JP2013167567A - 土壌塩分濃度の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】土壌中の塩分濃度を簡便に測定することができ、施工現場において容易に実施することができる簡易測定方法を提供する。
【解決手段】定容積の土壌に定容積の水を混合して土壌中の塩素が溶出した懸濁液とし、この懸濁液の塩素濃度をモール法による簡易塩素濃度検出法によって検出し、検出した塩素濃度に土壌の状態に基く係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定する。例えば、乾燥土壌は１.０、半乾燥土壌は１.３、塑性土壌は１.５、半塑性土壌は１.８の係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌中の塩分濃度を簡便に測定する方法に関し、より詳しくは、土壌中の塩分濃度を簡易測定法によって測定し、該測定値に土壌の状態に基く係数を乗じて土壌塩分濃度を簡易的に測定する方法に関する。

土壌中の塩化ナトリウム濃度（以下塩分濃度と云う）は、農作物の収穫に影響を大きな及ぼすことが知られている。例えば、土壌中の塩分濃度が上昇すると、土壌水の浸透圧が増加して作物の根の水分吸収能が低下し、また作物のカルシウムやカリウム等の養分の吸収が阻害される等の理由により生育障害が起き、収穫が減少する。

土壌中の塩分濃度が高くなる理由として、連作、乾燥地、海水の遡上、台風による高波、津波などがある。これら塩害農地の対策として、土壌中の塩分を水に溶出させて塩分を含む水を外部に排出する除塩作業が行われている。この除塩作業では、土壌中の塩分濃度を測定し、塩分濃度が所定濃度以下になるまで除塩作業を繰り返す。

土壌中の塩分濃度の測定方法として、日本土壌肥料学会監修の「土壌環境分析法」（1997年６月）に記載されている方法が知られている。この測定方法では、採取した一定量の乾燥土に対して水が１：５重量比になるように純水を加え、撹拌混合して懸濁液にし、この懸濁液を濾過してイオンクロマトグラフィーで塩素イオン濃度を測定する。または、この懸濁液の電気伝導度から塩素濃度を測定する。溶液の電気伝導度はイオン量に比例するので電気伝導度から塩素濃度を把握することができる。

土壌環境分析法、日本土壌肥料学会監修（1997年６月）

土壌環境分析法による塩素濃度の測定方法では、乾燥土に対して水が１：５重量比になるように純水を加えて懸濁液にするが、通常、土壌には水が含まれているので、乾燥土に対する水の割合を上記質量比にするには、土壌の含水量を考慮する必要がある。このため、採取した土壌を乾燥させた後にこの乾燥土を使用し、または土壌の含水量をあらかじめ測定して、その比率から乾燥土と水が上記質量比になるように土壌と水を秤量して使用する。

採取した土壌を乾燥させ、この乾燥土を使用する方法では乾燥工程が必要になる。一方、土壌の含水量を予め測定する方法では含水量を測定する工程が必要であり、何れの工程も煩わしく簡易的ではない。しかも、イオンクロマトグラフィーによる測定は装置が大型であるため現場の計測に不向きであり、電気伝導度による測定は簡便であるが、電気伝導度は塩素イオンやナトリウムイオンに限らず他のイオンが増加しても値が高くなり、塩分濃度の測定誤差が大きいと云う問題がある。とくに、炭酸カルシウム等の石灰質資材を散布して土に吸着しているナトリウムをカルシウムに置換する土壌改質を実施した場合、カルシウムイオンが増加するに従って電気伝導度が増加するため、塩分濃度の測定誤差が大きくなる。

本発明は、土壌に含まれる塩分濃度の測定について、従来の測定方法における上記問題を解決したものであり、土壌中の塩分濃度を簡便に測定することができ、施工現場において容易に実施することができる簡易測定方法を提供する。

〔１〕土壌中の塩分濃度を測定する方法であって、定容積の土壌に定容積の水を混合して土壌中の塩素が溶出した懸濁液とし、この懸濁液の塩素濃度を簡易塩素濃度検出法によって検出し、検出した塩素濃度に土壌の状態に基く係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定することを特徴とする方法。
〔２〕懸濁液の塩素濃度を硝酸銀と塩素の反応を利用したモール法による簡易塩素濃度検出法によって検出する上記[１]に記載する土壌塩分濃度の測定方法。
〔３〕土壌に加える水の割合が、土壌１５容積に対して水１００容積である上記[１]または上記[２]に記載する土壌塩分濃度の測定方法。
〔４〕乾燥土壌は１.０、半乾燥土壌は１.３、塑性土壌は１.５、半塑性土壌は１.８の係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定する上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する土壌塩分濃度の測定方法。

本発明の土壌塩分濃度の測定方法は、土壌を計量容器で一定量採取し、これに一定量の水を加えて懸濁液にし、この懸濁液の塩素濃度を市販の簡易塩分濃度検出計などを用いて検出し、この検出値に土壌の状態に基く係数を乗じることによって土壌中の塩分濃度を簡単に測定することができる。

本発明の土壌塩分濃度の測定方法は、採取した土壌を乾燥する必要が無く、また土壌の含水量を測る必要もないので非常に簡便であり、施工現場において簡単に実施することができる。また、精密な測定装置を用いずに信頼性の高い測定値を得ることができる。

実施例２の測定結果と精密測定の結果との相関を示すグラフ。 実施例２の電気伝導度の測定結果と精密測定の結果との相関を示すグラフ。

以下、本発明を実施形態に基いて具体的に説明する。
本発明の測定方法は、土壌中の塩分濃度を測定する方法であって、定容積の土壌に定容積の水を混合して土壌中の塩素が溶出した懸濁液とし、この懸濁液の塩素濃度を簡易塩素濃度検出法によって検出し、検出した塩素濃度に土壌の状態に基く係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定することを特徴とする方法である。

なお、塩分濃度は塩化ナトリウムの濃度であり、塩素濃度は塩素イオン濃度であるが、塩素濃度と塩分濃度は比例しているので、作物の育成が阻害される塩分濃度を測定する場合には、土壌から溶け出しやすく、測定が容易である塩素濃度を測定して土壌の塩分濃度を定めるのが一般的である。

本発明の測定方法は、測定する土壌を一定容積採取する。計量スプーンを用いると持ち運びに便利であり、容易に一定容積の土壌を採取することができる。例えば、計量スプーンの器部分（凹部）に土壌を空気が入らないように押し詰め、凹部からはみ出す部分を摺り切って一定容積の土壌を採取する。

採取した一定容積の土壌に水を混合して懸濁液にする。土壌に加える水の割合は土壌１５容積に対して水１００容積が好ましい。例えば、大匙１／２の計量スプーン（容積７.５ml）で土壌を採取して容器に入れ、この容器に水５０mlを加えれば良い。水は蒸留水が好ましいが、塩素濃度が１ppm以下であれば水道水でも地下水でも良い。土壌と水を上記比率で混合した懸濁液の塩素濃度範囲は、作物に育成可能な塩分濃度の上限値が各塩分（塩素）濃度測定器の精度の良い測定範囲内となるので好ましい。

例えば、稲作における土壌中の塩分濃度の上限値は土１００ｇに対して１００ｍｇ以下が好ましいとされているが、乾燥した土壌を本発明方法で塩分濃度を測定すると概ね０.０５％〜０.１％であり、これは、例えばモール法の簡易塩分濃度測定器である太平洋マテリアル社製品の「カンタブ」の測定範囲が、標準品では０.０１５〜０.５％であり、低濃度用では０.００３３〜０.０７％であるので、精度よく測定することができる。

なお、測定器の種類によって測定範囲が異なるので、測定器の種類に応じて土壌と水の比率を調整すればよい。また、塩分濃度が濃い場合には水の量を多くし、塩分濃度が薄い場合には水の量を少なくすればよい。土壌と水の比率を調整して懸濁液にし、この懸濁液の塩素濃度を検出し、この検出値に係数を乗じて土壌の塩分濃度を定める。この係数は例えば土壌と水の比率が土壌１５容積に対して水１００容積を基準とし、採取した土壌の状態に応じて定められる。土壌の状態に応じた係数の具体例は後述する。

水を加えた後に容器を密閉し、土が解濁されるまで撹拌して懸濁液にする。概ね２分以上撹拌し、土壌の塊が解濁されていない場合には棒などを挿入して塊を解濁する。この懸濁液を用いて塩分濃度を測定する。懸濁液の濁りが激しい場合にはフィルターを使用して濾過しても良い。濾紙の孔径は１μｍ以下が好ましい。

この懸濁液の塩素濃度をモール法による簡易塩分濃度検出法によって検出する。モール法の測定方法として、硝酸銀と塩素によって塩化銀を生じる反応を利用した簡易塩素濃度検出法が知られている。このモール法による塩素濃度分析計として、例えば、太平洋マテリアル社製品の「カンタブ」等が市販されている。この「カンタブ」は目盛りを付した細長い測定器であり、その下側を懸濁液に浸して上側の検出部分に液を浸透させ、検出部分が硝酸銀と塩素の反応によって変色する領域の目盛りから換算表に基づいて塩分濃度を検出することができる。本発明の測定方法はこのモール法による簡易塩素濃度分析計として「カンタブ」を用いることができる。

簡易塩分濃度検出法によって検出した塩分濃度は、採取した土壌の状態によって測定値に差があるので、土壌の状態に基く係数を乗じて測定値を補正し、土壌中の塩分濃度を定める。具体的には、例えば、土壌１５容積に対して水１００容積を加えた懸濁液の塩素濃度について、乾燥土壌は１.０、半乾燥土壌は１.３、塑性土壌は１.５、半塑性土壌は１.８の係数を乗じて土壌中の塩分濃度を定めると良い。

(イ)乾燥土壌とは、乾燥状態の土壌であって握っても固まらず崩れる状態の土壌である。
(ロ)半乾燥土壌とは、握ると固まるが容易に崩れる状態の土壌である。
(ハ)塑性土壌とは、握ると固まり、形状を自由に変えられ、振動を加えても殆ど崩れずに形状を維持する状態の土壌である。
(ニ)半塑性土壌とは、握ると固まるが柔らかく、振動を加えると容易に変形する状態の土壌である。
(ホ)非塑性土壌とは、高含水の為握っても固まらずに保形できない状態の土壌である。

一般に乾燥土壌〜半塑性土壌の各状態は土壌の含水量や土壌粒子の粒径とその含有量などによって定まり、単に含水量によって決まるものではなく、例えば粘土粒子等の含有量によっても異なる。従って、簡易測定した塩分濃度をこれらの測定値によって補正しようとすると煩雑な測定が必要になる。

本発明の測定方法は、土壌の含水量や粘土粒子の含有量などを測定することなく、簡易測定した塩分濃度に対して、乾燥土壌〜半塑性土壌の簡単な区分に従った補正係数を用いることによって、簡便に土壌中の塩分濃度を測定できるようにした。このように本発明の測定方法は塩素濃度の簡易測定と土壌状態に基く係数補正とを組み合わせたものであり、本発明の方法によって測定した値は従来の精密測定による値と高い相関を有しており、信頼性が高い。

以下、本発明の実施例を示す。
本発明の測定方法による測定結果を(イ)精密測定方法、(ロ)従来の簡易測定方法と対比した。

〔精密測定方法〕
５００mlの栓付きポリ容器に、乾燥した土壌試料１００gと蒸留水５００gを入れ、栓をして密封し、このポリ容器を振とう機に設置し、２００回/min、振幅４５mmの条件で６０分間振とうし、懸濁液にする。これをメンブレンフィルター（孔径0.45μm）で濾過し、濾液を分取して試料溶液とし、これを自動滴定装置(COM-1600、平沼産業社製)に設置し、滴定液として０.１規定/Lの硝酸銀水溶液を用い、電位差が変化した点を滴定点として塩素濃度を測定する。

〔従来の簡易測定方法〕
５００mlの栓付きポリ容器に、乾燥した土壌試料１００gと、蒸留水５００gを入れ、栓をして密封し、このポリ容器を手で約２分間振とうして懸濁液にする。振とう後に静置し、カンタブ（太平洋マテリアル社製品）を３本用い、その下部を懸濁液に浸し、湿気指示部が暗青色に変色するまで静置し、変色後、変色域の値を読み取り、換算表にて塩素濃度を算出する。

〔本発明の測定方法〕
５０mlの栓付きポリ容器に大さじ１／２の計量スプーンで土壌試料７.５mlを計量し、水約５０mlを秤量して上記ポリ容器に加え、栓をして密封する。このポリ容器を手で約２分間振とうして懸濁液にする。振とう後に静置し、カンタブ（太平洋マテリアル社製品）を３本用い、その下部を懸濁液に浸し、湿気指示部が暗青色に変色するまで静置し、変色後、変色域の値を読み取り、換算表にて塩素濃度を算出する。この塩素濃度に乾燥土壌は１.０、半乾燥土壌は１.３、塑性土壌は１.５、半塑性土壌は１.８の係数を乗じて土壌中の塩素濃度を定める。

〔実施例１〕
表１に示す土壌について、上記各測定方法による結果を表１に示す。表１に示すように、本発明の測定方法は精密測定に近い結果が得られる。

〔実施例２〕
表２に示す土壌について、各測定方法による結果を表２に示す。なお、精密測定方法および本発明の測定方法は上記のとおりである。電気伝導度による測定は本発明の測定方法と同様に懸濁液を調製した後に、ＥＣメーターで懸濁液の電気伝導度を測定し、その値に基いて塩素濃度を測定した。なお、表２のＢ11とＢ12の試料は、除塩作業の工程の石膏を添加し、土壌改質した試料土である（１００aあたり２００ｋｇの石膏を投入）。
また、本発明の測定方法の結果と精密測定の結果との相関を図１に示した。電気伝導度による測定方法の結果と精密測定の結果との相関を図２に示した。
ＥＣメーターによる測定では、改質していない土壌について、電気伝導度と塩素濃度は次式(１)に示す相関があるので、測定した電気伝導度の値から式(１)によって塩素濃度を算定することができる。
塩素濃度（％）＝０.０２３２×電気伝導度（ｍS/cm)−０.００１３・・・（１）

表２に示すように、本発明の測定方法は精密測定に近い結果が得られる。
また、図１に示すように、本発明の方法による測定結果と精密測定の結果は高い相関を示している。一方、電気伝導度による測定結果は塩分濃度が高くなると精密測定の結果に対してバラツキが大きくなる。さらに、表２に示すように、Ｃａイオンが存在すると電気伝導度による測定結果は誤差が大きくなる。

Claims (4)

1. 土壌中の塩分濃度を測定する方法であって、定容積の土壌に定容積の水を混合して土壌中の塩素が溶出した懸濁液とし、この懸濁液の塩素濃度を簡易塩素濃度検出法によって検出し、検出した塩素濃度に土壌の状態に基く係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定することを特徴とする方法。
   
2. 懸濁液の塩素濃度を硝酸銀と塩素の反応を利用したモール法による簡易塩素濃度検出法によって検出する請求項１に記載する土壌塩分濃度の測定方法。
   
3. 土壌に加える水の割合が、土壌１５容積に対して水１００容積である請求項１または請求項２に記載する土壌塩分濃度の測定方法。
   
4. 乾燥土壌は１.０、半乾燥土壌は１.３、塑性土壌は１.５、半塑性土壌は１.８の係数を乗じて土壌中の塩分濃度を測定する請求項１〜請求項３の何れかに記載する土壌塩分濃度の測定方法。

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