JP5366274B2 - 湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置、および湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る土壌の酸化還元電位を測定する測定装置100(以下、単に「測定装置100」という)の構成を示す図である。
本発明に係る土壌の酸化還元電位を測定する測定方法(以下、単に「本発明の測定方法」という)は、測定ステップを含めばよい。
土壌の酸化還元電位を測定するために、図2に示す装置を作製した。図2は、本実施例において作製した測定装置200の構成を示す図である。まず、測定用電極21として市販の白金電極(EP−201型、藤原製作所製)、参照用電極22として比較電極(イオン電極用比較電極 REF4400−0.65C型、TOA−DKK製)、および測定部20としてロガー(LR5041、インピーダンス約4MΩ、日置電機製:測定手段)を用意した。これらを上述の図1に示す測定装置100のように、リレー27(3V小型リレー、HSIN DA Y14H−1C−3DS:スイッチ)および抵抗28(カーボン抵抗1/4W 5% 10MΩ×10本)と接続して、測定装置200を作製した。
=測定値×26 ・・・(1)
〔実施例1:湛水土壌に生じる起電力の測定〕
乾土100gに相当する量の水田湿潤土壌(福岡県筑後市の水田にて採取、湿潤の状態で冷蔵保管)を直径約7cmの円筒形容器に採取した。この容器に、150mLの水溶液(乾土100kg/m2換算で0.1molK/m2となるように塩化カリウムを溶解)を、土壌が分散しないように添加した。容器にフタをして室温で1時間ほど振盪した後、4℃で2日間静置した。作製した湛水土壌は、土層が約3.5cm、土壌表面上の水層が約1cmであった。
実施例2では、製造例1で作製した測定装置200に具備されるリレー27の必要性を検討した。検討のため、測定の途中でリレー27を短絡して、土壌の起電力の消耗を調べた。
実施例3では、測定装置200の物理的に回路を遮断するリレー27から半導体素子によるスイッチであるFET(Field Effect Transistor)に変えたときの電位差の変化を調べた。FETとしては、測定に用いる電圧ロガー(LR5041、日置電気製)の制御正極と制御負極との間に存在するものと利用した。具体的には、計測負極23−制御負極26−(FET)−制御正極24−参照用電極22−(土壌)−測定用電極21−100MΩの抵抗28−計測正極25の順で接続した。その結果を図5に示す。図5は、リレー27をFETに切り替えたときの影響を比較したグラフである。
実施例4では、測定装置200が土壌の電位差に与える影響を検討した。この検討は、測定装置200(A)にもう1台の測定装置200(B)を接続したときの土壌の起電力への影響を、測定装置200(A)により測定して調べた。図6は、測定装置200を新たに接続したときの影響を示すグラフである。
実施例5では、抵抗の必要性を検討した。そのため、上述のように2台の測定装置200を接続した状態において、測定の途中で測定装置200(B)を抵抗28(100MΩ)のある状態からない状態にして(具体的には、抵抗28の前後を電線で直結して短絡)、測定装置200(A)で測定することにより土壌の起電力への影響を調べた。図7は、抵抗を短絡したときの影響を示すグラフである。
製造例1において作製した測定装置200と測定部および抵抗のみが異なる測定装置300を作製した。図8は、製造例2において作製した測定装置300の構成を示す図である。測定部30としては、電圧ロガー(3645、インピーダンス0.46MΩ、日置電機製)を使用し、抵抗38は50MΩ(カーボン抵抗1/4W 5% 10MΩ×5本)にした。なお、測定時間および測定間隔は製造例1の測定装置200と同じ設定にした。
製造例2にて作製した測定装置300を用いて、実際の水田土壌の酸化還元電位を測定した。図9は、水稲種子を水田に播種した後の酸化還元電位の推移を示すグラフである。比較電極(イオン電極用比較電極 REF4400−0.65C型、TOA−DKK製)を用いて測定する場合、製造例1の測定装置で得られた電位差に0.206Vを足せば、標準水素電極との電位差である酸化還元電位の値が求められる。
=測定値×109.7 ・・・(2)
その結果、図9に示すように、酸化還元電位の推移を把握することができた。起電力の消耗があれば、酸化還元電位が0.206V(実際に計測した電位が0.000Vのときに対応。用いた電極と標準水素電極との補正電位差0.206Vを足した値。)に収束する傾向が現れ、0.206Vを境に傾きが変わるはずであるが(0.206V以上ではより負に傾き、0.206V以下ではより正に傾くはず。)、そのような傾向はみられなかった。よって、使用する抵抗の値は50MΩ程度であっても、起電力の消耗は顕在化せず、問題がないことが確認できた。
製造例2にて作製した測定装置300を用いて、実施例6と同様に、実際の畑土壌の酸化還元電位を測定した。図10は、大麦畑の土壌の酸化還元電位の推移を示すグラフである。春の雨によって土壌が還元する様子を把握するため、2月上旬から4月下旬までの土壌の酸化還元電位を計測した。理論値は実施例6と同様に式(2)により求めた。
2 参照用電極
10 測定部(測定手段)
11 スイッチ
12 抵抗
Claims (7)
- 測定用電極および参照用電極と、
上記測定用電極と上記参照用電極との間の電位差を時間間隔をあけて複数回測定し、記録する測定手段と、
上記測定用電極と上記参照用電極との間に流れる電流を低減する抵抗と、
1回の測定時間が各測定間隔よりも短くなるように上記測定用電極と上記参照用電極との間を接続し、1回の測定が終了する毎に次の測定開始まで上記測定用電極と上記参照用電極との間に流れる電流を遮断するスイッチとを備える、湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置。 - 上記スイッチの接続時間は、上記測定間隔の1/1000以下である、請求項1に記載の湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置。
- 上記スイッチの接続時間は1秒以下である、請求項1または2に記載の湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置。
- 上記抵抗が、20Mオーム以上、200Mオーム以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置。
- 上記スイッチは物理的に接続が遮断されるリレーである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置。
- 上記湿潤土壌が農地である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の土壌の酸化還元電位を測定するための測定装置。
- 測定用電極と参照用電極との間の電位差を時間間隔をあけて複数回測定し、記録する測定ステップを含み、
上記測定ステップでは、1回の測定時間が各測定間隔の1/1000よりも短くなるように上記測定用電極と上記参照用電極との間を接続し、1回の測定が終了する毎に次の測定開始まで上記測定用電極と上記参照用電極との間を遮断する、湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定方法。
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JP2011108609A JP5366274B2 (ja) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | 湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定装置、および湿潤土壌の酸化還元電位を測定する測定方法 |
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