させることなく、採取する土壌サンプル数を著しく低減させる方法である。
（１）対象地域において、土壌から放出されるγ線量を測定してγ線量分布図を作成することにより、基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布を把握する。
（２）前記γ線量分布図に基づく土壌構成基本型の分布を指標として、必要かつ無駄のない土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定する。
【００８２】
そして、当該森林地域における土壌全体の平均的な総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数を、あるいは当該森林地域における各区分地土壌の総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数の分布を有効に把握することができる。
【００８３】
本発明に係る診断結果の分布分析方法は、以下のような好ましい実施形態において実施することができる。
【００８４】
（１．対象地域）
分析対象となる森林地域としては、平野部，丘陵部又は山岳部における森林地域や、一般に「里山」と呼ばれる都市近郊の小規模森林地域等が好ましく例示される。なお、他地域からの土壌搬入が行われている森林地域は、基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布が崩れているため、対象地域として好ましくない。
【００８５】
又、土壌表面が水で覆われている森林地域（例えば沼地状又は湿地状の森林地域）も、γ線の透過が水によって阻害され適正なγ線量分布図を得られない恐れがあるため、対象地域として好ましくない。
【００８６】
（２．γ線量の測定）
γ線量の測定手段としては、公知の任意のγ線量あるいはγ線照射強度の測定手段、例えばγ線スペクトロサーベイメータやシンチレーション検出器等を利用することができる。このような測定手段の使用方法としては、現地の測定地点上で直接にγ線スペクトロサーベイメータ等を用いてγ線量を測定するのが簡易・迅速性の点から好ましく、とりわけ現地の測定地点において土壌表面から１ｍの高さの空間でのγ線照射強度の分布を測定する方法が土壌構成基本型をより良好に反映する。
【００８７】
但し、その他の任意のγ線量測定方法、例えば前記公知文献「日本における主な岩石中の放射能」（松田秀晴，湊 進）に記載されたように、測定地点の土壌サンプルを採取して実験室に持ち帰りγ線量を分析する方法等も任意に採用することができる。測定されるγ線は、土壌に含まれる天然放射性核種（ ２３８Ｕ系列、 ２３２Ｔｈ系列及び４０Ｋ系列）に起因するものである。
【００８８】
（３．γ線量分布図）
上記の測定結果からγ線量分布図を作成するに当たり、γ線量分布図の表現形態は限定されない。例えば、γ線の照射線量（クーロン／Ｋｇ）の測定装置や、γ線の吸収線量（グレイ）の測定装置から得られた生データの測定値をそのまま分布図として表現した測定値分布図のようなものも十分に利用可能であり、本発明の「γ線量分布図」に該当する。
【００８９】
又、上記の測定値生データを、所定の換算方法によって実質的なγ線強度あるいはγ線量に換算した結果を分布図として表現したγ線量分布図やγ線強度分布図も本発明の「γ線量分布図」に該当する。特に好ましいγ線量分布図が、測定地点の地上１ｍの高さにおけるγ線照射強度（γ線線量率）の分布を表現したγ線線量率分布図である。このγ線線量率は、土壌表面からおよそ３０ｃｍまでの深さの土壌に含まれる前記天然放射性核種に起因するγ線量を測定している。
【００９０】
γ線量分布図が、γ線量レベルが複数段階に異なる区分地からなるように表現されることが、後述する土壌サンプルの必要かつ無駄のない採取地点及びサンプル数の決定のために好ましい。「複数段階」とは、６段階以上であることが、基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布を必要な程度に詳細に把握するために、特に好ましい。
【００９１】
（４．土壌構成基本型）
土壌構成基本型とは、その森林土壌の基盤岩石に由来する土壌構成の基本的な型を言う。最も典型的な土壌構成基本型が、火成岩質土壌における「酸性岩」、「中性岩」、「塩基性岩」である。その他、火成岩質土壌におけるアルカリ中性岩、堆積岩質土壌における化学・生物岩（含炭酸塩岩）等も例示される。これらの土壌構成基本型は、その森林土壌のγ線量と対応関係がある。換言すれば、基盤岩石に由来する森林土壌は、土壌自体を分析しなくても、その土壌のγ線量測定結果から土壌構成基本型を推定できる。
【００９２】
「γ線量測定結果から対象地域の土壌構成基本型（又はその分布）を推定できる」と言うこと自体、簡易あるいは大雑把な総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数を把握する上で有用なデータでありえるが、本発明においてはむしろ、「同等のγ線量測定結果を得た土壌同士は同じ土壌構成基本型を持つことを推定できる」と言う点が重要である。
【００９３】
幾つかの土壌構成基本型を持つ森林土壌と、そのγ線線量率との対応関係データの一例を以下に示す。このデータ例においても、各土壌構成基本型を持つ土壌におけるγ線線量率の絶対値よりも、各土壌構成基本型を持つ土壌が互いに区別可能なγ線線量率を示すと言う事実が重要である。
【００９４】
火成岩質酸性土壌 概ね ７０（ｎＧＹ／ｈ）前後
火成岩質中性土壌 概ね ４０（ｎＧＹ／ｈ）前後
火成岩質塩基性土壌 概ね ３０（ｎＧＹ／ｈ）前後
（５．土壌サンプルの採取）
上記γ線量分布図の作成により、対象森林地域における基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布を把握した後、この土壌構成基本型の分布を指標として、必要かつ無駄のない土壌サンプルの採取地点及びサンプル数を決定する。
【００９５】
「必要かつ無駄のない」とは、少なくともγ線量分布図におけるγ線量レベルが異なる各区分地から最低１点の土壌サンプルを採取し、かつ各区分地において徒らに重複して土壌サンプルを採取しないことを意味する。なぜなら、同一の対象地域においてγ線量レベルが同等である（基盤岩石に由来する土壌構成基本型が共通である）土壌同士は、同様な土壌化履歴を持つ。従って、総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数においても近似的に同一であると推定できるので、最低１点の代表的土壌サンプルの分析結果を、γ線量レベルが同等である他の地点に敷衍して適用できるからである。
【００９６】
従って、最も少ない土壌サンプル点数の設定は、例えばγ線量分布図がγ線量レベルが６段階に異なる区分地からなる場合には、各レベルの区分地から１点ずつ、合計６点の土壌サンプルのみを採取する場合である。
【００９７】
なお、特定のγ線量レベルに属する区分地について、例えば以下のいずれかのような特段の事情が認められる場合には、当該区分地において、適正な採取地点の選択のもとに、土壌サンプルの採取地点数をある程度増やしても構わない。
（ａ）当該区分地が相対的に大きな面積を持つ場合。
（ｂ）当該区分地内に、例えば南斜面と北斜面の存在等の土壌化履歴に大きく影響する地形的要因が認められる場合。
（ｃ）対象地域内において当該区分地が複数ケ所の飛び地状に分散して存在する場合。
【００９８】
（６．土壌サンプルの分析）
採取した土壌サンプルは、「森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法」において前記した要領に従い、その構成要素毎に分別され、それぞれの構成要素の酸緩衝能力を当該要素に最適な条件下で測定される。そしてこれらの各構成要素についての測定値の合計値（Σ）を求め、この合計値に基づいて当該土壌サンプルに関する総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数が評価される。
【００９９】
（７．診断結果の分布分析）
上記した森林土壌サンプルの分析結果は、各土壌構成基本型における総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数の評価結果として、前記γ線量分布図にあてはめる。それによって、当該森林地域における土壌全体の平均的な総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数を、あるいは当該森林地域における各区分地土壌の総合酸緩衝能力又は酸性雨耐用年数の分布を有効に把握する。
【０１００】
一定の対象森林地域について得られたこれらの土壌構成分布の分析結果は、必要かつ無駄のない比較的少数の土壌サンプルの分析に基づくものであるが、同一対象地域について従来法により膨大な点数の土壌サンプルの分析に基づいて得られた土壌診断の結果と比較しても、遜色のない信頼性を持つと考えられる。
【０１０１】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例及び実施例２は、診断結果の分布分析方法における、γ線線量率分布図作成の実施例である。
【０１０２】
愛知県豊田市岩倉地区の「トヨタの森」と呼ばれる約０．７平方キロメートルの対象地域（森林）について、その地域内の単位面積約５０アール毎に１地点の割合で無差別にγ線量の測定地点を合計１５０地点設定し、各測定地点において土壌表面から１ｍの高さの空間でのγ線スペクトロサーベイメータによる１時間当たりのγ線吸収量（ｎＧｙ／ｈ）を測定した。
【０１０３】
その結果をまとめたγ線線量率分布図を図１に示す。図１において、γ線吸収量が７５（ｎＧｙ／ｈ）を超えた区分地を符号１で、７０を超え７５以下であった区分地を符号２で、６５を超え７０以下であった区分地を符号３で、６０を超え６５以下であった区分地を符号４で、５５を超え６０以下であった区分地を符号５で、５５以下であった区分地を符号６で、それぞれ示す。
【０１０４】
〔実施例２〕
愛知県豊橋市馬越地区の「愛知県認定 里山２０１−１」約１．３１平方キロメートルの対象地域（森林）について、実施例１と同様にしてγ線スペクトロサーベイメータによる１時間当たりのγ線吸収量（ｎＧｙ／ｈ）を測定した。
【０１０５】
その結果をまとめたγ線線量率分布図を図２に示す。図２において、γ線吸収量が４５（ｎＧｙ／ｈ）を超えた区分地を符号７で、４０を超え４５以下であった区分地を符号８で、３５を超え４０以下であった区分地を符号９で、３０を超え３５以下であった区分地を符号１０で、２５を超え３０以下であった区分地を符号１１で、２５以下であった区分地を符号１２で、それぞれ示す。
【０１０６】
〔実施例３〕
実施例１に係る「トヨタの森」地域内において、γ線線量率レベルが同一のランク（図１において同一の符号で示される区分地）であり、しかも隣接していない二つの所定地区（Ａ地区及びＢ地区）について、それぞれ蛍光Ｘ線分析法を利用した土壌分析を行った。その結果を以下に示すが、Ａ地区とＢ地区の土壌構成が非常に近似していることが明瞭である。
【０１０７】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るγ線線量率分布図である。
【図２】実施例に係るγ線線量率分布図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for diagnosing the comprehensive acid buffer capacity of forest soil, a method for diagnosing acid rain life of forest soil, and a method for analyzing the distribution of diagnosis results in a target area. More specifically, the present invention relates to a simple and rational comprehensive acid buffer capacity diagnosis method and acid rain service life diagnosis method newly invented for forest soil. Furthermore, the present invention, when executing these methods on soil in a specific forest area, first grasps the distribution of the basic type of soil composition by simple means, and based on the result, it is necessary and wasteful for the analysis soil sample Further, the present invention relates to a method for analyzing the distribution of diagnostic results, which can significantly reduce the cost and labor for implementing the above-described diagnostic method as a whole by determining the sampling point and the number of samples.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is also a relationship with environmental changes due to acid rain problems, etc., how much buffering capacity forest soil has against acidification factors, or as a simpler index, how much acid rain life the forest soil has There is a growing demand to know if you can expect.
[0003]
In order to perform soil diagnosis for such purposes, it is usually necessary to collect soil samples from the target area and bring them back to the laboratory for analysis. Equipment and reagents need to be prepared. In some cases, complicated operations such as classification, measurement, extraction, filtration, and titration of soil particles are also required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a reliable technique has not yet been proposed as a method for diagnosing acid buffer capacity of forest soil and a method for diagnosing acid rain life as described above. As a general diagnostic method that can be expected in such a case, for example, a method in which a certain amount of soil sample is put into an acid solution as it is to check the acid buffering capacity can be assumed. Such a method is considered to be unreliable due to the following problems.
[0005]
That is, first, there are various constituent elements that exhibit acid buffering capacity in forest soil, such as soil mineral components such as viscous minerals and rock particles, organic matter such as litter, soil humus, and soil solutions. The optimum analysis conditions for accurately grasping the acid buffering capacity of each component of the above differ depending on the component. Therefore, if each component is collectively analyzed under a specific single analysis condition, an analysis result with a large error is obtained. In addition, no one has yet disclosed what the optimal analysis conditions for each of the above-mentioned components are.
[0006]
Secondly, when analyzing the acid buffer capacity gradually exerted over a long period under natural conditions in a laboratory by an extremely short time treatment, it is necessary to consider the influence of the interaction of each component over time. In other words, the acid buffering capacity of each component under natural conditions does not necessarily develop in a short time at the same time.For example, when the acid buffering capacity of the first component Fx is activated and its capacity is exhausted, It is common knowledge in the art to often show a mechanism of action such that the acid buffering capacity of the component Fy is activated. In the diagnosis method described above, only the apparent acid buffering capacity of the soil at a specific point in time is analyzed, and the total acid buffering capacity including the potential capacity and the acid rain service life reflecting this are precisely I can't figure it out.
[0007]
On the other hand, with regard to the analysis of soil samples, for example, when performing a pinpoint soil analysis at a very narrow limited target point, or even in a target forest area having a certain extent, the soil composition within the area is uniform. If it is known in advance, the number of soil samples may be small. However, in normal forest soil diagnosis, the target area is also wide, and soils with different soil configurations are often distributed in a complex pattern within the area.
[0008]
When soil analysis is performed on a target area where forest soils with various soil configurations are distributed in a complex pattern, the soil is usually crushed at a rate of one sample per unit area in the target area. Samples need to be taken and analyzed. As a result, a huge number of soil samples are brought back, and the human, time, and cost burden for the analysis becomes a big problem. Even if you try to reduce the number of soil samples to reduce this burden, if you set a large unit area per sample, the soil diagnosis results will be roughly proportional and the reliability will decrease. Even if you try to thin out the sampling points, it is not possible because there is no criterion.
[0009]
In view of the above points, the method for diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil and the method for diagnosing the acid rain life of forest soil according to the present invention is a reliable diagnostic method that can solve the first and second problems described above. Providing is a problem to be solved. In addition, the distribution analysis method for diagnosis results according to the present invention significantly reduces the cost and labor of soil analysis as a whole by reducing the number of samples collected for analysis in the target area without impairing the reliability of soil analysis. Is to be solved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(Configuration of the first invention)
In order to solve the above-mentioned problems, the first invention of the present application consists of the following: forest soil, F1: inorganic component of soil composed of soil particles, clay minerals and rock fragments, F2: small animals scattered on litter, litter and soil surface F3: soil humic substance, F4: soil solution, of Sort into 4 components,
Acid buffer capacity measurement f1 for the F1 component, acid buffer capacity measurement f2 for the F2 component, acid buffer capacity measurement f3 for the F3 component, and F4 configuration The acid buffer capacity measurement f4 for the element is measured under the following conditions (a) to (d) that are optimal for each component:
The total value (Σ) of the measured values f1 to f4 for each of these components is
Σ (μg H + / 1g soil) = f1 + f2 + f3 + f4 (μg H + / 1g soil)
This is a method for diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil based on the total value (Σ).
(A) F1: The inorganic component of the soil is separated from the forest soil sample by a sieving method and dried, and 1 L of perchloric acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is added to 25 g of this dried product and stirred. Then, the amount of hydrogen ions neutralized by the inorganic components of the soil is calculated from the difference between the pH value when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the perchloric acid solution.
(B) F2: Forest soil sample after separating inorganic components of soil by sieving method Fall The small animal carcass scattered on the leaves, litter and soil surface is separated and dried, and 1 g of perchloric acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is added to 50 g of this dried product and stirred, and the pH of the solution The amount of hydrogen ions neutralized by the organic substance on the soil surface is calculated from the difference between the pH value at the time when no longer changes and the initial pH value of the perchloric acid solution.
(C) F3: The forest soil sample after separating the inorganic component of the soil and the organic material on the soil surface is dried, and perchloric acid in the range of pH 1.2 to pH 1.9 with respect to 50 g of the dried product 1 L of the solution was added and stirred, and the pH value when the pH of the solution stopped changing, Perchloric acid solution The amount of hydrogen ions neutralized by soil humic substances is calculated from the difference from the initial pH value.
(D) F4: A soil solution is fractionated from a forest soil sample by suction extraction or centrifugation, and 10 mL of this solution is titrated with a perchloric acid solution of pH 3.5 until the pH becomes 4.0, which is necessary for titration. The amount of hydrogen ions neutralized by the soil solution is calculated from the difference between the amount of hydrogen ions in the perchloric acid solution and the amount of hydrogen ions in the titration solution at the end of the titration.
[0011]
(Configuration of the second invention)
The configuration of the second invention of the present application for solving the above problem is based on the total acid buffering capacity value Σ of the forest soil according to the first invention, and further the forest soil area is 1 cm. 2 Hydrogen ion content R (μg H + This is a method for diagnosing acid rain service life of forest soil by calculating the acid rain service life (Y) of forest soil according to the following formula that introduces the term).
Y (year) = (Σ × 30) / R.
[0012]
(Configuration of the third invention)
The configuration of the third invention of the present application for solving the above-mentioned problem is that the total acid buffer of the forest soil according to the first invention is applied to a soil sample of a specific forest area collected by the following processes (1) and (2). The capacity diagnosis method or the acid rain service life diagnosis method according to the second invention is carried out, and the average total acid buffer capacity or the acid rain service life of the entire soil in the forest area, or the soil in each section in the forest area This is a method for analyzing the distribution of diagnostic results in the target area, which grasps the distribution of the total acid buffer capacity or the acid rain service life of the target area.
(1) In the target area, measure the γ-rays emitted from the soil and create a γ-dose distribution map with different γ-dose levels in six or more stages, thereby grasping the distribution of basic soil composition derived from the basement rock To do.
(2) Collect at least one soil sample from each section with different γ dose levels, using the distribution of the basic soil composition based on the γ dose distribution map as an index.
[0028]
[Operation and effect of the invention]
Invention of the present application , In the diagnosis of acid buffer capacity of forest soil, the forest soil is classified for each component, and the acid buffer capacity of each component is measured under conditions optimal for the component. And the total value ((SIGMA)) of the measured value about each of these component is calculated | required, and the comprehensive acid buffer capacity of forest soil is diagnosed based on this total value.
[0029]
Therefore, the first problem described above with respect to a method for checking the acid buffering capacity by putting soil samples into the acid solution as they are, that is, analysis based on the fact that each component is not necessarily analyzed under optimal analysis conditions. Resulting errors are avoided.
[0030]
Furthermore, since each component is analyzed separately, all the acid buffering capacities of specific components that become latent when these components coexist are also revealed. Therefore, the second problem described above, that is, the problem that only the apparent acid buffering capacity of the soil at a specific point in time is analyzed and the total acid buffering capacity including the potential cannot be grasped is avoided. Is done.
[0031]
From the above points, Invention of the present application According to the method for diagnosing the comprehensive acid buffer capacity of forest soil according to the present invention, a reasonable and reliable diagnosis result can be obtained.
[0032]
According to the inventor's research or from common sense in the technical field, the acid buffering capacity of forest soils has a particularly large effect. Invention of the present application These are the four components F1 to F4 listed in.
[0033]
Therefore, it is extremely reasonable and reliable to obtain a diagnosis result with the total acid buffer capacity value Σ of the forest soil as the total value of the acid buffer capacity measurements f1 to f4 of these components.
[0034]
the above Invention of the present application As a specific embodiment of Invention of the present application An embodiment in which the total acid buffering capacity value Σ of forest soil is calculated by the above formula can be preferably exemplified. In this case, it is appropriate to express the acid buffer capacity value in units of “μg H + / 1 g soil”.
[0035]
The impact of acid buffering capacity by plant root F5 on the acid buffering capacity of forest soil has not been pointed out or evaluated so far. The inventor of the present application first paid attention to this component, and As described below For the first time, we have devised a method for accurately analyzing the acid buffering capacity without being affected by other components.
[0036]
Therefore, Invention of the present application According to the method for diagnosing the comprehensive acid buffer capacity of forest soil according to the present invention, a more rational and reliable diagnosis result can be obtained. However, the absolute value f5 of the acid buffering ability by the plant root F5 is not necessarily larger than the absolute values f1 to f4 of the acid buffering ability of the constituent elements F1 to F4.
[0037]
According to the research of the present inventor, the total acid buffering capacity of forest soil can be evaluated almost accurately by the sum of the acid buffering capacity values of the constituent elements of F1 to F4 or the constituent elements of F1 to F5. .
[0038]
However, in actual diagnosis, there are other miscellaneous incidental factors or incidental components (such as soil microorganisms) that may be affected. Considering this point, a more complete diagnosis can be expected. Can do. And as a practical matter, rather than analyzing these incidental factors or incidental components indefinitely, it is more reasonable and more appropriate to treat them by giving empirically reasonable numerical values as the constant term F6. It is reasonable. The acid buffer capacity value f6 given to the constant term F6 is not limited. For example, “0.5 / 30 (μg H + / 1g soil) ”is preferred from the rule of thumb.
[0039]
In diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil, as described above, the components of F1 to F4, F1 to F5, or F1 to F6 are analyzed separately from each other, and the total value of acid buffer capacities of these components is calculated. Although it is preferable to make a diagnosis, it is still unclear as to what the optimal analysis conditions for each component are. The inventor of the present application determines the optimal analysis conditions for each component. Invention of the present application As elucidated.
[0040]
Invention of the present application The reason why the inorganic acid solution used for measuring the acid buffering capacity of the components F1 to F3 is set to the initial pH in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is that the acid is too strong when the initial pH is lower than this range This is because it has been empirically found that when the initial pH is higher than this range, an extremely small acid buffer capacity value is obtained.
[0041]
In the measurement of the acid buffer capacity of component F1, 1 L of the above inorganic acid solution is used for 25 g of the dried soil inorganic component, while in the measurement of the acid buffer capacity of component F2 or F3, The reason why 1 L of the inorganic acid solution is used for 50 g of dried soil humic substance is that the difference in specific gravity of these components is taken into consideration.
[0042]
In the acid buffer capacity measurement of the component F4, compared to the case of the components F1 to F3, the initial pH of the inorganic acid solution is set to 3.5, and the reason for titrating until the pH becomes 4.0 is that the soil solution This is because the value of the acid buffering capacity is smaller than that of soil.
[0043]
In measuring the acid buffer capacity of component F5, the acid buffer capacity can only be measured effectively if it is a living plant root. The reason for measuring in the hydroponics state is that such measurement at the site is impossible, and the reason for confirming that the hydroponic solution is in the range of pH 4.5 to pH 5.0 at the start of measurement is This is because it has been empirically known that the error is very small when measured within this range. The reason for starting the measurement process after adjusting the pH to 3.2 is that if the acidity is stronger than this range, it is rooted. The reason for calculating the amount of neutralized hydrogen ions based on the pH of the hydroponic solution after the completion of the adjustment is 1 hour after most of the reaction occurs within a very short time. This is because almost no change is observed after the passage.
[0044]
In the case of analyzing the acid buffering ability of a certain substance, material, etc. including the case of the present invention, various acids can be arbitrarily selected and used. However, in the present invention, it is preferable to use an inorganic acid because the organic acid may react with the soil and give an incorrect value. The present inventor has also found that it is extremely preferable to use perchloric acid as an acid for analyzing the acid buffering capacity. The reason for this is that in the case of a general inorganic acid, there may be some error in the acid buffering capacity due to the reaction between the anion in the inorganic acid and the soil, while the excess is excessive. This is because perchloric ions do not react with the soil at all in the case of chloric acid.
[0045]
As a result of the inventor's research, the acid buffer capacity measurement values f1 to f6 of the forest soil components F1 to F6 were compared, and the total value of f2 to f4, the total value of f2 to f5, or the total value of f2 to f6 were compared. It has been found as a rule of thumb to take a specific value. That is, these total values are approximately 67.5 (μg H +) per 1
[0046]
In the forest soil layer, the average effective soil layer thickness of the tree root zone is considered to be about 30 cm. Therefore, the constant fa, which is a fixed value, is fa = 67.5 / 30 (μg H + / 1g soil).
[0047]
Invention of the present application According to the above, since only the component F1 is analyzed and the acid buffer capacity measurement value f1 is obtained to obtain the total acid buffer capacity value Σ of the forest soil, the comprehensive acid buffer capacity diagnosis of the forest soil is remarkably simplified. And the reliability of diagnosis is maintained.
[0048]
When the measurement value of the total acid buffer capacity of the forest soil is obtained, it can be converted into the acid rain life of the forest soil by simple mathematical processing. For practical purposes, the diagnosis of acid rain life of forest soil may be more valuable than the diagnosis of total acid buffer capacity of forest soil.
[0049]
Invention of the present application Is based on the total acid buffer capacity value Σ (μg H + / 1g soil) of the forest soil, considering the average effective soil layer thickness of about 30 cm in the tree root zone in the forest soil layer as “Σ × 30 ”is regarded as the total acid buffer capacity per 1
[0050]
Incidentally, for the total acid buffer capacity value Σ of forest soil, Invention of the present application Based on the above, when calculating by introducing the constant fa = 67.5 / 30 (μg H + / 1g soil), “Y (year) = [(f1 × 30) +67.5] / R” The formula gives the acid rain life of forest soil. R is a variable unique to the target area and cannot be given a uniform value.
[0051]
The amount of γ radiation emitted from the soil corresponds to the basic soil composition type such as acidic soil, neutral soil, basic soil, etc. derived from the basement rock. For example, “Radioactivity in main rocks in Japan” published in “RADIOISOTOPES, Vol. 48, No. 12 (Dec. 1999)” published by Japan Isotope Association (Hideharu Matsuda, Susumu Matsuda) ) And the like. Therefore, the γ dose distribution map in the target area substantially means a basic distribution map of soil composition such as acidic soil, neutral soil, and basic soil.
[0052]
Invention of the present application (1) Create a γ-dose distribution map in the target area, grasp the distribution of basic types of soil composition such as acidic soil, neutral soil, basic soil, etc. (2) The collection point and the number of samples of a waste soil sample are determined, and (3) the total acid buffer capacity or the acid rain service life in each soil constituent basic type is analyzed by analyzing the soil sample thus collected. And by applying this analysis result to the γ dose distribution map, not only the overall or average diagnosis result in the forest soil of the target area can be obtained, but the distribution of the diagnosis result for each division can be grasped, or A distribution chart can be created.
[0053]
In the tenth invention, (1) create a γ dose distribution map in the target area, grasp the distribution of basic types of soil composition such as acidic soil, neutral soil, basic soil, etc., and (2) use this distribution as an index Then, the sampling point and the number of samples of the necessary and wasteful soil samples are determined, and (3) the total acid buffer capacity or the acid rain service life in each soil constituent basic type is analyzed by analyzing the soil samples thus collected. And by applying this analysis result to the γ dose distribution map, not only the overall or average diagnosis result in the forest soil of the target area can be obtained, but the distribution of the diagnosis result for each division can be grasped, or A distribution chart can be created.
[0054]
As a result, even in the case of forest soil where the target area is wide and the soils with different soil composition are distributed in a complicated pattern, the target is obtained by collecting and analyzing a small number of soil samples that are necessary and wasteful. It is possible to effectively grasp the distribution of the total acid buffer capacity or the acid rain life in the forest soil of the region, or to create an effective distribution map.
[0055]
More specifically, if at least one soil sample is collected / analyzed from each section having different γ dose levels in the γ dose distribution map, the analysis result can be spread over the entire section. Since it is only necessary to determine the sampling point and the number of samples of the soil sample that is necessary and wasteful, it is not necessary to collect and analyze an enormous number of soil samples for every fixed unit area in the target area. The score can be dramatically reduced to significantly reduce the cost and effort of soil analysis.
[0056]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
next, Invention of the present application The embodiment will be described. In the following, when simply saying “the present invention”, Invention of the present application Points to all at once.
[0057]
[Diagnosis method for total acid buffer capacity of forest soil]
In the method for diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil according to the present invention, after measuring the acid buffer capacity of each component under conditions optimal for the component, after separating the forest soil into its component elements, The major feature is that the total acid buffering capacity of forest soil is diagnosed based on the total value (Σ) of each measured value. How the components of the forest soil are conceptually distinguished and how they are actually separated is not limited as long as it is reasonably consistent with the technical idea of the present invention.
[0058]
As described above, this method makes it possible to analyze each component under its optimal analysis conditions, and the acid of a specific component that becomes latent when each component coexists. All buffering capacities can also be revealed and accurately evaluated.
[0059]
The result of the comprehensive acid buffer capacity diagnosis of forest soil is an effective index of the growth capacity for planting forest soil, for example, and the application of customer soil (importing excellent soil in other areas) or fertilizer to forest soil It is also an effective indicator when doing so. Particularly preferably, it is used as basic data for diagnosing the acid rain life of forest soil. By conducting comprehensive acid buffer capacity diagnosis over the same target forest area over the years, valuable data is accumulated in afforestation management, etc., and in some cases, the accumulation of acid rain over time from the accumulated data Can also be estimated.
[0060]
[Components of forest soil]
Although the conceptual division of the constituent elements of forest soil is possible in various ways, preferable examples are “F1: inorganic component of soil”, “F2: organic substance on soil surface”, “F3: soil humic substance” and “F4: It can be divided into each component item of “soil solution”. It has been found that the components of F1 to F4 above define most of the total acid buffer capacity of forest soil.
[0061]
If you want to diagnose the total acid buffer capacity of forest soil more accurately, the absolute value of the acid buffer capacity is not necessarily large, but the component item “Plant Root F5” is added, and this is also the acid buffer capacity. Although the absolute value of the capacity is not large, it is possible to add a component item of the unknown element F6 that may be involved in acid buffer capacity of soil organisms, soil microorganisms, and various other things.
[0062]
On the other hand, component elements with similar properties, for example, “F2: organic substance on the soil surface” and “F3: soil humic substance” should be combined to provide a single component item such as “organic humic substance”. Is also possible.
[0063]
[Total acid buffer capacity value Σ]
The total acid buffering capacity value Σ of the forest soil is obtained as a total value of acid buffering capacity values for each component of the forest soil. That is, when the acid buffer capacity values of f1 to f6 are obtained for each of the components F1 to F6, the total acid buffer capacity value Σ is the items `` F1 to F4 '' and `` Corresponding to "F1 to F5" or "F1 to F6", it is the total value of "f1 to f4", "f1 to f5" or "f1 to f6".
[0064]
Among these, for the unknown element F6, the acid buffer capacity value is a fixed value because of its nature, and the value is not limited, but according to the study of the present inventor, the forest soil area is 1 cm. 2 (Forest soil 30cm 3 ) Per 0.5 (μg H + The value) is reasonable. If this is expressed as the acid buffer capacity value f6 per gram of forest soil, f6
= 0.5 / 30 (μg H + / 1g soil).
[0065]
On the other hand, the acid buffer capacity value of each component of F1 to F5 is essentially a variable item, but according to the study of the present inventor, there is a tendency for F2 to F5 among them to take almost constant values. Strong, specifically, F2 is 33.3 (unit is 1 cm of forest soil 2 Per μg H + " The same applies below. ), F3 is 31.5, F4 is 1.2, and F5 is 1.0. And considering soil voids, 1 g of forest soil is about 1 cm. 3 And the above-mentioned acid buffer capacity value per 1 g of forest soil f2 to the above-mentioned average effective soil layer thickness of the tree rhizosphere in the forest soil layer is about 30 cm. If the conversion is defined as f5, each value is 1/30 of the above numerical value.
[0066]
From the above points, the following two points can be pointed out in calculating the total acid buffer capacity value Σ. That is, as a first point, the total acid buffer capacity value Σ may be calculated as the total value of f1 to f6. However, excluding f5 and / or f6 having a small absolute value, for example, Σ = f1 + f2 + Even if the calculation is performed using f3 + f4, the reliability of the diagnosis result is not impaired.
[0067]
Secondly, the fixed value item f6 and the variable items f2 to f5 which are substantially close to the fixed value are collectively treated as the fixed value item fa. From the total, 67.5 / 30 (μg H + / 1g soil), the reliability of the diagnostic results is not impaired.
[0068]
[Measurement method of acid buffer capacity value of each component]
The optimum measurement conditions for measuring the acid buffer capacity of each component of forest soil are not uniform. According to the study of the present inventor, the optimum acid buffer capacity conditions for each component are as follows. In any case, it is preferable to use an inorganic acid as the acid, and it is most preferable to use perchloric acid.
[0069]
Soil inorganic component (F1): The soil inorganic component is separated and dried from the forest soil sample by an appropriate method, and 1 L of inorganic acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is added to 25 g of the dried product. The amount of hydrogen ions neutralized by the inorganic components of the soil is calculated from the difference between the pH value when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the inorganic acid solution.
[0070]
The inorganic component of soil includes soil particles, viscous minerals, rock fragments and the like. The method for separating the inorganic component of the soil is not limited, but for example, a suitable sieve plate having a mesh size of 3 mm, 1 mm or the like can be used in one or more stages. Although drying conditions are not limited, for example, it can be dried using an electric furnace or the like under conditions of 85 ° C. × 24 hours.
[0071]
Organic substance on the soil surface (F2): The organic substance on the soil surface is separated from the forest soil sample by an appropriate method and dried, and 1 L of inorganic acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 with respect to 50 g of the dried product Is added and stirred, and the amount of hydrogen ions neutralized by the organic substance is calculated from the difference between the pH value when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the inorganic acid solution.
[0072]
The organic material on the soil surface includes deciduous leaves, branches, etc., as well as carcasses of small animals scattered on the soil surface. The method for separating these organic substances is not limited. For example, after removing the inorganic inorganic component using a suitable mesh sieve plate, the organic substance and the soil humus component can be further separated by an appropriate method.
[0073]
Soil humic substance (F3): Soil humic substance is fractionated and dried from a forest soil sample by an appropriate method, and an inorganic acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is added to 50 g of this dried product and stirred. From the difference between the pH value at the time when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the inorganic acid solution, the amount of hydrogen ions neutralized by the soil humic substance is calculated.
[0074]
Soil solution (F4): The soil solution is fractionated from the forest soil sample by an appropriate method such as the above-described suction extraction method or centrifugal separation method, and 10 mL of this solution is adjusted to pH 4.0 with a pH 3.5 inorganic acid solution. The amount of hydrogen ions neutralized by the soil solution is calculated from the difference between the amount of hydrogen ions in the required inorganic acid solution and the amount of hydrogen ions in the titration solution at the end of the titration.
[0075]
Plant root (F5): A standard plant that is a vegetation of forest soil and that has sufficiently grown roots (for example, a three-year seedling of cedar, cypress or red pine) is placed in hydroponic condition, and the hydroponic solution has a pH of 4 After confirming that the pH is in the range of 5 to pH 5.0, the hydroponic solution is adjusted to pH 3.2 by dropwise addition of the inorganic acid solution, and the pH of the hydroponic solution at the time when 1 hour has elapsed after completion of the adjustment is measured. Thus, the amount of hydrogen ions neutralized by the plant root is calculated, and this value is substituted.
[0076]
[Method for diagnosing acid rain life of forest soil]
The method for diagnosing acid rain lifetime of forest soil is the total acid buffer capacity value Σ obtained by the above-mentioned various methods and the forest soil area of 1 cm. 2 Hydrogen ion content R (μg H + From the above, the acid rain life (Y) of forest soil is calculated by the calculation formula “Y (year) = (Σ × 30) / R”.
[0077]
Since the total acid buffer capacity value Σ is the total acid buffer capacity value per 1 g of soil, 1 g of soil is 1 cm in consideration of soil voids. 3 In the forest soil layer, since the average effective soil layer thickness of the tree root zone is about 30 cm, the forest soil area is 1 cm. 2 The total acid buffer capacity value per unit is “Σ × 30 (μg H + )].
[0078]
Therefore, this total acid buffer capacity value is set to 1 cm in forest soil area. 2 Hydrogen ion content R (μg H + ), The acid rain life of forest soil can be determined.
[0079]
Forest soil area 1cm 2 Hydrogen ion content R (μg H + ) Is the area of 1cm in the forest soil 2 The amount of hydrogen ions contained in the unit amount of rainwater (μg H + ) Can be calculated easily.
[0080]
The results of the diagnosis of acid rain service life are extremely important both in managing forest plantations in the forest area, selecting candidate sites for new plantations, and selecting plantation tree types that take acid resistance into account. Provide useful reference data.
[0081]
[Distribution analysis method of diagnosis results in the target area]
The analysis method for analyzing the distribution of diagnosis results in the target area is based on the reliability of the analysis by the following process when the above-mentioned comprehensive acid buffer capacity diagnosis method or acid rain endurance diagnosis method for forest soil is applied to a specific forest area. This is a method of significantly reducing the number of soil samples to be collected without lowering.
(1) In the target area, measure the γ dose released from the soil and create a γ dose distribution map to grasp the distribution of the basic soil composition derived from the basement rock.
(2) Using the distribution of the basic type of soil structure based on the γ dose distribution map as an index, the sampling point and the number of samples of necessary and wasteful soil samples are determined.
[0082]
And to effectively grasp the average total acid buffer capacity or acid rain life of the entire soil in the forest area, or the distribution of the total acid buffer capacity or acid rain life of each section soil in the forest area Can do.
[0083]
The diagnostic result distribution analysis method according to the present invention can be implemented in the following preferred embodiments.
[0084]
(1. Target area)
Preferred examples of the forest area to be analyzed include forest areas in plains, hills, and mountains, and small forest areas in the suburbs of cities generally called “satoyama”. In addition, the forest area where the soil is carried in from other areas is not preferable as the target area because the distribution of the basic type of the soil composition derived from the basement rock has collapsed.
[0085]
Also, in forest areas where the soil surface is covered with water (for example, marsh or wetland forest areas), transmission of γ rays may be hindered by water, and an appropriate γ dose distribution map may not be obtained. It is not preferable as a target area.
[0086]
(2. Measurement of γ dose)
As the γ-dose measuring means, any known γ-ray dose or γ-ray irradiation intensity measuring means such as a γ-ray spectrosurvey meter or a scintillation detector can be used. As a method of using such measuring means, it is preferable from the viewpoint of simplicity and quickness to measure γ dose directly on a local measurement point using a γ-ray spectro-survey meter. The method of measuring the distribution of γ-ray irradiation intensity in a space 1 m from the surface better reflects the basic soil composition.
[0087]
However, as described in other arbitrary γ-dose measurement methods, for example, the above-mentioned known literature “radioactivity in main rocks in Japan” (Hideharu Matsuda, Susumu) A method of analyzing the γ-ray dose by taking it back to the room can be arbitrarily adopted. The measured gamma rays are the natural radionuclides contained in the soil ( 238 U series, 232 Th series and 40 K series).
[0088]
(3. γ dose distribution map)
In creating the γ dose distribution map from the above measurement results, the expression form of the γ dose distribution map is not limited. For example, as shown in a distribution chart of measured values, the measured values of raw data obtained from a measuring device for γ-ray irradiation dose (Coulomb / Kg) or a measuring device for γ-ray absorbed dose (Gray) are directly expressed as a distribution map. Can be used sufficiently and corresponds to the “γ dose distribution diagram” of the present invention.
[0089]
In addition, a γ dose distribution diagram and a γ ray intensity distribution diagram expressing the result of converting the above measured raw data into a substantial γ ray intensity or γ dose by a predetermined conversion method as a distribution map are also “γ” Corresponds to “Dose distribution chart”. A particularly preferable γ-ray dose distribution diagram is a γ-ray dose rate distribution diagram expressing the distribution of γ-ray irradiation intensity (γ-ray dose rate) at a height of 1 m above the ground of the measurement point. This γ-ray dose rate measures the γ-ray dose caused by the natural radionuclide contained in soil having a depth of approximately 30 cm from the soil surface.
[0090]
It is preferable that the γ dose distribution map be expressed so that the γ dose level is composed of different sections in a plurality of stages for determining a sampling point and the number of samples that are necessary and wasteful of soil samples, which will be described later. The “multiple stages” is particularly preferably 6 stages or more in order to grasp the distribution of the basic type of soil composition derived from the basement rock in detail as necessary.
[0091]
(4. Basic soil composition)
The basic soil composition type is a basic pattern of soil composition derived from the rocks of the forest soil. The most typical soil composition basic types are “acidic rock”, “neutral rock”, and “basic rock” in igneous rocky soil. Other examples include alkali-neutral rocks in igneous rocky soils, and chemical / biological rocks (carbonated rocks) in sedimentary rocky soils. These basic soil composition types have a corresponding relationship with the gamma dose of the forest soil. In other words, the forest soil derived from the basement rock can estimate the soil composition basic type from the γ-dose measurement result of the soil without analyzing the soil itself.
[0092]
It can be useful data to grasp the basic acid composition (or its distribution) of the target area from the γ-dose measurement result itself, or to grasp the simple or rough total acid buffer capacity or acid rain service life. However, in the present invention, rather, it is important to say that “soil that has obtained the same γ-dose measurement results can be estimated to have the same basic soil composition type”.
[0093]
An example of correspondence data between forest soils with several basic soil composition types and their γ-ray dose rates is shown below. In this data example as well, the fact that soils with each soil composition basic type show distinct γ-ray dose rates is more important than the absolute value of the gamma radiation dose rate in soil with each soil composition basic type. is there.
[0094]
Igneous acid soils around 70 (nGY / h)
Igneous neutral soil approximately 40 (nGY / h)
Igneous basic soil around 30 (nGY / h)
(5. Collection of soil samples)
After creating the above γ dose distribution map, grasp the distribution of the basic soil composition derived from the basement rocks in the target forest area, and then use this soil constituent basic distribution as an index to collect the necessary and wasteful soil samples. And determine the number of samples.
[0095]
“Necessary and wasteful” means that at least one soil sample is collected from each section with different γ dose levels in the γ dose distribution map, and the soil samples are collected in duplicate in each section. It means not. This is because soils having the same γ-dose level in the same target area (the same soil composition basic type derived from the basement rock) have the same soil formation history. Therefore, since it can be estimated that the total acid buffer capacity or acid rain life is approximately the same, the analysis result of at least one representative soil sample is spread to other points where the γ dose level is equivalent. This is because it can be applied.
[0096]
Therefore, the smallest number of soil samples can be set, for example, when the γ dose distribution map is composed of six different levels of γ dose levels, only six soil samples, one point from each level. Is to collect.
[0097]
In the case of a specific area belonging to a specific γ-dose level, for example, if any of the following special circumstances are recognized, the soil sample is selected based on the selection of an appropriate sampling point. You may increase the number of sampling points to some extent.
(A) When the division has a relatively large area.
(B) When topographical factors that significantly affect soil history such as the existence of the south and north slopes are recognized in the division.
(C) A case where the division sites are dispersed in a plurality of enclaves in the target area.
[0098]
(6. Analysis of soil samples)
The collected soil samples are classified according to the components described above in the “Method for diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil”, and the acid buffer capacity of each component is measured under conditions optimal for the elements. The And the total value ((SIGMA)) of the measured value about these each component is calculated | required, and based on this total value, the total acid buffer capacity or the acid rain lifetime regarding the said soil sample is evaluated.
[0099]
(7. Distribution analysis of diagnosis results)
The analysis result of the forest soil sample described above is applied to the γ-dose distribution map as the evaluation result of the total acid buffer capacity or the acid rain service life in each soil constituent basic type. As a result, it is possible to effectively grasp the average total acid buffer capacity or acid rain life of the entire soil in the forest area, or the distribution of the total acid buffer capacity or acid rain life of each section soil in the forest area. .
[0100]
The analysis results of these soil composition distributions obtained for a certain target forest area are based on the analysis of a relatively small number of soil samples that are necessary and wasteful. Comparing with the results of soil diagnosis obtained based on the analysis of soil samples, it is considered to have inferior reliability.
[0101]
【Example】
[Example 1]
Example 2 and Example 2 are examples of creating a γ-ray dose rate distribution map in the diagnostic result distribution analysis method.
[0102]
Measures gamma dose indiscriminately at a rate of about one point for every 50 ares in a target area (forest) of approximately 0.7 square kilometers in the Iwakura area of Toyota City, Aichi Prefecture. A total of 150 points were set, and at each measurement point, the amount of γ-ray absorption (nGy / h) per hour was measured by a γ-ray spectrosurvey meter in a space 1 m from the soil surface.
[0103]
A γ-ray dose rate distribution diagram summarizing the results is shown in FIG. In FIG. 1, a section where the amount of γ-ray absorption exceeds 75 (nGy / h) is denoted by reference numeral 1, a section which exceeds 70 and is 75 or less is denoted by
[0104]
[Example 2]
About the target area (forest) of approximately 1.31 square kilometers of “Aichi Prefecture certified satoyama 201-1” in Toyokohashi, Aichi Prefecture, the amount of γ-ray absorbed per hour by a γ-ray spectrosurvey meter in the same manner as in Example 1 ( nGy / h) was measured.
[0105]
The γ-ray dose rate distribution diagram summarizing the results is shown in FIG. In FIG. 2, a section where the amount of γ-ray absorption exceeds 45 (nGy / h) is denoted by
[0106]
Example 3
In the “Toyota Forest” area according to the first embodiment, the two γ-ray dose rate levels are the same rank (divisions indicated by the same reference numerals in FIG. 1) and are not adjacent to each other (A (Area and Area B) were each subjected to soil analysis using fluorescent X-ray analysis. The results are shown below. It is clear that the soil composition of the A district and the B district is very close.
[0107]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a γ-ray dose rate distribution diagram according to an embodiment.
FIG. 2 is a γ-ray dose rate distribution diagram according to the example.
Claims (3)
前記 F1 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f1 、前記 F2 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f2 、前記 F3 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f3 、及び前記 F4 の構成要素についての酸緩衝能力の測定値 f4 を、それぞれの構成要素に最適な下記（ａ）〜（ｄ）の条件下で測定して、
これらの各構成要素についての測定値 f1 〜 f4 の合計値（Σ）を、次の式
Σ (μg H ＋ / 1g土壌) ＝ f1 ＋ f2 ＋ f3 ＋ f4 ( μg H ＋ / 1g土壌)
によって求め、この合計値（Σ）に基づいて森林土壌の総合酸緩衝能力を診断することを特徴とする森林土壌の総合酸緩衝能力診断方法。
（ａ） F1 ：森林土壌サンプルより篩別法により土壌の無機成分を分別して乾燥し、この乾燥物２５ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌の無機成分が中和した水素イオン量を算出する。
（ｂ） F2 ：篩別法により土壌の無機成分を分別した後の森林土壌サンプルにつき、落葉、落枝及び土壌表面に散在する小動物の死骸を分別して乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌表面の有機物質が中和した水素イオン量を算出する。
（ｃ） F3 ：上記の土壌の無機成分及び土壌表面の有機物質を分別した後の森林土壌サンプルを乾燥し、この乾燥物５０ｇに対してｐＨ１．２〜ｐＨ１．９の範囲にある過塩素酸溶液１Ｌを加えて攪拌し、溶液のｐＨが変化しなくなった時点のｐＨ値と、過塩素酸溶液の初期ｐＨ値との差から、土壌腐植物質が中和した水素イオン量を算出する。
（ｄ） F4 ：森林土壌サンプルより吸引搾取法又は遠心分離法で土壌溶液を分別し、この溶液１０ｍＬをｐＨ３．５の過塩素酸溶液によってｐＨが４．０になるまで滴定し、滴定に要した過塩素酸溶液中の水素イオン量と滴定終了時の滴定溶液中の水素イオン量との差から、土壌溶液が中和した水素イオン量を算出する。Forest soil, F1: inorganic component of soil consisting of soil particles, clay minerals and rock fragments, F2: organic matter on the soil surface consisting of litter, litter and carcasses of small animals scattered on the soil surface, F3: soil humic substance , F4: the soil solution, and separated into each of the four components of,
Acid buffer capacity measurement f1 for the F1 component, acid buffer capacity measurement f2 for the F2 component, acid buffer capacity measurement f3 for the F3 component, and F4 configuration The acid buffer capacity measurement f4 for the element is measured under the following conditions (a) to (d) that are optimal for each component:
The total value (Σ) of the measured values f1 to f4 for each of these components is expressed by the following formula Σ (μg H + / 1g soil) = f1 + f2 + f3 + f4 (μg H + / 1g soil)
And diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil based on the total value (Σ).
(A) F1: The inorganic component of the soil is separated from the forest soil sample by a sieving method and dried, and 1 L of perchloric acid solution in the range of pH 1.2 to pH 1.9 is added to 25 g of this dried product and stirred. Then, the amount of hydrogen ions neutralized by the inorganic components of the soil is calculated from the difference between the pH value when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the perchloric acid solution.
(B) F2: by sieving method per forest soil samples after fractionation inorganic components soil, dried and fractionated dead small animals scattered in deciduous, litter and soil surface, pH 1 with respect to the dried product 50g From the difference between the pH value at the time when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the perchloric acid solution, 1 L of the perchloric acid solution in the range of .2 to 1.9 is stirred. The amount of hydrogen ions neutralized by the organic substance is calculated.
(C) F3: The forest soil sample after separating the inorganic component of the soil and the organic material on the soil surface is dried, and perchloric acid in the range of pH 1.2 to pH 1.9 with respect to 50 g of the dried product 1 L of the solution is added and stirred, and the amount of hydrogen ions neutralized by the soil humic substance is calculated from the difference between the pH value when the pH of the solution no longer changes and the initial pH value of the perchloric acid solution .
(D) F4: A soil solution is fractionated from a forest soil sample by suction extraction or centrifugation, and 10 mL of this solution is titrated with a perchloric acid solution of pH 3.5 until the pH becomes 4.0, which is necessary for titration. The amount of hydrogen ions neutralized by the soil solution is calculated from the difference between the amount of hydrogen ions in the perchloric acid solution and the amount of hydrogen ions in the titration solution at the end of the titration.
の項を導入した下記の算定式により森林土壌の酸性雨耐用年数（Ｙ）を算出することを特徴とする森林土壌の酸性雨耐用年数診断方法。
Ｙ (年）＝（Σ×３０）／Ｒ。Based on the total acid buffer capacity value Σ of the forest soil according to claim 1, the amount of hydrogen ions R (μg H +) in the annual rainfall water per 1 cm 2 of forest soil area
A method for diagnosing acid rain service life of forest soil, wherein the acid rain service life (Y) of forest soil is calculated by the following formula that introduces the term:
Y (year) = (Σ × 30) / R.
（１）対象地域において、土壌から放出されるγ線を測定してγ線量レベルが６段階以上に異なるγ線量分布図を作成することにより、基盤岩石に由来する土壌構成基本型の分布を把握する。
（２）前記γ線量分布図に基づく土壌構成基本型の分布を指標として、γ線量レベルが異なる各区分地から最低１点以上の土壌サンプルを採取する。The method for diagnosing the total acid buffer capacity of forest soil according to claim 1 or the acid rain tolerance according to claim 2 for a soil sample of a specific forest area collected by the following processes (1) and (2): Implement the age diagnosis method and calculate the average total acid buffer capacity or acid rain life of the entire soil in the forest area, or the distribution of the total acid buffer capacity or acid rain life of each section soil in the forest area. A method for analyzing the distribution of diagnosis results in a target area characterized by grasping.
(1) In the target area, measure the γ-rays emitted from the soil and create a γ-dose distribution map with different γ-dose levels in six or more stages, thereby grasping the distribution of basic soil composition derived from the basement rock To do.
(2) Collect at least one soil sample from each section with different γ dose levels, using the distribution of the basic soil composition based on the γ dose distribution map as an index.
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