(57)【要約】【課題】  工程数が少なく簡易に土壌の真正な状況を把握可能な土壌分析方法、土壌分析システム及び土壌分析用プログラムを提供すること。【解決手段】所定の土壌における各種作物育成のための養分量を分析する土壌分析方法であって、所定の土壌を所定深さで切り取り、試料を採取するステップ、及び採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液をイオンクロマト装置により化学分析して、上記土壌における養分量を正確に把握するステップ、を具備し、上記試料についてさらに物理分析を行うステップを具備し、該物理分析が、土壌の測定仮比重を分析することにより行うことを特徴とする土壌分析方法。【選択図】図１
2014106089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の土壌における各種作物育成のための養分量を分析する土壌分析方法であって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、試料を採取するステップ、及び
採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液をイオンクロマト装置により化学分析して、上記土壌における養分量を正確に把握するステップ、
を具備する土壌分析方法。
【請求項２】
上記試料についてさらに物理分析を行うステップを具備し、該物理分析が、土壌の測定仮比重を分析することにより行うことを特徴とする請求項1記載の土壌分析方法。
【請求項３】
上記測定仮比重が、下記式により求められることを特徴とする請求項２記載の土壌分析方法。
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量であり、生土容積は、土壌試料１０グラムをあらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積である）
【請求項４】
上記の試料を採取するステップにおいて、
試料採取場所が、上記土壌を所定の矩形状区画に区分し、該矩形状区分の四隅及び対角線上の任意の２点の計６点である
請求項１記載の土壌分析方法。
【請求項５】
所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析する土壌評価方法であって、
請求項１〜４のいずれかに記載の土壌の分析方法を行った後、
上記土壌における養分量と所望の作物育成に必要な養分量とを対比して養分の過不足分を把握するステップ
を具備する土壌評価方法。
【請求項６】
所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析するための土壌分析システムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）を入力する入力装置と、
入力された上記養分量、上記乾土質量、乾土容積、生土容積から上記土壌の状況を算出する演算処理装置と、
上記演算処理装置で算出された真正養分量の値を表示する出力装置と
を具備し、
上記演算処理装置は、下記式により測定仮比重を、
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量、生土容積は、土壌試料１０グラムを土壌が十分浸漬する状態まで水を加え、土壌を十分沈降させ、安定した状態での体積（ミリリットル））
求め、得られた値を下記式
補正仮比重＝測定仮比重×補正係数
（式中、補正係数は土壌中の不純物の割合０〜３０％を除いた分の含有率を表した０．７０〜１．００を意味する。）
に代入して補正仮比重を求める処理を行うと共に該補正仮比重を用いて土壌の要求養分量を算出し上記養分量との差を求める処理を行って土壌の状況を算出する処理を行うことを特徴とする土壌分析システム。
【請求項７】
請求項６記載の土壌分析システムを実行するための土壌分析用プログラムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）
が入力された場合にこれらを記憶する機能と、
記憶した上記養分量、上記乾土質量、上記乾土容積、及び上記生土容積から上記土壌の状況を算出する機能と、
上記演算処理装置で算出された土壌の状況を出力装置に表示する機能と
を具備する土壌分析用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌分析方法、土壌評価方法、土壌分析システム及び土壌分析用プログラムに関し、さらに詳しくは、工程数が少なく簡易に且つ真正な土壌の状況及び養分量を測定可能な土壌分析方法、土壌分析システム及び土壌分析用プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農業分野において作物の生産性を高めるため農作物の栽培環境を改良することは古くから重要な課題である。近年、分析技術の進歩により栽培環境改良のためのさまざまなシステムが提案されており、土壌分析データから施肥設計を行うシステムが種々提案されている。
たとえば特許文献１には、地域、土質及び農作物ごとに最適とする土壌のデータ（土壌基礎データ）を入力し、基礎データとしてデータベース化する基礎データ蓄積手段、栽培を行おうとする圃場の土壌データとその地域、土質及び農作物を入力する土壌データ入力手段、データベース化された基礎データから、入力された地域、土質及び農作物と相関する土壌基礎データを抽出する土壌基礎データ抽出手段、入力された土壌データと抽出された土壌基礎データから最適の農作業設計を解析する農作業設計解析手段、及び解析された農作業設計を出力する農作業設計出力手段を有することを特徴とする農作物生産支援システムが提案されている。
また、特許文献２には、作物の生育に合わせて適量な肥料が溶解された養液を供給して過肥などを抑制できる養液土耕栽培方法を提供するために、原水に肥料を溶解させた養液を、耕作地に供給して作物を栽培する養液土耕栽培方法であって、作物を栽培する前に、前記耕作地中に残存する特定肥料元素の残留量を測定する土壌分析工程と、作物を栽培する前に、作物の生育ステージ毎に必要となる所定時間当たりの同種特定肥料元素の量を予定し、この予定量に則して肥料を溶解して養液を調製して作物を栽培する栽培工程とを有し、前記栽培工程に於いて、栽培開始時から加算した予定量の合計量が、前記土壌分析工程で得られた特定肥料元素の残存量に相当するまでの期間は、原水若しくは施肥量が予定量よりも少量となるように全窒素濃度が１０〜５０ｐｐｍの養液を供給し、この期間を経過した後は、前記予定量に則して肥料を溶解させた養液を調製して作物を栽培することを特徴とする養液土耕栽培方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４５３３１
【０００４】
【特許文献２】特開２００２−０５８３６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法で決定した作物育成のための手法では、未だ十分な育成効率の向上が認められていないのが現状である。本発明者は、このような現状を鑑み鋭意研究した結果、従来の手法における問題点発生の原因は分析方法の問題にあることを見出した。すなわち従来の分析方法では未だ土壌の真正な状況及び養分状況の把握ができておらず、この点に問題の根源がある。
このため、より作物の育成効率を向上させることができ、しかも少ない工程数で簡易に且つ正確に土壌の状況などの栽培環境を測定し、最適な栽培環境とするための処理方法についての結論を得ることができる分析方法の開発が要望されている現状であると言える。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、工程数が少なく簡易に土壌の真正な状況を把握可能な土壌分析方法、土壌分析システム及び土壌分析用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討した結果、従来の化学分析による成分構成比を得るだけでは真正な状況を把握したことにならないこと、さらには化学成分以外に土壌の密度などの物理的な情報を化学分析結果と併せて考えるべきであることを知見し、さらに検討した結果、新規な土壌の化学的分析方法を見出すと共に物理的分析手法も見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の各発明を提供するものである。
１．所定の土壌における各種作物育成のための養分量を分析する土壌分析方法であって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、試料を採取するステップ、及び
採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液をイオンクロマト装置により化学分析して、上記土壌における養分量を正確に把握するステップ、
を具備する土壌分析方法。
２．上記試料についてさらに物理分析を行うステップを具備し、該物理分析が、土壌の測定仮比重を分析することにより行うことを特徴とする1記載の土壌分析方法。
３．上記測定仮比重が、下記式により求められることを特徴とする２記載の土壌分析方法。
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量であり、生土容積は、土壌試料１０グラムをあらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積である）
４．上記の試料を採取するステップにおいて、
試料採取場所が、上記土壌を所定の矩形状区画に区分し、該矩形状区分の四隅及び対角線上の任意の２点の計６点である
１記載の土壌分析方法。
５．所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析する土壌評価方法であって、
１〜４のいずれかに記載の土壌の分析方法を行った後、
上記土壌における養分量と所望の作物育成に必要な養分量とを対比して養分の過不足分を把握するステップ
を具備する土壌評価方法。
６．所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析するための土壌分析システムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）を入力する入力装置と、
入力された上記養分量、上記乾土質量、乾土容積、生土容積から上記土壌の状況を算出する演算処理装置と、
上記演算処理装置で算出された真正養分量の値を表示する出力装置と
を具備し、
上記演算処理装置は、下記式により測定仮比重を、
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量、生土容積は、土壌試料１０グラムを土壌が十分浸漬する状態まで水を加え、土壌を十分沈降させ、安定した状態での体積（ミリリットル））
求め、得られた値を下記式
補正仮比重＝測定仮比重×補正係数
（式中、補正係数は土壌中の不純物の割合０〜３０％を除いた分の含有率を表した０．７０〜１．００を意味する。）
に代入して補正仮比重を求める処理を行うと共に該補正仮比重を用いて土壌の要求養分量を算出し上記養分量との差を求める処理を行って土壌の状況を算出する処理を行うことを特徴とする土壌分析システム。
７．６記載の土壌分析システムを実行するための土壌分析用プログラムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）
が入力された場合にこれらを記憶する機能と、
記憶した上記養分量、上記乾土質量、上記乾土容積、及び上記生土容積から上記土壌の状況を算出する機能と、
上記演算処理装置で算出された土壌の状況を出力装置に表示する機能と
を具備する土壌分析用プログラム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の土壌分析方法によれば、工程数が少なく簡易に且つ真正な土壌の状況を把握することができる。
なお、本発明において「土壌の状況」とは、土壌が現在どのような状態にあるかを総合的に示すものであり、具体的には土壌養分状況、土壌物理性状況（土の硬度、易耕性、排水性、質量、通気性等）を総称したものである。
また、本発明の土壌分析システムによれば、上記分析方法により得られる情報を迅速に且つ簡便に処理して自動的に土壌の状態を把握できる情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の土壌分析方法における試料採取位置の概要を示す概略図である。
【図２】図２は本発明の土壌分析システムの概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
まずは、本発明の土壌分析方法について説明する。
【００１１】
本発明の土壌分析方法は、
所定の土壌における各種作物育成のための養分量を分析する土壌分析方法であって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、試料を採取するステップ（以下、このステップを「ステップＡ」という）、
採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液をイオンクロマト装置により化学分析して、上記土壌における養分量を正確に把握するステップ（以下、このステップを「ステップＢ」という）、
を行うことにより実施することができる。
以下、詳述する。
【００１２】
＜ステップＡ＞
本ステップは、所定の土壌を所定深さで切り取り、所定量の試料を採取するステップである。
（所定の土壌）
ここで、所定の土壌とは、所望の作物の生育を行う土壌であって、分析のサンプリングを行う場所を意味する。サンプリングは、正確な分析結果が得られるように農場全体から必要なデータ収集が行えるように適当に分散された複数個所で行えばよいが、農場全体の四隅及び対角線上の任意の２点の計６点をサンプリング個所とするのが好ましい。なお、農場を複数の矩形状の区画に区分して各区画についてサンプリングを行うこととしてもよい。
ここで、対角線上とは、同一対角線上でも、異なる対角線上でもよいが、図１に示すように一方の対角線上においては中心点（対角線の交点）を挟んで該中心点から対角線上の最端点までを３等分した際の２点位置（計４点）とし、他方の対角線上では最端点側の２点とするのが好ましい。
（所定の深さ）
所定の深さは、目的により異なるが、所望の作物が生育している土壌部分の深さなどをいう。例えば、作物の生育に重要な部分である作物の主要根群域（根群の大部分（約９０％以上）が分布する土層）や有効根群域の深さ（根が伸長できる土層）部分の土壌を採取するための深さとすることができ、具体的には１０〜３０ｃｍとするのが好ましい。
（採取方法）
採取は、目的とする場所を設定し、例えば、採取する土壌部分を直径が６ｃｍ、採土領域の長さが３０ｃｍ程度の円筒状の採土器で円筒形状に採取するか、スコップ等で地表下の採土面を出現させ所定の深さの側面の土壌（地表面から底面に位置する側面土）を削りだし、その削りだした土壌を採土することにより実施できる。
土壌を掘り出す際には、通常の地質調査で用いられる土壌サンプリング装置を特に制限なく用いて採取を行うことができる。
【００１３】
＜ステップＢ＞
本ステップは、採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液を０．２〜０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過しイオンクロマト装置により化学分析することにより行う。
（処理液）
上記処理液に用いられる上記強酸とは、酸解離反応の平衡常数が１よりも大きい酸をいい、具体的には例えば塩酸、硫酸などの無機酸などが挙げられ、それぞれ濃度が０．１〜１００ｍｍｏｌの水溶液として用いられる。特に塩酸と硫酸との無機酸混合物が、土壌成分抽出効率が高いことなどの利点があり好ましい。また、使用する強酸の濃度は、０．００１〜０．０１０ｍｏｌ／Ｌとするのが抽出効果と測定効率の点から好ましい。
上記処理液には、強酸以外に本発明の所望の効果を損なわない範囲で他の成分を混合してもよい。他の成分としては、塩化ナトリウムなどの塩等が挙げられる。
上記処理液として上記無機酸混合物を用いる場合の塩酸と硫酸との混合比は、体積比（塩酸及び硫酸共にモル濃度が同じ場合）で塩酸１００に対して硫酸５０〜１５０とするのが、抽出効率の観点から好ましく、６０〜１２０とするのがさらに好ましく、６０〜１００とするのが最も好ましい。
上記処理液の使用量は、土壌の種類や測定対象の量などにもよるが、試料１重量部に対して、５０〜１５０重量部とするのが、抽出効率を安定化させる点などの理由から好ましい。
（抽出処理）
抽出処理は、試料に処理液を投入し、ガラス製や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のビーカーなどに入れ、３０〜６０分間振とうすること等により行うことができ、これにより成分の抽出を行い、イオンクロマト分析用の試料とする。
【００１４】
（化学分析）
抽出液を、これに含まれる不溶性物質を遠心分離機やフィルターなどで除去してイオンクロマト装置にかけることで分析を行う。
イオンクロマト装置としては、通常この種の化学分析用いられるものを特に制限なく用いることができる。具体的には、特に図示しないが、ポンプ部、インジェクション部、カラム部及び検出部からなり、必要に応じてサプレッサーが配設されてなるものを用いることができる。また、検出器としては、電気伝導度検出器が通常用いられるが、陰イオン分析の場合には吸光度検出器を、必要に応じてポストカラム誘導体化・吸光度検出器を用いてもよい。イオン分析に用いるカラムやクロマトグラフィーに用いる担体も通常の分析で用いられるものを特に制限なく使用することができる。
イオンクロマト分析を行う際の分析条件は、以下に示すようにすることができる。
陰イオン分析の測定条件：
イオンクロマト装置：（東亜ＤＤＫ社製、装置名：ＩＡ−３００）等
カラム：（東亜ＤＤＫ社製、商品名：ＰＣＩ−２１１、長さ：１００ｍｍ、内径：４．６ｍｍ）等
試料注入量：１０〜３０μL
カラムオーブン温度：２０〜６０℃
溶離液：２．３ｍＭ  フタル酸／２．８ｍＭ、６-アミノ-ｎ-ヘキサン酸／２００ｍＭ、ホウ酸  混合溶液等（溶離液の濃度は、この例の濃度〜この例の濃度の１０００倍までの任意の濃度とすることができる）
流速：０．８〜１．５ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：電気伝導率検出器
測定陰イオン： ＰＯ４３−，Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＳＯ４２−、Ｆ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−
陽イオン分析の測定条件：
イオンクロマト装置：（東亜ＤＤＫ社製、装置名：ＩＡ−３００）等
カラム：（東亜ＤＤＫ社製、商品名：ＰＣＩ−３２２、長さ：２５０ｍｍ、内径：４．６ｍｍ）等
試料注入量：１０〜３０μL
カラムオーブン温度：２０〜６０℃
溶離液：６Ｍメタンスルホン酸等
流速：０．３〜１．５ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：電気伝導率検出器
測定陽イオン：ＮＨ４＋，Ｋ＋，Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋，Ｎａ＋、Ｌｉ＋
【００１５】
各イオン量は、通常この種のイオン量計算に用いられる手法を用いるか市販のソフトウェアを用いることによりピーク面積から計算する、など公知の方法で求めることができる。
また、化学分析に際しては、上記のイオンクロマト装置を用いた分析に加えてさらに他のクロマトグラフィーによる陽イオン、陰イオン分析、微量元素分析や、分光光度法、原子吸光光度計を用いた高感度微量元素分析法、糖分析計による糖質の分析、アミノ酸分析、中間代謝物である有機酸、ＣＥＣ(陽イオン交換容量)分析、様々な公知方法による目的成分の分析、水素イオン濃度（ｐＨ）、電気伝導度（ＥＣ）、腐植量、リン酸吸収係数、塩基飽和度、菌類の分析などを適宜追加してもよい。
例えば各塩基飽和度の算出は、以下のようにして行うことができる。
カルシウム飽和度、マグネシウム飽和度及びカリウム飽和度は、それぞれの各酸化物量のミリグラム等量（ｍｅ）に換算し、ＣＥＣ（ｍｅ）に対する割合（％）を算出することにより求めることができる。
また、総飽和度は、下記式により求めることができる。
総飽和度（％）＝カルシウム飽和度（％）＋マグネシウム飽和度（％）＋カリウム飽和度（％）
【００１６】
＜物理分析を行うステップ（以下このステップを「ステップＣ」という）＞  本発明の土壌分析方法においては、上記試料についてさらに物理分析を行うステップを行うことができる。
物理分析は、好ましくは土壌の測定仮比重を分析することにより行う。
（測定仮比重、真比重）
測定仮比重は、乾土質量を生土容積で除した値をいう。
本発明者らは、測定仮比重の値が１．０から乖離するほど、栽培植物が要求する肥効成分量に過不足を生ずることを見出している。
測定仮比重は、下記式により求めることができる。
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量（常圧下で３０〜５０分間乾燥させた状態）としたときの質量、生土容積は、土壌試料１０グラムをあらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積（ミリリットル）である）
すなわち、本発明においては物理性を測定するに際して、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量（常圧下で３０〜５０分間乾燥させた状態）としたときの質量を測定して得られた乾土質量と、土壌試料１０グラムをあらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積（ミリリットル）を測定して得られる生土容積とを求める。
後述するが、補正した測定仮比重の値で、各イオン酸化物の過不足量をさらに補正することにより、より最適な肥料の量を計算することができる。
また、真比重とは、乾燥時の土壌の密度をいう。
真比重は、下記式により求めることができる。
真比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／乾土容積（ミリリットル）
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量（常圧下で３０〜５０分間乾燥させた状態）としたときの質量、乾土容積は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量とし乾土を得、該乾土をあらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積（ミリリットル）である）
【００１７】
（その他の物理分析）
また、物理分析に際しては、上記の土壌の仮比重の分析に加えてさらに固相率、液相率、気相率の三相分析などを適宜追加してもよい。
【００１８】
（測定仮比重の補正）
物理分析で得られた測定仮比重は、本発明においては下記式を用いて補正を行うのが好ましい。この結果得られる補正仮比重は土壌の質をより正確に表したものとなるため、作物育成のための施肥条件や土壌改良方針決定をより正確なものとすることができる。
補正仮比重は、下記式により求めることができる。
補正仮比重＝測定仮比重×補正係数
（式中、補正係数は
補正係数＝土壌中の不純物の割合０〜３０％を除いた分＝０．７０〜１．００を意味する。）
不純物の割合は、土壌中の目視可能な有機物などの集積量を計測することで求められるものであるが、通常は上述の値の範囲内となる。
補正した測定仮比重の値で化学分析の結果を補正することで、単位体積当たりの養分量を把握することができ、土壌の性質を反映するより正確な養分量を知ることができる。
また、補正仮比重値を用いて、単位面積当たりの養分の過不足量を補正することで、より好ましく作物の生育に必要な養分量を求めることができる。
【００１９】
（土壌三相分析）
また、物理分析においては土壌の三相を算出してより正確な判断が可能となるようにすることもできる。
土壌は土壌粒子や有機物など固体と、水分等の液体と、これら個体及び液体の隙間に存在する気体とからなり、本明細書においてこれらをそれぞれ固相、液相、気相という。これらを総称して土壌三相という。また、これらの三相それぞれの容積割合を％で示すことを土壌の三相分析といい、土壌物理性の良悪を示す重要な指標である。ただし、本発明においては土壌における目視可能な有機物や礫を除いた三相の比率を求める。
固相率は、下記式により求めることができる。
固相率＝１００−〔（乾土質量／乾土容積―補正仮比重）×１００〕／（乾土質量／乾土容積）＝乾土容積／生土容積×補正係数
補正仮比重＝（乾土質量／生土容積）×補正係数
（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量、乾土容積は、土壌試料１０グラムを恒量とした後、土壌が十分浸漬する状態まで水を加え、土壌を十分沈降させ、安定した状態での体積（ミリリットル））、生土容積は、土壌試料１０グラムを、あらかじめ所定量の水を投入しておいたメスシリンダーに投入し該所定量からの増加容積（ミリリットル）。）
液相率は、下記式により求めることができる。
液相率（％）＝水分率（％）
（式中、水分率（％）は、土壌試料の１０グラムを恒量としたときの質量の減量を水分量（グラム）とする。また、その水分量の生土の質量（１０グラム）に対する割合をパーセントで表した値）
気相率は、下記式により求めることができる。
気相率（％）＝１００（％）−（固相率（％）＋水分率（％））
【００２０】
物理分析と化学分析とを組み合わせて初めて正確な土壌の分析ができる。
例えば、仮に、化学分析結果が同じ結果であった場合でも、密度が小さい土壌と、密度が大きい土壌の結果では、結果の意味は大きく異なる。
補正した仮比重の値で化学分析の結果を補正することで、密度などの情報を反映したより真に近い分析結果になる。
【００２１】
本発明の土壌分析方法は、上記の手法により化学分析を行うため、少ない工程数で簡易に且つ真正な土壌の養分状態を把握することが可能である。また、さらに物理分析を行うことによりさらに土壌の真正な状況を把握することができ、土壌の改良方法についての総合的な判断材料を入手することができる。
【００２２】
次に本発明の土壌評価方法について説明する。
本発明の土壌評価方法は、所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析する土壌評価方法であって、
上記土壌の分析方法を行った後、
上記土壌における養分量と所望の作物育成に必要な養分量とを対比して養分の過不足分を把握するステップ
を具備する。
【００２３】
＜上記土壌における養分量と所望の作物育成に必要な養分量とを対比して養分の過不足分を把握するステップ＞
本ステップは、土壌における養分量と所望の作物育成に必要な養分量とを対比して養分の過不足分を把握するステップである。
ここで、所望の作物育成に必要な養分は、単に上記イオンクロマト分析により得られるイオン量で表すのではなく、イオン酸化物量で表すのが通常であるので、本発明においても所望の栽培作物に適した各イオン酸化物量で表すこととする。また、作物ごとに適した土壌中の上記「必要な養分量」はあらかじめデータベース化してあり、かかる必要な養分量との差分を求めることにより把握を行う。例えば、カルシウム酸化物の過不足量の解析は、下記式の処理を行うことにより、求めることができる。
ＣａＯ（過不足量）＝ＣａＯ（分析結果の換算値である養分量）−ＣａＯ（所望の作物育成に必要な養分量）
得られた各イオン酸化物の過不足量を求めることで、所望の作物育成に必要な養分を把握することができる。
ここで所望の作物育成に必要な養分量は、あらかじめ算定されている単位面積あたりにおいて作物育成のために必要な量であり、作物毎に養分毎のデータを準備しておき、利用することになる。
また、算定される養分としては、カルシウムの他、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、窒素分、リン分等を挙げることができる。
詳細な算出方法については以下の土壌分析システムにおいて説明する。
【００２４】
＜土壌分析システム＞
次に本発明の土壌分析システムについて説明する。
本発明の土壌分析システム１０１は、
所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析するための土壌分析システムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）を入力する入力装置１１０と、
入力された上記養分量、上記乾土質量、乾土容積、生土容積から上記土壌の状況を算出する演算処理装置１２０と、
上記演算処理装置で算出された真正養分量の値を表示する出力装置１３０と
を具備する。
特に図示しないが、土壌分析システムは通常のコンピュータを用いて構成することができ、該コンピュータとしては、入力装置としてのキーボード及びマウスと、出力装置としてのモニターと、演算処理装置としてのＣＰＵと、ほかに各種データ及びシステム実行のためのプログラムを保存しデータベースを構築する記憶装置としてのハードディスクと、演算処理のためのデータを一時的に保存しておくための一時保存装置としてのメモリーを備えたものを用いることができる。
【００２５】
そして、演算処理装置１２０は、上記測定仮比重を求め、得られた値から上記補正仮比重値を算出する処理を行うと共に該補正仮比重を用いて土壌の要求養分量を算出し上記養分量との差を求める処理を行って土壌の状況を算出する処理を行うことを特徴とする。
ここで該補正仮比重を用いての土壌の要求養分量の算出は、あらかじめ用意された作物ごとの理想比重状態（比重１）での土壌における単位面積当たりの必要養分量（市販のデータブックなどに記載されているものでよい）と補正仮比重とにより、下記式を用いて算出することができる。
要求養分量＝（必要養分量−測定により得られた土壌の保有養分量）×補正仮比重
【００２６】
この土壌分析システムは、本発明の土壌分析用プログラムを上記記憶装置に記憶させておき、必要に応じて実行させることにより稼働させることができる。
本発明の土壌分析用プログラムは、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）が入力された場合にこれらを記憶する機能と、
記憶した上記養分量、上記乾土質量、上記乾土容積、及び上記生土容積から上記土壌における上記の土壌の状況を算出する機能と、
上記演算処理装置で算出された土壌の状況を出力装置に表示する機能と
を具備する。
【００２７】
そして、上記土壌分析システムにおいて上記土壌分析用プログラムを実行し、入力装置より上記養分量、上記乾土質量、乾土容積、生土容積を入力することにより、上述の式にそれぞれの値を自動的に代入して、上記測定仮比重を算出し、さらにこれらの値を上記式に代入して補正仮比重を算出し、該補正仮比重を用いて土壌の要求養分量を算出する処理をＣＰＵにより行う。そしてこれらのデータは土壌の状況を示すものであるため、これらにより土壌の状況を把握することができ、土壌の状況を算出していると言える。そしてこれらの土壌の状況を出力装置としてのモニターに表示する。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明について実施例及び比較例を示してさらに具体的に説明するが本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕土壌試料の分析及び評価
＜試料を採取するステップ＞
所定の農場の土壌について本発明の土壌分析方法を用いて分析を行った。
土壌試料の採取は、所定の矩形状区画に区分し、図１に示す該矩形状区分の対角線上の６点において、所定の深さ（作土部分、深さ約１０ｃｍ）部分を約４２０ｇ採取することにより行った。
採取した土壌試料は、チャック付ポリ袋にいれ密閉した状態で、化学分析及び物理分析を行うまで、冷暗所にて保存した。
＜化学分析するステップ＞
（化学分析試料の前処理）
採取した土壌試料から目視できる異物を取り除いた。
次に、インキュベーターを用いて５０℃、２４〜３０時間の条件で乾燥させ、さらに１mmの目の篩を用いて異物を除去した。
（抽出処理）
化学分析試料前処理後の試料０．５ｇを栓付試験管に測りとり処理液５０ｍＬを加え、振とう器で３０分間振とうさせることにより、抽出処理を行った。
次に、抽出処理後の懸濁液を、３５００ｒｐｍ、常温で、６分間の条件で遠心分離し、得られた上澄み液をポアサイズ０．４５μｍのメンブランフィルターを用いてろ過することにより分離し、抽出液を得た。
なお、処理液は、塩酸を純水で濃度０．００４ｍｏｌ／Ｌに調整し、硫酸を純水で濃度０．００３ｍｏｌ／Ｌに調整し、上記０．００４ｍｏｌ／Ｌ濃度の塩酸水溶液と、上記０．００３ｍｏｌ／Ｌ濃度の硫酸水溶液とを（１：１、体積比）の割合で混合することにより調製した。
（イオンクロマト装置を用いた分析）
イオンクロマト装置を用い、得られた抽出液の陽イオン及び陰イオン分析を行った。
分析は、以下の条件で行った。
陰イオン分析の測定条件：
イオンクロマト装置：東亜ＤＤＫ社製、装置名ＩＡ−３００
カラム：東亜ＤＤＫ社製、商品名：ＰＣＩ−２１１、長さ：１００ｍｍ、内径：４．６ｍｍ
試料注入量：２０μＬ
カラムオーブン温度：３９．７℃
溶離液：２．３ｍＭ  フタル酸／２．８ｍＭ  ６−アミノ−ｎ−ヘキサン酸／２００ｍＭホウ酸  混合溶液
流速：１．１ｍｌ／ｍｉｎ
検出器：電気伝導率検出器
測定イオン：Ｎ０３−、ＰＯ４３−
陽イオン分析の測定条件：
イオンクロマト装置：（東亜ＤＤＫ社製、装置名：ＩＡ−３００）
カラム：東亜ＤＤＫ社製、商品名：ＰＣＩ−３２２、長さ：２５０ｍｍ、内径：４．６ｍｍ
試料注入量：２０μＬ
カラムオーブン温度：３９．７℃
溶離液：６Ｍメタンスルホン酸
流速：０．８ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：（電気伝導率検出器）
測定イオン：ＮＨ４＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋
各イオン量は、ピーク面積を計算することによりにより算出した。
イオン量（Ｎ０３−Ｎ）：０．７（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
イオン量（ＮＨ４−Ｎ）：１．１（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
イオン量（Ｐ２Ｏ５）：１２．０（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
イオン量（Ｋ２Ｏ）：５０．０（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
イオン量（ＣａＯ）：２００．０（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
イオン量（ＭｇＯ）：１８．０（ｍｇ／１００ｇ土壌試料）
その結果、面積１０ａの圃場全体換算での土壌の保有する養分量は以下の通りとなった。
養分量（Ｎ）：１．７（ｋｇ）
養分量（Ｐ２Ｏ５）：１１．４（ｋｇ）
養分量（Ｋ２Ｏ）：４７．６（ｋｇ）
養分量（ＣａＯ）：１９０．３（ｋｇ）
養分量（ＭｇＯ）：１７．１（ｋｇ）
【００３０】
＜物理分析を行うステップ＞
（物理分析試料の前処理）
採取した土壌試料から目視できる異物を取り除いた。取り除いた異物の情報を記録し、さらに２ｍｍの目の篩を用いて異物を除去した。
その結果、異物の含有量は、１４％（重量比）で、補正係数は０．８６となった。
（土壌の物理分析）
物理分析試料前処理後の試料１０グラムを正確に計り、乾土質量、生土質量、乾土容積及び生土容積をそれぞれ上述の測定法に準じて測定した。
その結果から、測定仮比重を求め、補正係数により仮比重値を補正した。
その結果、
生土容積：６．０（ミリリットル）
乾土容積：２．６（ミリリットル）
乾土質量：６．６（ｇ）
生土質量：１０（ｇ）
真比重：２．５３８（ｇ／ｃｍ３）
測定仮比重：１．１０（ｇ／ｃｍ３）
補正仮比重：０．９５（ｇ／ｃｍ３）
固相率：３７．３（％）
液相率：３３．６（％）
気相率：２９．１（％）
となった。
なお、恒量としたときの質量の減量を水分量（グラム）とした。また、その水分量の生土の質量（１０グラム）に対する割合をパーセントで表した値を液相率（％）とした。
【００３１】
＜土壌分析システムによる分析＞
化学分析及び物理分析により得られたデータをそれぞれ上述の式に代入する処理を図２に示す土壌分析システムにより行った。図示されていない記憶装置には上記の土壌分析用プログラムが記憶されており、かかる土壌分析用プログラムを実行することにより土壌の評価を行い、要求養分量を求めた。なお、育成作物はキャベツとした。
その結果、圃場全体に対して
理想養分量（Ｎ）：２３．８（ｋｇ）
理想養分量（Ｐ２Ｏ５）：３８．１（ｋｇ）
理想養分量（Ｋ２Ｏ）：１１４．１（ｋｇ）
理想養分量（ＣａＯ）：４６２．１（ｋｇ）
理想養分量（ＭｇＯ）：１０６．８（ｋｇ）
要求養分量（Ｎ）：２２．１（ｋｇ）
要求養分量（Ｐ２Ｏ５）：２６．６（ｋｇ）
要求養分量（Ｋ２Ｏ）：６６．５（ｋｇ）
要求養分量（ＣａＯ）：２７１．７（ｋｇ）
要求養分量（ＭｇＯ）：８９．７（ｋｇ）
となった。
【００３２】
〔実施例２〕
土壌試料を実施例１で用いたものとは異なる農場の土壌（以下、この土壌を「サンプルＡ」という）とした以外は、実施例１で用いた処理液と同じ処理液を用いて、実施例１と同様にして抽出処理を行い、イオン量を測定した。この際、陽イオン分析の測定イオンはＮＨ４＋，Ｋ＋，Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋，Ｎａ＋とした。その結果を表１に示す。
【００３３】
〔実施例３〕
土壌試料を実施例２で用いたものとは異なる農場の土壌（以下、この土壌を「サンプルＢ」という）とした以外は、実施例２と同様にして抽出処理、イオンクロマト分析を行い、土壌のイオン量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３４】
〔実施例４〕
土壌試料を実施例２で用いたものとは異なる農場の土壌（以下、この土壌をサンプルＣ」という）とした以外は、実施例２と同様にして抽出処理、イオンクロマト分析を行い、土壌のイオン量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３５】
〔比較例１〕
処理液をフタル酸、６−アミノ−ｎ−ヘキサン酸及びホウ酸の混合液（最終濃度、フタル酸：２．３ｍＭ、６−アミノ−ｎ−ヘキサン酸：２．８ｍＭ、ホウ酸：２００ｍＭ）に変えた以外は、実施例２と同様にして抽出処理、イオンクロマト分析を行い、土壌のイオン量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３６】
〔比較例２〕
土壌試料をサンプルＢに変えた以外は、比較例１と同様にして抽出処理、イオンクロマト分析を行い、土壌のイオン量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３７】
〔比較例３〕
土壌試料をサンプルＣに変えた以外は、比較例１と同様にして抽出処理、イオンクロマト分析を行い、土壌のイオン量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2014106089.tif 000003
【００３９】
以下、結果について考察する。
表1に示す結果から、イオンクロマトで測定した陽イオン及び陰イオンにおいて、
本発明の土壌分析方法で用いられる処理液で処理した方（実施例２〜４）が高い値を示した。また、本発明の土壌分析方法で得られる（実施例２〜４）の値は、通常の土壌分析の公定法による計測値との変換相関値は各元素とも９７％以上であり、比較例に比してより真の値に近い値であった。
【図１】
2014106089.tif 000004
【図２】
2014106089.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の土壌における各種作物育成のための養分の過不足状態を分析するための土壌分析システムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）を入力する入力装置と、
入力された上記養分量、上記乾土質量、乾土容積、生土容積から上記土壌の状況を算出する演算処理装置と、
上記演算処理装置で算出された真正養分量の値を表示する出力装置とを具備し、
上記演算処理装置は、下記式により測定仮比重を、
測定仮比重（グラム／ミリリットル）＝乾土質量（グラム）／生土容積（ミリリットル）（式中、乾土質量は、土壌試料１０グラムを１０５℃で恒量としたときの質量、生土容積は、土壌試料１０グラムを土壌が十分浸漬する状態まで水を加え、土壌を十分沈降させ、安定した状態での体積（ミリリットル））求め、得られた値を下記式
補正仮比重＝測定仮比重×補正係数
（式中、補正係数は土壌中の不純物の割合０〜３０％を除いた分の含有率を表した０．７０〜１．００を意味する。）
に代入して補正仮比重を求める処理を行うと共に該補正仮比重を用いて土壌の要求養分量を算出し上記養分量との差を求める処理を行って土壌の状況を算出する処理を行うことを特徴とする土壌分析システム。
【請求項２】
請求項１記載の土壌分析システムを実行するための土壌分析用プログラムであって、
所定の土壌を所定深さで切り取り、採取した試料をイオンクロマト装置により化学分析して得られた上記土壌における養分量、並びに上記試料についてさらに物理分析を行って得られた、土壌の乾土質量（グラム）、乾土容積（ミリリットル）、生土容積（ミリリットル）が入力された場合にこれらを記憶する機能と、記憶した上記養分量、上記乾土質量、上記乾土容積、及び上記生土容積から上記土壌の状況を算出する機能と、
上記演算処理装置で算出された土壌の状況を出力装置に表示する機能とを具備する土壌分析用プログラム。