(57)【要約】液体形態のフィールドサンプルを測定するための装置および方法によって、乾燥−破砕式試験法の必要性がなくなる。  フィールドサンプルは、フィールドにおける場所から受け取られ、フィールドサブサンプルは、フィールドサンプルから分離され、土壌サブサンプルは、水と混合され、土壌−水サブサンプルは、試験するために選択されて移され、土壌−水サブサンプルは、フィールドサンプルの属性を決定するために測定され、フィールドサンプルは、それが採取されたフィールドにおいて、フィールドに近い現地事務所で、または、遠く離れた実験室で測定される。遠方で試験するために、いくつかの土壌−水サブサンプルを保存する試験ウェル装置が準備される。時間およびコストの節約によって、フィールドサンプルが試験される密度と関係なく、土壌分析の面積ベースの価格設定が可能になる。
2013542442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドにおける場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
フィールドにおける前記場所から採取された土壌に由来する土壌サブサンプルを受け取るステップ、
水を土壌サブサンプルと混合し、それにより、土壌−水混合物を形成するステップ、
土壌−水混合物から、土壌−水混合物を代表する土壌−水サブサンプルを選択するステップ、
土壌−水サブサンプルを分析するステップ、および、
土壌−水サブサンプルの分析に基づいて、土壌の属性を決定するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
第１の場所で、フィールドサンプルを得るステップ、
フィールドサンプルに関する特性データを得るステップ、および、
フィールドサンプルを第２の場所に送付し、そこで、フィールドサンプルに基づいて土壌の属性が決定されるステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
特性データは、フィールドサンプルが得られた場所、フィールドサンプルに責任を有する所有情報、サンプルが得られた時間、サンプルが得られた日付、およびフィールドサンプルの同定のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
フィールドサンプルを受け取るステップ、および、
フィールドサンプルから、フィールドサンプルを代表する土壌サブサンプルを選択するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
フィールドサンプルに対して粗濾過を行うステップ、および、
粗濾過がフィールドサンプルをふるいに通すサブステップ、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
土壌−水サブサンプルに抽出剤を添加するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
測定前に、土壌−水サブサンプルに対して精密濾過を行うステップ、および、
精密濾過は、土壌−水サブサンプルを濾紙に通すか、土壌−水サンプルを遠心分離するかのサブステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
土壌サブサンプルは、１００グラムから１キログラムまでの重量（１００グラムと１キログラムを含む）を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
土壌サブサンプルの含水量を測定するステップを含み、
水を土壌サブサンプルと混合するステップは、所定の希釈率が実現されるように十分な水を土壌サブサンプルと混合するサブステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
希釈率は、水１部対土壌サブサンプル２部から水５部対土壌サブサンプル１部まで（両端を含む）であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
土壌サブサンプルを受け取る時間から属性を決定する時間までは、３時間未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも２つのフィールドにおけるそれぞれの複数の場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
各フィールドに対して、
複数の場所から採取された複数のフィールドサンプルを受け取るステップ、および、
前記場所から採取された複数のフィールドサンプルに基づいて、複数の場所のそれぞれに関する属性を決定するステップ、
を含み、
すべてのフィールドに対して、
前記決定に対して価格を付けるステップであって、価格は主にフィールドの面積に基づき、フィールドサンプルの密度と無関係であるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
少なくとも２つのフィールドにおけるそれぞれの複数の場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
各フィールドに対して、
複数の場所から採取された複数のフィールドサンプルを受け取るステップ、および、
前記場所から採取された複数のフィールドサンプルに基づいて、複数の場所のそれぞれに関する属性を決定するステップ、
を含み、
すべてのフィールドに対して、
前記決定に対して価格を付けるステップであって、価格は主にフィールドの面積および消耗品コストに基づくステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
フィールドにおける場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
フィールドにおける前記場所から採取された土壌に由来する土壌サブサンプルを受け取るステップ、
水をフィールドサブサンプルと混合し、それにより土壌−水混合物を作るステップ、
土壌−水混合物から第２の土壌−水サブサンプルを選択し、第２の土壌−水サブサンプルを、試験ウェル装置に移すステップ、および、
第２の土壌−水サブサンプルの分析に基づいてその場所の土壌の第２の属性を決定するために、遠隔地に試験ウェル装置を送るステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
土壌−水混合物から第１の土壌−水サブサンプルを選択するステップ、
第１の土壌−水サブサンプルを分析するステップ、および、
土壌の第１の属性を、第１の土壌−水サンプルの分析に基づいて決定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
土壌−水混合物に抽出剤を添加するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
土壌サブサンプルを受け取る時間から第１の属性を決定する時間までは、３時間未満であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
土壌のフィールドサンプルを受け取るステップ、および、
フィールドサンプルからフィールドサンプルを代表する土壌サブサンプルを選択するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
フィールドサンプルに対して粗濾過を行うステップを含み、
粗濾過は、フィールドサンプルをふるいに通すサブステップを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
フィールドサンプルに関する特性データを得るステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
特性データは、フィールドサンプルが得られた場所、フィールドサンプルに責任を有する所有情報
、サンプルが得られた時間、サンプルが得られた日付、およびフィールドサンプルの同定のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
土壌サブサンプルの含水量を測定するステップを含み、
水を土壌サブサンプルと混合するステップは、所定の希釈率が実現されるように十分な水を土壌サブサンプルと混合するサブステップを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
希釈率は、水１部対土壌サブサンプル２部から水５部対土壌サブサンプル１部まで（両端を含む）であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
土壌サブサンプルは、１００グラムから１キログラムまでの重量（１００グラムと１キログラムを含む）を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
フィールドの複数の場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
複数の土壌−水サブサンプルを含有する試験ウェル装置を受け取るステップであって、各サブサンプルはフィールドにおける場所から採取された土壌に由来するステップ、
土壌−水サブサンプルを混合して、土壌−水サブサンプルの内容物を再懸濁させるステップ、
測定するために、土壌−水サブサンプルの一部を移すステップ、
抽出剤を土壌−水サブサンプルと混合するステップ、
土壌−水サブサンプルを分析するステップ、および
前記場所から採取された土壌の属性を、土壌−水サブサンプルの分析に基づいて決定するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
所定の希釈率が実現されるように、水を土壌−水サブサンプルと混合するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
フィールドの複数の場所から採取された土壌の属性を測定する方法であって、
複数の土壌−水サブサンプルを含有する試験ウェル装置を受け取るステップであって、各サブサンプルはフィールドの少なくとも２つの場所から採取された土壌に由来するステップ、
少なくとも２つの土壌−水サブサンプルに対して、
抽出剤を土壌−水サブサンプルと混合するステップ、
土壌−水サブサンプルを分析するステップ、および、
前記場所から採取された土壌の属性を、土壌−水サブサンプルの分析に基づいて決定するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
所定の希釈率が実現されるように、水を土壌−水サブサンプルと混合するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
土壌−水サブサンプルに対して精密濾過を行うステップを含み、
精密濾過は、土壌−水サブサンプルを濾紙に通すか、土壌−水サブサンプルを遠心分離するかのサブステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
フィールドにおける場所から採取された土壌の属性を測定するための、および、後の測定のために複数の土壌−水サブサンプルを調製するための装置であって、
フィールドにおける前記場所から採取された土壌に由来する土壌サブサンプルを受け取るための、さらに、土壌サブサンプルを所定の体積の水と混合して土壌−水混合物を生成するための混合用チャンバー、および、
土壌−水混合物から第２の土壌−水サブサンプルを選択するための、混合物用チャンバーに接続された第２の計量装置、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３１】
土壌−水混合物から第１の土壌−水混合物を選択するための、混合用チャンバーに接続された第１の計量装置、および、
第１の土壌−水サブサンプルを受け取り、前記場所から採取された土壌の属性を、第１の土壌−水サブサンプルを分析することによって決定するための、第１の計量装置に接続された測定チャンバー、
を備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
複数のウェルを備える取り外し可能な試験ウェル装置を備え、
試験ウェル装置のウェルは、第２の土壌水サブサンプルを受ける、
ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
フィールドサンプルの第２の属性を、溶液を測定することによって決定するための電極プローブを備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
土壌サブサンプル計量装置を備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
ｐＨ緩衝液を含有するｐＨ緩衝ウェルを備え、
ｐＨ緩衝ウェルは、ｐＨ緩衝液を第２の土壌−水サブサンプルと混合するように構成されている、
ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
自動化されたフィールド土壌採取装置を備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、土壌試験の準備および土壌測定に関し、より詳細には、例えば精密農業のための、土壌特性の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、それぞれが参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年１０月２９日に出願した米国特許仮出願第６１／４５５，９９３号、および２０１１年５月２２日に出願した同第６１／４８８，７６５号、ならびに２０１１年９月１３日に出願した米国特許出願第１３／２３１，７０１号に基づく、米国特許法第１１９条（ｅ）による優先権を主張するものである。
【０００３】
農業従事者は、しばしば、フィールドサンプルの試験結果に基づいて、土壌養分管理の決定を行う。これらのフィールドサンプルは、農学者またはサービス提供者により採取され、分析のために土壌化学実験室に送付されることが多い。最も一般的な属性測定（リン、カリウム、土壌ｐＨなど）には、サンプルを、まず、所定の時間風乾または炉乾燥させ、次いで、破砕する標準化されたプロセスが使用される。乾燥され、破砕された土は、次いで、抽出剤で処理され、この状態で測定される。この乾燥して破砕するプロセスによって、各化学分析に使用される（約２グラムの）サブサンプルが、実験室に送付されるはるかに大きいフィールドサンプル（約０．５から１ポンド）に十分に相当することが確実になる。乾燥して破砕するプロセスを省ければ、化学的および物理的な土壌分析のための労力および郵送コストが、大幅に削減されるであろう。
【０００４】
乾燥して破砕するプロセスはまた、時間がかかる。典型的なプロセスは、サンプルを１日以上乾燥させることを含み、したがって、即時に測定を行うことができない。実験室は、サンプルが実験室に届いた時間から、試験結果が入手可能になる時間までの、実験室が実現できる返答時間に関して、互いに競い合っていることが多い。乾燥して破砕するプロセスを省ければ、化学的および物理的な土壌分析の納期が、大幅に短縮されるであろう。
【０００５】
さらに、乾燥して破砕する処理はまた、不正確である。乾燥することは、土壌サンプルの鉱物特性（ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ）を変化させ、土壌養分の測定に影響を与える。最後に、既存の土壌測定システムは、分析所に届く各フィールドサンプルを分離して分類することに、さらなる時間と労力を費やさなければならず、結果として、修正しなければならない誤差が生じる。このことも、全体のコストを増加させ、かつ、納期を延長させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第１２／７７５，４１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
土壌−水サンプルを均質化して測定する方法および装置は、短期間で、多数のフィールドサンプルの迅速なロバストな分析を行うことを可能にする。このことにより、乾燥−破砕式の試験を行う必要性がなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な一実施形態では、フィールドでの所定の場所から採取されたフィールドサンプルが受け取られる。フィールドサンプルから、土壌サブサンプルが分離され、ここで、土壌サブサンプルは、フィールドサンプル全体を代表する。土壌サブサンプルは、水と混合され、土壌−水混合物を形成し、試験するために、土壌−水サブサンプルが選択されて移される。土壌−水サブサンプルは、フィールドサンプルの属性を決定するために測定される。試験に応じて、土壌−水サンプルに、追加の抽出剤を添加することができる。測定前の準備のプロセスにおける様々な段階で、濾過を行うこともできる。
【０００９】
フィールドサンプルは、それが採取されたフィールドにおいて、フィールドの近くにある現地事務所で、または遠く離れた実験室で測定することができる。遠くで試験するために、いくつかの土壌−水サブサンプルを保存する試験ウェル装置が準備される。試験ウェル装置は、単に、土壌−水サブサンプル用の容器として機能することもできるし、または抽出剤を添加する、もしくは土壌−水サブサンプルを濾過するために使用することもできる。
【００１０】
該方法および／または装置を使用することと関連する、時間およびコストの節約によって、フィールドサンプルが試験される密度に恐らく関係なく、土壌分析の面積ベースの価格設定および時間ベースの価格設定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態による、土壌−水サンプルを均質化して測定する方法を示す図である。
【図２】一実施形態による、互いに離れた２つの場所で、均質化して土壌−水サンプルの属性を測定する方法を示す図である。
【図３】一実施形態による、土壌−水サブサンプルを均質化して測定するための、および、試験ウェル装置に入れて輸送される土壌−水サブサンプルを調製するための土壌−水装置を示す図である。
【図４Ａ】一実施形態による試験ウェル装置を示す図である。
【図４Ｂ】一実施形態による、試験ウェル装置用の二重層シールを示す図である。
【図５ａ】一実施形態による、複数の抽出剤を土壌−水サブサンプルに添加するように構成された試験ウェル装置の側面図である。
【図５ｂ】一実施形態による、複数の抽出剤を土壌−水サブサンプルに添加するように構成された試験ウェル装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
各図面は、本発明の実施形態を、例示のために示すにすぎない。当業者は、本明細書で説明した本発明の原理から逸脱することなく、本明細書に例示した構造および方法の代替的実施形態を採用できることを、以下の検討から容易に認識するであろう。
【００１３】
フィールドサンプルの測定
図１は、一実施形態による、土壌−水サンプルを均質化して測定する方法を示す。土壌のフィールドサンプルは、地面から得られ、フィールドサンプルを測定することになる場所に輸送される。フィールドサンプルは、様々な大きさであり得る。フィールドサンプルは、採取された量が、測定しようとするフィールドの局所的な領域を代表するように十分に大きくなくてはならず、フィールドサンプルの処理および輸送に好都合となるように十分に小さくなくてはならない。例えば、１００グラムまたは１キログラムのサンプルは、いずれも、測定しようとするフィールドの局所的な領域を代表するのに十分な大きさを有するが、処理および輸送するのに十分に小さい。フィールドサンプルは、手作業で採取することもできるし、自動の土壌採取装置で採取することもできる。自動の土壌採取装置は、例えば、トラクター、ＡＴＶ、トラック、またはハンドヘルドユニットなどの農業用機械に取り付けることができる。
【００１４】
フィールドサンプルは、それを測定しようとする場所で受け取られる（１０５）。フィールドサンプルは、所望の測定を行う装置が存在するところ、どこでも測定することができる。これには、フィールドにおいて、フィールドに近い現地事務所で、または、例えば、４００マイルより遠い、一晩中運転する距離がある、もしくは飛行機に乗る距離がある実験室を含めた、フィールドや現地事務所から遠く離れている実験室で操作できる装置を使用する測定を含めることができる。
【００１５】
フィールドサンプルに関して、特性データが収集される（１１０）。特性付けは、関連しているが、フィールドサンプルを試験することにより得ることができない、フィールドサンプルに関する追加の情報をもたらす。特性データとしては、例えば、フィールドサンプルが得られた場所；フィールドサンプルに責任を有するサンプル所有者または他の代理人；フィールドサンプルが得られた時間；フィールドサンプルが得られた日付；および、誰がフィールドサンプルを得たかが含まれる。
【００１６】
フィールドサンプルが採取された場所に関して、その場所には、全地球測位システム（ＧＰＳ）などの全地球航法衛星システムによって、地図によって、または任意の他の場所特定システムによって地理参照される（ｇｅｏｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ）場所を含めることができる。場所情報には、一般化された場所情報に関するメタデータを含めることもできる。例えば、１０個のフィールドサンプルが、それらと関連する個々のＧＰＳ場所を有していても、各サンプルはすべて、同じフィールドまたは作付場（ｐｌａｎｔｉｎｇ）から取り出された可能性があり、したがって、フィールド所有者または試験する実験室による単一のフィールド場所と関連し得る。
【００１７】
特性データはまた、方法全体にわたって収集することができる（１１０）。したがって、特性データには、土壌−水混合物または土壌−水サブサンプルが混合された時間、フィールドサンプルが採取された時の気象情報（例えば、気温、湿度、および気圧）、サンプル採取情報（例えば、サンプルの重量、サンプルコアの写真、および複合サンプルの写真）、およびサンプルの水分情報（例えば、時間領域反射率、静電容量による土壌水分、電気誘導による水分、放出された土壌蒸気、または、サンプルを風乾または加熱させている間の重量測定の読み出しを使用する）を含めることもできる。
【００１８】
フィールドサンプルは、それを一意的に特定し、また、測定方法全体を通して追跡できるように、ラベルが付けられる（１１５）。ラベルは、処理および測定の間ずっと、フィールドサンプルに付いている。したがって、フィールドサンプルに付されたラベルは、フィールドサンプルが、土壌−水混合物に変わった後、または、土壌−水サンプルの中に移された後でも適用される。単一のフィールドサンプルが、複数の土壌−水サブサンプルに分割された場合、各サブサンプルには、サブラベルを付すことができる。ラベルは、ＲＦＩＤまたはバーコードの形態をとることができ、その結果、ラベルを、コンピューターによって容易に読み取ることができる。サンプルにラベルを付けることによって、フィールドサンプルの測定結果を、サンプル所有者に自動的に伝えることができる。ラベルは、それが、どのような情報を含有するかに違いがあり得る。ラベルは、例えば、任意の特性データ、または、それらが分かったら、サンプルを試験することから得られる結果を含有することができる。
【００１９】
フィールドサンプルは、石または他の異物などの、土壌の一部でない物を除去するために、粗フィルターに通すことができる（１２０）。粗濾過（１２０）は、フィールドサンプルを、他のサイズのふるいを使用してもよいが、４分の１インチのふるいに押し通すことからなってもよい。土がより容易にフィルターを通過するように、粗濾過（１２０）を速めるために、フィールドサンプルに水を添加することもできる。
【００２０】
フィールドサンプルは、その均質性を高めるために混合される（１２５）。次いで、土壌サブサンプルは、フィールドサンプル全体から分離され（１３０）、その土壌サブサンプルは、１つまたは複数の測定に使用される、フィールドサンプルの一部になる。土壌サブサンプルはまた、扱っている間に失った少量のフィールドサンプルを引いた、フィールドサンプル全体からなっていてもよい。フィールドサンプルの混合（１２５）によって、土壌サブサンプルがフィールドサンプル全体を代表することが確実になる。混合（１２５）および土壌サブサンプルの分離（１３０）を容易にさせるために、フィールドサンプルに水を添加することができる。混合（１２５）は、撹拌、振とう、超音波処理、または任意の他のメカニズムによって行うことができる。
【００２１】
一実施形態では、フィールドサンプル（またはその後の土壌−水サブサンプル）とみなすことができる複数のサブサンプルは、土壌特性の測定に対する混合時間の長さの影響を試験するために混合される。混合時間の長さに関する情報は、サンプルまたはサブサンプルが混合される時間を調整するために使用することができる。
【００２２】
測定前にどのくらい水が加わっているかを決定するために、土壌サブサンプルの水分が測定される（１３５）。高い頻度で、得られたフィールドサンプルは、湿潤である。つまり、フィールドサンプルは、所定の量の水をすでに有している。粗濾過（１２０）および混合（１２５）も、土壌に水を加えている可能性がある。
【００２３】
水分を測定するために使用できる、いくつかの異なる技術が存在する。土壌サブサンプルを乾燥させている場合、蒸発により水が失われることにより、土壌サブサンプルの重量が変化することを使用して、サンプルに存在する水分を決定するか、より多くの水の添加前に、水分量をゼロに減らすことができる。水分はまた、土壌サブサンプルの静電容量または導電率を測定することによって測定することができる。なぜなら、比較的多い水を有する土壌サブサンプルは、導電率がより高くなり、静電容量がより小さくなるからである。水分は、さらに、スラリーにおいて測定することができる。
【００２４】
水分はまた、１０００から２００ｎｍの波長範囲の光源を使用して、土壌サブサンプルに関する光の反射率または減衰率を測定することによって、光学的に測定することもできる。例えば、１４００および１８５０ｎｍを中心とする反射スペクトルの低下を使用して、土壌の含水量を決定することができる。これらの波長での特徴は、基準測定値や、測定値の標準化されたデータベースや、土壌サブサンプルの含水量を決定するための、土壌サンプルの異なる量の乾燥後の、反射率の測定値と比較することができる。
【００２５】
土壌サブサンプルの水分量に基づいて、土壌サブサンプルは、土壌−水混合物を形成するために、水で希釈される（１４０）。このプロセスにわたって使用する水は、普通の水道水、または脱イオン水であってもよい。いくつかの場合においては、該プロセスの後の方に存在する、土壌サブサンプルの精密濾過（ｆｉｎｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を容易にするために、綿状の（ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ）塩を、土壌−水混合物に添加することができる。
【００２６】
いくつかの場合においては、所定の希釈率が実現されるまで、土壌サブサンプルは、希釈される（１４０）。希釈率は、対象の属性の最善の測定を可能にするために、または、単に、他のフィールドサンプルに対する比較の共通基準を得るために選択することができる。例えば、１つの場合において、希釈率は、重量または体積で、水１部対土壌２部から水３５部対土壌１部までの間のいずれかであり得る。典型的には、希釈率は、重量または体積で、水１部対土壌２部から水５部対土壌１部までの間となる。
【００２７】
希釈（１４０）はまた、土壌サブサンプルの正確な重量または容量に関係なく、いくつかの決まった量のうちの１つの水でフィールドサンプルを希釈することによって実現することもできる。この場合では、希釈（１４０）は、特定の希釈率に達するためではなく、単に、後で分割し、特定の希釈率に達するように正確に調整できる土壌−水混合物を作るために行われる。例えば、希釈（１４０）は、土壌サブサンプルが、フィールドサンプルの６インチのコアから採取された場合、５００ｍＬの水を、土壌サブサンプルが、フィールドサンプルの８インチのコアから採取された場合、７５０ｍＬの水を、または、土壌サブサンプルが、フィールドサンプルの１２インチのコアから採取された場合、１リットルの水を添加することを含むことができる。異なる利用者は、フィールドサンプルを得る時に、採取するコアの深さについて、異なる基準を有するので、希釈（１４０）を、所期のコアサイズに合わせることによって、該方法の希釈（１４０）の部分に利便性が加わる。
【００２８】
その均質性を高めるために、土壌−水混合物は、混合される（１４５）。土壌−水混合物から、土壌−水サブサンプルが選択され（１５０）、その土壌−水サブサンプルは、測定に使用される、土壌−水混合物の一部になる。土壌−水混合物の混合（１４５）によって、土壌−水サブサンプルが、土壌−水混合物全体を代表することが確実になる。混合（１４５）は、撹拌、振とう、超音波処理、または任意の他のメカニズムによって行うことができる。
【００２９】
行おうとする測定に応じて、土壌−水サブサンプルに、追加の抽出剤を添加することができる（１５５）。水自体を、抽出剤とみなすことができる。いくつかの場合において、所定の希釈率に達するように、土壌−水サブサンプルに、追加の水を添加することができる。これは、例えば、これより前の、土壌−水混合物を形成するための土壌サブサンプルの希釈（１４０）が、特定の希釈率を実現するために行われなかった場合に当てはまり得る。土壌−水サブサンプルの可能な希釈率の範囲は、先に挙げた、土壌−水混合物の可能な希釈率の範囲と同じであり得る。
【００３０】
測定前に、土壌−水サブサンプルは、混合される（１６０）。ある程度は、混合は、沈殿している可能性がある土壌を撹拌するのに役立つ。いくつかの場合において、土壌−水サブサンプルはまた、精密濾過される（１６５）。精密濾過は、粗濾過（１２０）よりも小さい粒度の微粒子を濾過する。精密濾過用フィルター（ｆｉｎｅ  ｆｉｌｔｅｒ）の例としては、コーヒー濾紙などの濾紙が挙げられるが、より精巧なフィルターも同様に使用することができる。濾過は、測定しようとする属性が、よく水に溶ける物質、例えば、硝酸性窒素の量である場合の測定に特に有用である。測定しようとする物質が水に溶ける場合、混合プロセス（１６０）および（１４５）は、その物質を、土壌から分離させているであろう。したがって、精密濾過は、測定を妨げ得る、土壌の微粒子を除去する。精密濾過（１６５）の別の例としては、遠心分離機中で、土壌−水サブサンプルを遠心分離することが挙げられる。遠心分離は、土壌−水サブサンプル内の微粒子を、密度に基づいて互いから分離させる。濾過および遠心分離はまた、抽出プロセスを止める。これは、土壌−水サブサンプル中の微粒子が、濾過または遠心分離されてしまうためである。濾過および／または遠心分離の後、土壌−水サブサンプルの一部を、測定（１７０）のために、移すことができる。
【００３１】
次いで、土壌−水サブサンプルは、測定される（１７０）。元々のフィールドサンプルの属性は、測定（１７０）によりもたらされる結果を分析することによって決定される。測定の結果を、ラベルに含有される情報を使用する、サンプル所有者に報告することができる。フィールドサンプル中の硝酸性窒素の濃度は、実施できる属性測定の例である。図１に記述した方法は、複数回、測定しようとする各属性について一回繰り返すことができる。いくつかの場合においては、その後の属性測定について、いくつかのステップを省くことができる。なぜなら、単一のフィールドサンプル、土壌サブサンプル、土壌−水混合物、または土壌−水サブサンプルが、測定（１７０）の繰り返しに対して持ちこたえることができるからである。
【００３２】
現地および遠方のフィールドサンプル属性測定
いくつかの場合においては、フィールドサンプルが得られたフィールドに近い場所（またはフィールド内）において、例えば、現地事務所で、第１の属性測定を行うこと、および、フィールドまたは任意の現地事務所から遠く離れている実験室で、他の属性測定を行うことが好ましい。これが当てはまり得る数多くの理由、例えば、時間的な制約があり、速く行わなければならない測定もあるのに対して、待つことができる測定もあるという理由、または、フィールドでの測定は、実験室での測定に比べてコストがかかるという理由が存在する。
【００３３】
図２は、一実施形態による、互いに離れた２つの場所で、均質化して土壌−水サンプルの属性を測定する方法を示す。図２の例示的な方法においては、第１の測定は、フィールドサンプルが得られたフィールドの近く（またはフィールド内）において行われる。さらに、一組の土壌−水サブサンプルが調製され、試験ウェル装置に保存され、それが、実験室などの遠隔地で試験するために郵送される。図２に記述した方法の多くのステップは、図１から持ち込んでいる。したがって、図１で述べたいくつかのステップを、図２の方法に加えることができる。
【００３４】
試験するために、フィールドサンプルが受け取られる（２０５）。フィールドサンプルは、フィールドにおける所定の場所において、または現地事務所で受け取ることができる。土壌サブサンプルは、土壌サブサンプルがフィールドサンプルを確実に代表するようにフィールドサンプルを混合した後に、フィールドサンプルから分離される（２１０）。土壌サブサンプルはまた、扱っている間に失った少量のフィールドサンプルを引いた、フィールドサンプル全体からなっていてもよい。脱イオン水を調製し、水用チャンバーの中に移すことができる（２１５）。脱イオン水の調製は、時間がかかるので、この調製は、受け取り（２０５）および分離（２１０）ステップと並行して行うことができる。脱イオン水の代わりに、普通の水道水が使用される場合、調製して水用チャンバーを満たす（２１５）のに必要な時間が、最小になるであろう。
【００３５】
土壌−水混合物を形成するために、満たされたチャンバーからの水と、土壌サブサンプルとが混合される（２２０）。上述の通り、混合によって、土壌−水サブサンプルが土壌−水混合物の内容物を代表することが確実になる。土壌−水混合物は、並行して行うことができる２つの目的のために使用される。
【００３６】
第一に、フィールドサンプルが採取された場所の近くで行われる測定で使用される、第１の土壌−水サブサンプルが選択される（２２５）。土壌−水サブサンプルは、希釈される（２３０）。測定を容易にするために、土壌−水サブサンプルに追加の抽出剤を添加することができる。精密濾過を容易にするために、土壌−水サブサンプルに塩を添加することができる。土壌−水サブサンプルは、濾過することができる（２３５）。第１の土壌−水サブサンプルを使用して、第１の属性が測定される（２４０）。一つには、フィールドサンプルが採取された場所と、測定が行われた場所とが非常に近いので、測定の結果を、サンプル所有者にすぐに報告することができる。フィールドサンプル中の硝酸性窒素の濃度は、フィールドサンプルが得られた場所の近くで、第１の土壌−水サブサンプルに対して行うことができる、第１の属性の第１の測定の例である。
【００３７】
第二に、後で測定するために保存されて郵送される、第２の土壌−水サブサンプルが選択される（２４５）。第２の土壌−水サブサンプルは、いくつかの試験ウェルを含む試験ウェル装置に移される。第２の土壌−水サブサンプルを含有する試験ウェルに、ラベルを付けることもできる。土壌−水サブサンプルの選択（２４５）は、所与の土壌−水混合物、土壌サブサンプル、またはフィールドサンプルについて、何度も繰り返すことができる。土壌−水サブサンプルは、試験ウェル装置に移される（２５０）。
【００３８】
第１の土壌−水サブサンプルおよび第２の土壌−水サブサンプルは、同一である必要はない。第１の例では、第２の土壌−水サブサンプルは、第１の土壌−水サブサンプルに類似していてもよい。両方のサブサンプルは、各サンプルが、測定に必要な土壌および水の特定の体積を含む、比較的精密で正確な体積であり得る。第２の例では、第２の土壌−水サブサンプルは、第１の土壌−水サブサンプルに比べて、相対的に大きい体積であってもよい。この場合、第２の土壌−水サブサンプルは、複数の測定で使用するために、それを遠隔地で分割できる程度に十分に大きい。遠隔地での試験に、試験するために異なる体積が必要とされ、また、どの試験が行われるかが、前もって分からない場合、より大きい体積は、有益である。さらに、このことは、試験ウェル装置の設計において、より高い柔軟性を可能にする。
【００３９】
一つの設計において、試験ウェル装置は、試験ウェルに加えて、抽出剤ウェルを含む。抽出剤ウェル中の抽出剤は、土壌−水サブサンプルが試験ウェルに添加される前またはその後に、試験ウェルに添加することができる。試験ウェルに抽出剤を添加することによって、運搬前または運搬の間に、抽出を生じさせることができ、それにより、試験ウェル装置が、試験する遠隔地に到着すれば、測定プロセスにおいて時間が節約される。運搬の間に抽出剤を添加することもまた、抽出された溶液をより安定させることができ、運搬の間の土壌養分の分解を軽減する。試験ウェルへの抽出剤の添加の後に、混合および濾過することもでき、そこで、濾過により、抽出が停止するであろう。
【００４０】
試験ウェル装置は、含まれたサブサンプルを測定できるように、遠隔地に、郵送または輸送される（２６０）。土壌−水サブサンプルを含有する試験ウェル装置は、遠隔地で受け取られる（２６５）。試験するために、個々の土壌−水サブサンプルは、試験ウェル装置のウェルから移される（２７０）。上述の第１の例の場合では、土壌−水サブサンプルの体積が、前もって、正確に定められていれば、全体積が使用される。第２の例の場合では、試験ウェルの全体積の一部が選択され（２７０）、試験ウェル装置から移される。
【００４１】
試験ウェル装置から土壌−水サブサンプルを移す前またはその後に、土壌−水サブサンプルは、混合される（２８０）。行おうとする測定に応じて、養分がまだ抽出されていなければ、抽出剤が、土壌−水サブサンプルに添加され（２７５）、混合される。土壌−水サブサンプルはまた、精密濾過用フィルターに通すこともできる（２８５）。次いで、土壌−水サブサンプルは、測定される（２９０）。元々のフィールドサンプルの第２の属性は、測定（２９０）によりもたらされた結果を分析することによって決定される。測定の結果を、関連したラベルに含有される情報を使用して、サンプル所有者に報告することができる。このプロセスは、試験ウェル装置中の各土壌−水サブサンプルについて繰り返すことができる。
【００４２】
遠くで測定される（２９０）、試験ウェル装置のサブサンプルは、第１の属性の測定を行った装置と同じタイプのものを使用して測定することができる。プロセス（１７０）、プロセス（２４０）、およびプロセス（２９０）のいずれの測定も、図３に記述した装置を使用して行うことができる。測定（２９０）はまた、誘導結合プラズマ原子発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、炎光光度計、フローインジェクション分析計、および／またはｐＨ電極などの装置を使用して行うこともできる。フィールドまたは現地事務所から実験室に試験ウェル装置（３７５）を輸送する１つの目的は、器械の使用のより効果的な方法を利用することであり、したがって、試験ウェル装置の土壌−水サブサンプルを、どのように処理し、測定するかの点で、かなりの柔軟性が存在する。
【００４３】
土壌−水装置
図３は、一実施形態による、土壌−水サンプルを均質化して測定するための、および、試験ウェル装置に入れて輸送される土壌−水サンプルを調製するための土壌−水装置を示す。土壌−水装置（３００）は、土壌−水混合用チャンバー（３１５）、土壌−水サブサンプルを選択して移すための計量装置（３４０）、土壌−水サブサンプルの属性を測定するための測定チャンバー（３６５）を含む。土壌−水装置（３００）はまた、後で試験する土壌−水サブサンプルを保存するための試験ウェル装置（３７５）を収容することもできる。土壌−水装置（３００）は、液体を保持するように設計されているので、土壌−水装置（３００）は、装置（３００）の構成要素間で液体を輸送するために、遮断物（例えば、バルブ）および伝送機構（例えば、チューブ）を含む。
【００４４】
土壌および水は、土壌−水、土壌−混合用チャンバー（３１５）に入れられ、混合され、土壌−水混合物になる。土壌−水混合用チャンバー（３１５）は、水および土壌を入れるための開口部を含む。土壌と混合される水は、普通の水道水、脱イオン水、または、所定の形態の処理を受けた他のいくつかの水であり得る。いくつかの場合においては、土壌−水混合用チャンバーに添加される土壌は、別の供給源からすくい取られた後に、直接添加される。他の場合においては、土壌は、土壌計量器（３０５）を使用して計量された後に、土壌−水混合用チャンバー（３１５）に添加される。土壌計量器はまた、土壌に存在する水分を決定するために使用することもできる。土壌の重量および含水量は、土壌−水混合用チャンバー（３１５）にどのくらいの水を添加するか、または、土壌−水サブサンプルにどのくらいの追加の液体を添加するかを決定するために使用することができる。
【００４５】
土壌−水混合用チャンバー（３１５）は、異なる手段を使用して、その内容物を混合することができる。混合技術の例としては、一組の刃の付いたモーター（例えば、ブレンダー）の使用、超音波処理、撹拌、または振とうが挙げられる。ブレンダーの場合において、チャンバーの内容物を混合するのに必要な時間を短縮するために、タービュレーターを加えることができる。土壌−水混合用チャンバー（３１５）の底部は、チャンバーの内容物を空にするためのゲート（３３５）を含むことができる。
【００４６】
土壌−水混合用チャンバー（３１５）はまた、フィールドサンプルについての追加の情報を得るために、電子プローブを含むこともできる。プローブの例としては、導電率プローブ（３２０）、ｐＨ電極（３２５）、ならびに、窒素およびカリウムなどの様々な養分のための膜を含むイオン選択性電極（３３０）が挙げられる。電子プローブにより行われる測定は、測定チャンバー（３６５）を用いて行われる測定を補足するために使用することができる。例えば、ｐＨは、ｐＨ電極（３２５）を使用して、ならびに、測定チャンバー（３５５）にｐＨ緩衝液（３５５）を添加することによって、および、ｐＨを測定するｐＨ指示薬（３６０）を使用することによって測定することができる。
【００４７】
１つまたは複数の計量装置（３４０）は、土壌−水混合用チャンバー（３１５）に連結され、土壌−水サブサンプルを選択するために、ならびに、土壌−水サブサンプルを、混合用チャンバーから試験ウェル装置（３７５）および測定チャンバー（３６５）に移すために使用される。土壌水装置（３００）の構造に応じて、同じ計量装置（３４０）を使用して、試験ウェル装置（３７５）と測定チャンバー（３６５）の両方のために、土壌−水サブサンプルを選択し、移すことができる。他の構造においては、別個の計量装置（３４０）を別々に使用して、試験ウェル装置（３７５）と測定チャンバー（３６５）のために、土壌−水サブサンプルを選択し、移すことができる。別個の計量装置（３４０）は、測定チャンバー（３６５）に移そうとする土壌−水サブサンプルの体積が、試験ウェル装置（３７５）に移される土壌−水サブサンプルの体積と大幅に異なる場合に有益であり得る。別個の計量装置（３４０）はまた、測定チャンバー（３６５）に移そうとする土壌−水サブサンプルが、試験ウェル装置（３７５）に移される土壌−水サブサンプルと比較して精密かつ正確な体積である場合にも有益であり得る。計量装置（３４０）は、例えば、目盛ピペットであってもよい。
【００４８】
土壌−水混合用チャンバー（３１５）から移される土壌−水サブサンプルは、移されるとき、非常に激しく混合されたならば、かなりの空気を含有し得る。計量装置（３４０）は、土壌−水混合用チャンバー（３１５）の混合速度を下げることなく、空気が、抽出された土壌−水サブサンプルにおいて沈殿できる段階を可能にする。計量装置（３４０）はまた、土壌−水サブサンプルの体積が、手作業で（例えば、目視検査によって）、または自動的（例えば、光学的もしくは電子的）に読み取られることも可能にする。
【００４９】
測定チャンバー（３６５）は、土壌−水サブサンプルを受け入れて、土壌−水サブサンプルに関する測定を行う。測定チャンバー（３６５）には、分光測定を行うための光学的測定チャンバーを含めることができる。光学的測定チャンバーは、例えば、硝酸性窒素、リン、カリウム、亜鉛、硫黄、アンモニア性窒素、およびアミノ酸窒素を含むフィールドサンプルの多くの異なる養分の測定を行うために使用することができる。測定チャンバー（３６５）はまた、粒子径、ｐＨ、導電率、有機物含有量、鉱物特性、およびテクスチャーなどのフィールドサンプルの特性を測定することもできる。有機物については、有機物含有量を決定するために、広帯域分光法を使用することができる。土壌テクスチャーについては、サンプルに存在する砂、シルト、および粘土の割合を測定することができる。有機物と同様に、広帯域分光法を、透過モード、側方散乱モード、または反射モードで使用することができる。硝酸性窒素の測定については、紫外可視吸収分光法（ＵＶ−ｖｉｓｉｂｌｅ  ｒａｎｇｅ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を使用することができる。
【００５０】
土壌を測定することに加えて、光学的測定チャンバーは、植物組織（例えば、葉、茎、葉柄、根）、ならびに、生物学的物質を含有する、（フィールドの排水などの）水を測定することができる。生物学的物質については、測定チャンバー（３６５）は、殺虫剤レベル、生物活性レベル（例えば、全部の真菌レベル、および微生物レベル）、および特定の生物有機体（例えば、線虫およびサルモネラ菌）を直接的に、または、生物有機体を培養で増殖させることにより増幅した後に測定することができる。
【００５１】
土壌−水サブサンプルでの土壌対水の比率は、２：１〜１：５までの間、いくつかの場合においては、２：１〜１：３５までの間、または、特定の測定に好都合であるか、好ましい任意の他の比率にすることができる。測定チャンバー（３６５）はまた、さらなる測定を行うために、または、土壌−水サブサンプルの内容物をさらに純化するために、追加の水（３４５）、抽出剤（３５０）、およびｐＨ緩衝液（３５５）を受け入れることもできる。測定チャンバー（３６５）はまた、ｐＨ指示薬、例えば、フェノールレッドと合わせることもできる。
【００５２】
いくつかの場合においては、測定チャンバー（３６５）は、測定前に、土壌−水サンプルを濾過するために、精密濾過用フィルター（図示せず）を含むことができる。精密濾過用フィルターの例としては、濾紙（例えば、コーヒーフィルター）、遠心分離機、再使用可能なフィルター（例えば、多孔質ステンレス鋼フィルター）を挙げられるが、他のフィルターを使用してもよい。濾過に関して使用される塩は、測定チャンバー（３６５）に直接導入することもできるし、土壌−水混合用チャンバー（３１５）に添加することもできる。一実施形態では、添加される塩は、土壌−水サンプル中の微粒子と結合する綿状塩であり、それにより、濾過作用の効率および有効性を高める。
【００５３】
一つの場合においては、土壌−水混合用チャンバー（３１５）および光学的測定チャンバー（３６５）は、参照により本明細書にその全体が組み込まれている、特許文献１に記載されている通りに使用することができる。
【００５４】
測定チャンバー（３６５）は、測定チャンバー（３６５）の内容物を空にするために、出口３７０を含むことができる。測定チャンバーに添加された内容物を、土壌−水サブサンプルに混合するために、測定チャンバー（３６５）はまた、混合機構（図示せず）を含むこともできる。
【００５５】
土壌水装置（３００）はまた、フィールドサンプルおよびそれに関係する土壌−水サブサンプルに関する情報を追跡および伝送するために、ラベル付け装置（図示せず）を含むこともできる。ラベル付けされたサンプルが、測定プロセスの異なる部分を通過するとき、サンプルに関係する情報を送るために、コンピューターシステム（図示せず）を、土壌水装置（３００）と関連させることができる。例えば、フィールドサンプルが分離され、水と混合され、サブサンプルに分離されると、および、試験ウェル装置が準備されると、ならびに、サブサンプルの測定の間およびその後に、進捗を報告することができる。コンピューターシステムは、サンプル所有者に、サンプルを最初に処理した現地事務所に、および、試験ウェル装置（３７５）中のサンプルを処理した実験室に、ラベルの情報を自動的に送信することができる。
【００５６】
土壌水装置（３００）は、全地形対応車、トラクター、ピックアップトラック、またはトレーラーなどの車に取り付けることができる。このようにして、フィールドサンプルは、フィールドサンプルが採取された場所で、装置（３００）に投入することができる。土壌水装置（３００）はまた、例えば、全地球測位システムを介して、その場所を決定する装置を含むこともでき、その結果、サンプルが、土壌水装置（３００）に装填されたとき、フィールドサンプルが採取された場所を自動的に決定することができる。
【００５７】
一つの例では、土壌水装置（３００）は、伝統的な「Ｂｒａｙ  ａｎｄ  Ｋｕｒｔｚ」タイプの測定を再現するために使用することができる。一連のＢｒａｙ  ａｎｄ  Ｋｕｒｔｚ法は、２グラムの風乾土または生土を量り、２０ｍＬのＢｒａｙ  ａｎｄ  Ｋｕｒｔｚ抽出溶液を添加し、５分間振とうし、すぐにサンプルを濾過することを含む。抽出溶液は、４．１２ｍＬの濃塩酸を、約１．８リットルのＤＩ水に添加し、次いで、２．２２グラムのＮＨ４Ｆを添加することによって調製された。混合した後、この混合物を、ＤＩ水で２Ｌにして、ｐＨを、ＨＣｌまたはＮＨ４ＯＨで２．６に調整する。土壌水装置（３００）はまた、伝統的なＭｅｈｌｉｃｈ３タイプの測定を再現するために使用することもできる。
【００５８】
土壌水装置（３００）を用いて、同等の結果を実現するための一つの方法は、以下の通りである：６０グラムの風乾土または生土を量り、土壌および３００ｍＬの脱イオン水を共に、測定チャンバー（３１５）に添加し、２分間混合する。１０ｍＬの土壌−水サブサンプルを、測定チャンバー（３６５）に移す。１０ｍＬの改変した２倍の抽出剤３５０を添加する。５分間混合し、次いで、すぐに濾過する。改変した２倍の抽出剤３５０は、同じように、８．２４ｍＬの濃塩酸を、約１．８ＬのＤＩ水に混合し、次いで、４．４４グラムのＮＨ４Ｆを添加し、十分に混合し、ＤＩ水で体積を２リットルにし、ＨＣＬまたはＮＨ４ＯＨで、ｐＨを２．３に調整することによって生成される。測定チャンバー（３６５）での測定は、Ｍｕｒｐｈｙ  Ｒｉｌｅｙリン分析法に従って行われる。
【００５９】
土壌水装置（３００）は、イリノイ州の側方施肥硝酸塩試験（ｓｉｄｅｄｒｅｓｓ  ｎｉｔｒａｔｅ  ｔｅｓｔ）を再現することができる。その試験は、伝統的に、水酸化ナトリウムを乾燥土壌に直接添加する。この場合においては、水酸化ナトリウムは、それが当初に混合された後しばらくしてから、土壌−水サブサンプルに添加することができる。後の滴定、およびサンプル中のアミノ糖窒素および無機窒素の決定のために、測定チャンバー（３６５）の気体の出口（図示せず）を通して放出されたアンモニアを捕捉するために、測定チャンバー（３６５）の別個のチャンバーにホウ酸を添加することができる。
【００６０】
試験ウェル装置
図４は、一実施形態による試験ウェル装置を示す。試験ウェル装置（３７５）は、それぞれが液体の体積を保持する、いくつかの試験ウェル（４０５）を含む。各試験ウェル（４０５）の体積は、土壌−水サブサンプルを保持する。しかし、土壌−水サブサンプルは、様々な体積であり得るので、試験ウェルの大きさは、試験ウェル装置の間で異なり得る。いくつかの土壌−水サブサンプルは、小さく、単一の測定または一連の測定で、完全に使い果たされる。他の土壌−水サブサンプルは、より大きく、その結果、遠隔地での処理の間に、それらは、複数回の測定または一連の測定で使用するために分割することができる。いくつかの場合においては、所与の試験ウェル装置（３７５）内の試験ウェルは、大きさに違いがある。試験ウェル装置は、単一の大きな試験ウェルのみを有することもできるし、数千個以上の試験ウェルを有することもできる。典型的には、試験ウェル装置（３７５）は、２４から９６個の間のウェルを有することになる。一つの例では、各試験ウェルは、２４ｍＬの体積を有する。
【００６１】
図４は、長方形状をした同一の試験ウェル（４０５）を有する、試験ウェル装置（３７５）の一つの例示的なレイアウトを示す。他の実施形態では、試験ウェル（４０５）は、円形または卵型である。試験ウェル装置（３７５）のレイアウトについての他の形状も可能である。例えば、試験ウェル装置は、試験ウェルの円形の回転ラック（ｃａｒｏｕｓｅｌ）であり得る。
【００６２】
図４Ｂは、試験ウェル（４０５）の内容物が運搬の間に漏出しないことを確実にするための、試験ウェル装置（３７５）用の二重層シールの１つの例示実施形態を示す。二重層シールは、試験ウェル装置（３７５）を覆う第１の層（４１０）を含む。第１の層（４１０）は、各試験ウェル（４０５）へと窪ませる。第１の層（４１０）は、例えば、ゴム、プラスチック、または他の材料で構成され得る。第２の層（４１５）は、第１の層（４１０）を覆い、各試験ウェル（４０５）の第１の層（４１０）へと窪ませる。第２の層（４１５）は、第１の層（４１０）に水平圧（４２０）をかけ、第１の層（４１０）は、試験ウェル（４０５）の側壁に水平圧（４２０）をかける。このことは、流体が、第１の層（４１０）と試験ウェル（４０５）の側壁との間の境界の間を移動することにより試験ウェル（４０５）から漏出することを防止する。
【００６３】
図５ａは、一実施形態による、複数の抽出剤を土壌−水サブサンプルに添加するように構成された試験ウェル装置の側面を示す。いくつかの場合においては、試験する遠く離れた実験室に到着する前に、試験ウェル装置（３７５）に含有される、土壌−水サブサンプルを調製することが有利である。土壌−水サブサンプルを調製するために、試験ウェル装置（３７５）は、土壌−水サブサンプルを含有しない追加のウェルを含むことができる。
【００６４】
一つの場合においては、試験ウェル装置（３７５）は、試験ウェル（３７５）の最上部に取り付け可能な抽出剤ウェル（５０５）を含む。各抽出剤ウェル（５０５）は、抽出剤を含有する。土壌−水サブサンプルが、試験ウェル装置（３７５）に入れられた時と、それらが取り除かれた時との間のある時点で、抽出剤を含有する抽出剤ウェル（５０５）は、試験ウェル（４０５）に抽出剤を添加するために、試験ウェル（４０５）の最上部に取り付けられる。
【００６５】
図５ｂは、一実施形態による、複数の抽出剤を土壌−水サブサンプルに添加するように構成された試験ウェル装置（３７５）の上面を示す。図５ｂの例では、土壌−水ウェル（４０５ｂ〜ｇ）はすべて、同じフィールドサンプルに由来する土壌−水サンプルを有すると想定される。抽出剤ウェル（５０５）は、試験ウェル（４０５）に組み込まれ、試験ウェル装置の最上部に配置される。各抽出剤ウェル（５０５）は、異なる抽出剤、例えば、Ｍｅｈｌｉｃｈ  Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩ、酢酸アンモニウム、リンを測定するためのＢｒａｙ抽出液、Ｏｌｓｅｎ抽出剤、Ｍｏｒｇａｎ抽出剤、追加の水、ｐＨ緩衝液、ならびに、様々な土壌養分を測定するのに使用できる、重炭酸塩および塩化物形アニオン交換樹脂などの樹脂を含むことができる。一つの例では、抽出剤は、抽出剤ウェル（５０５）と試験ウェル（４０５）との間のシールを取り外すことによって、試験ウェル（４０５）に添加される。あるいは、抽出剤ウェル（５０５）は、試験ウェルと接続する必要があり得、ここで、各ウェルが接続すると、抽出剤ウェル（５０５）を逆さにすることにより、抽出剤が、試験ウェル（４０５）に入る（逆もまた同様）。別の例では、抽出剤ウェル（５０５）からの抽出剤は、手動でまたは自動的にピペットで移すことによって添加することができる。抽出剤が、関係する試験ウェル（４０５ｂ〜ｇ）に添加されると、抽出剤と土壌−水サブサンプルを混合することができる。混合は、振とう、撹拌、超音波処理、または他のメカニズムによって達成することができる。混合パラメーター（温度、速度、加速度など）は、このプロセスの間に記録することができ、サンプルに関連するラベルを介して、サブサンプルと関連させることができる。
【００６６】
試験ウェル（４０５）中の土壌−水サブサンプルは、さらに、任意の添加された抽出剤とのさらなる反応を止めるために濾過することができ、それは、生物活性を止め、それにより、土壌−水サブサンプルを安定させる。濾過は、生物学的物質を除去することによって、抽出プロセスを止める。そうしなければ、生物学的物質は、抽出剤とさらに反応してしまうであろう。試験ウェル装置（３７５）は、この目的のために、フィルター（５１０）を含むことができる。濾過は、試験ウェル（４０５）を、フィルター（５１０）にさらすことによって開始され、それは、フィルター（５１０）の最上部にある試験ウェル（４０５）の基部のカバーを外すことによって行うことができる。次いで、土壌−水サブサンプルは、フィルター（５１０）を通過し、測定ウェル５１５に入り、それは、試験ウェル装置（３７５）の到着地で取り出されるまでここに置かれる。一つの例では、測定ウェル（５１５）は、輸送前に、試験ウェル装置（３７５）の重さと大きさを減らすために、抽出剤ウェル（５０５）、試験ウェル（４０５）、およびフィルター（５１０）から分離することができる。濾過に加えて、試験ウェル装置（３７５）はまた、試験ウェルの内容物を分離するために、例えば、濾液または上澄みから土壌を分離するために、遠心分離機に装着することもできる。
【００６７】
測定精度を高めるために、試験ウェル装置（３７５）の試験ウェル（４０５）には、既知量のリン、リン酸塩、カリウム、亜鉛、硫黄、硫黄酸塩、マンガン、硝酸塩、亜硝酸塩、または他の化学元素を含有する、１種または複数種の標準溶液を前もって入れることができる。これらの標準溶液は、基準測定値を得るために使用することができる。
【００６８】
価格設定
液体形態のフィールドサンプルを自動的に処理および測定することにより、農業測定による（ａｇｒｏｍｅｔｒｉｃ）測定と関連する、時間、労力、および輸送コストが大幅に減る。節約は、フィールドサンプルを試験する伝統的な乾燥−破砕法に関連するコストと比較して顕著である。さらに、土壌−水サブサンプルを含有する試験ウェル装置の使用は、多くのフィールドサンプルを取り扱い、測定するプロセスを能率的にし、並行にする。説明した装置および方法を使用することに関連する、時間およびコストの節約により、サンプル所有者は、彼らが測定するフィールドサンプルの数を大幅に増やす、ならびに、彼らのフィールドを試験する頻度を増やすことができる。現在、単位面積あたりで採取されるフィールドサンプルの密度の点でまばらに、典型的には、２．５エーカー以下あたり１つ程度測定することが普通である。さらに、せいぜい２から４年に１回フィールドを試験することが普通である。いくつかの試験サンプルを、各試験ウェル装置（３７５）に組み入れることによって、試験サンプルを輸送するコストが減り、試験サンプルを低コストで長距離輸送することを、経済的に実現可能にさせる。試験サンプルを低コストで輸送することは、サンプル試験の統合を可能にし、その結果、単一の大きな試験研究所が、何千マイル離れたところから試験サンプルを受け入れることができ、それにより、複数の地元の試験センターを維持することから発生する諸経費が減る。
【００６９】
本明細書に記述した装置および／または方法を使用すると、以前可能だったものよりも、より高密度に、かつ、より頻繁にフィールドを測定することは、コスト的に、かつ、労力的に効率的である。フィールドサンプルを試験するサービスを提供する機関は、フィールドサンプル測定の密度にほとんど関係なく、１エーカーあたりを基準にして、フィールドサンプル試験の価格設定および料金請求をすることが可能となる。したがって、フィールドサンプル測定値が、例えば、１エーカーあたり１０または２０個のサンプルの密度で取られても、サンプルを測定するコストは、既存の測定技術に比較して、試験する機関について、目につくほどには上昇しない。
【００７０】
あるいは、フィールドサンプルを試験するサービスを提供する機関は、フィールド試験、および遠方の実験室の試験に使用される消耗品のコストを含むように、フィールドサンプル試験の価格を調整することができる。例えば、試験ウェル装置（３７５）は、試験ウェル（４０５）１個あたり（例えば）＄１、または、試験ウェル装置（３７５）１つあたり＄２４である、使い捨て製品であり得る。再使用可能な試験ウェル装置（３７５）が使用される場合、コストは高くなり得る。試験ウェル装置（３７５）が準備される場所と、遠方の実験室との間で試験ウェル装置（３７５）を輸送するコストも、消耗品のコストに含めることができる。
【００７１】
試験のプロセスで必要となる他の消耗品は、消耗品コストに含めることもでき、試験ウェルの包装、シール、または、試験ウェル（４０５）および測定ウェル（５１５）から抽出ウェル（５０５）を隔てるフィルター（５１０）を含む。さらに、装置（３００）を使用してフィールドサンプルを処理し、サブサンプルを試験ウェル装置に添加する場合、この装置（３００）は、土壌の所有者によって購入され得る、取り外し可能または使い捨て可能な部品を有することができる。例えば、ｐＨ緩衝液（３５５）、抽出剤（３５０）、または取り替えプローブ（３２０）、（３２５）、または（３３０）はすべて、試験するための価格設定スキームの要素に入れることができる、消耗品コストとして含めることができる。
【００７２】
したがって、フィールドサンプル測定の密度にほとんど関係なく、サンプルを取る面積の大きさに基づいて、フィールドサンプル試験について、価格設定および料金請求することが可能であり、また、いかなる消耗品コストも組み込まれる。高密度のフィールドサンプリングおよび消耗品コストを計算に入れたとしても、サンプルを測定するコストは、試験する機関について、目につくほどには上昇しない。
【００７３】
フィールドサンプル試験の価格設定は、所与の数のフィールドサンプルを処理および／または測定するのにかかる時間に基づいて行うこともできる。測定が、サンプルが採取されたフィールドにおいて、または、サンプルが採取されたフィールドに非常に近くにある現地事務所で実施された場合、以前に可能だったものよりも短い時間枠で、フィールドサンプル分析の結果を得ることが可能である。サンプル試験機関は、処理されるフィールドサンプルの数に関係なく、採取および測定に費やした時間量に対して、価格設定を行い、サンプル所有者に料金請求をすることができる。例えば、サンプル所有者は、試験されたフィールドサンプルの数に関係なく、フィールドサンプル試験に対して、１時間単位で支払うことができる。
【００７４】
サンプルが採取された場所につながった、より高密度なフィールドサンプル試験を、サンプル所有者に提供することによって、サンプル所有者は、どのくらいの肥料、殺虫剤、または他の生育材料をフィールドに撒くかについて、より細かく調整して決定することができる。これにより、そうしなければ、例えば、過剰な施肥に無駄にかけてしまったであろうお金を節約することができる。フィールドサンプルのラベル付けおよび追跡は、サンプル所有者に与えられる利益を増やす、さらなる情報をもたらす。
【００７５】
追加的な考慮事項
土壌−水サンプルを均質化して測定するための方法および装置により、測定前に、土壌を乾燥し、破砕する必要性がなくなる。土壌−水懸濁液状態のフィールドサンプルを測定することによって、乾燥−破砕式の測定方法についての所要時間と比較して、測定のために土壌サブサンプルが受け取られた時と、測定結果が提供された時間との間の所要時間をより早くすることができる。例えば、乾燥−破砕法には、通常４〜４８時間の待ち時間が必要とされるのに対して、土壌−水サンプルを使用すると、フィールドサンプルを受け取って数分以内に、その土壌の化学分析を行うことができる。
【００７６】
測定の所要時間が短いほど、時間的な制約のあるいくつかの土壌測定を、サンプルが採取されたフィールドの近くで行うことが可能になり、これは、遠く離れた実験室にサンプルが到達するまで待たなければならないのとは対照的である。このことは、土壌を測定する前に、土壌がより長く置かれると、測定しようとする土壌特性が劣化するような測定に有益である。例えば、サンプルを乾燥させて輸送すると劣化する、土壌中の硝酸性窒素の濃度は、短い時間で、フィールドの近くで、土壌−水形態で測定することができる。
【００７７】
土壌−水懸濁液状態のフィールドサンプルを測定することはまた、土壌測定の質を向上させる。土壌測定の質は、土壌サブサンプル測定の結果が、土壌サンプル全体を代表するかどうかにある程度基づいて判断される。土壌サンプルの均質性を高めることにより、土壌サブサンプルは、それが採取された土壌を確実に代表する。乾燥したサンプルよりも、土壌−水サンプルにおいて、より高い均質度を達成することがより容易である。サンプルを構成する微粒子が比較的小さい場合、サンプルは、高い均質性を有する。より大きい微粒子の塊は、サンプルの測定にほとんど寄与しないので、その結果、偏った測定値となってしまう。土壌−水サンプルは、水の存在および液体懸濁液の混合の容易さにより、土壌塊の分解するプロセスが、より良好なサブサンプルを生成させる。土壌−水懸濁液はまた、乾燥され、破砕されたサンプルよりも、より細かい粒度を得ることができる。したがって、土壌−水サンプル測定値は、乾燥して破砕したものよりも、土壌全体を代表する。例えば、土壌−水形態でカリウムを測定することは、伝統的な乾燥−破砕法よりも良好に、トウモロコシおよび大豆の養分摂取応答および収量応答と相関する測定値をもたらす。
【００７８】
さらに、乾燥し、破砕することは、土壌養分の一貫性のない測定値を生じさせることが知られている。特に、乾燥することは、フィールドサンプルの鉱物特性に影響を与え、結果として、土壌養分の不正確な測定値を生じさせることが知られている。それに対して、湿式の測定は、乾燥することに関する問題を回避し、それにより、土壌養分測定の精密さを向上させる。
【００７９】
土壌−水サンプルの容器に、ラベルを付すことは、フィールドサンプル追跡の向上を可能にする。これにより、フィールドサンプルが、フィールドから分析のために実験室に届いた時に、それらを分類することに関連した追加の労力の必要性がなくなる。さらに、ラベル付けと追跡により、測定結果は、入手可能になったらすぐに、農業従事者または彼らの代表的な代理人に伝えることができる。この情報は、スケジューリング、人員配置要件、およびその後の測定の速度の助けとなることができ、したがって、サンプル所有者に、より良い成果、プロセスの追跡、および信頼を与える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際調査報告】
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