土壌を極板とする平行板コンデンサーを利用した新しい土壌水分測定法の開発

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本研究では、土壌を平行板コンデンサーの極板とするシステムの静電容量を調べることで、土壌中に存在する水分の量や分布などの情報を取り出すことができるか、明らかにしようとしている。18cm×32cmのステンレス板とプラスチックシートと湿潤状態のまさ土からなる平行板コンデンサーを作成し、エヌエフ回路設計ブロックのC/Vコンバータとデジタルマルチメータをつないで静電容量を測定できるシステムとした。そして、平行板コンデンサーを一回り大きい蓋つきアクリル容器内に静置し、SHINYEIの鏡面冷却式露点計（S-1S-0）で一日一回、容器内の相対湿度を測定した。同時に、平行板コンデンサーの質量と静電容量を測定した。このシステムでは、約2か月でまさ土の体積含水率が12-14%から2%（風乾）まで減少した。これに対応して、静電容量は1.0-1.3nFから0.7nFまで減少した。体積含水率4～5%あたりで、静電容量の減少速度が大きくなった。このときの相対湿度は約96%であった。次に、一つ目の実験と同じようにまさ土を極板とする平行板コンデンサーを作成し、まさ土を少しづつ削りとりながら、静電容量を測定した。その結果、まさ土の質量と静電容量は線形な関係を示した。平行板コンデンサーの理論をもとに考えると、この結果は、まさ土が極板面積として機能していることを示すものである。まさ土を乾燥させたとき、静電容量が体積含水率に対して非線形に減少するのは、まさ土が極板として機能するための水分量に閾値が存在しているからだと考えられる。