(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大地に根ざした植物の茎や幹の地表から離れた部位に電流用主電極を取り付け、
前記植物から十分離れた大地に電流用補助電極を設置し、
前記植物の茎や幹の前記電流用主電極より下方の地表付近に第１の電圧測定電極を取り付け、
前記植物と前記電流用補助電極との間の大地の電位分布を求めて該電位分布が平坦となる領域に第２の電圧測定電極を設置し、
前記電流用主電極と前記電流用補助電極との間に植物を通って大地を流れる測定用電流を流し、
前記第１の電圧測定電極と前記第２の電圧測定電極との間の電圧値を測定し、
測定した該電圧値を前記測定用電流の電流値で割って求めることを特徴とする大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法。
【請求項２】
前記電流用主電極は、針状電極を用い、前記植物の茎や幹の外周に水平に等間隔で複数本打ち込んで取り付けることを特徴とする請求項１記載の大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法。
【請求項３】
前記第１の電圧測定電極および／または前記電流用主電極は、導電性帯状体を用い、前記植物の茎や幹の外周面に水平に巻きつけて取り付けることを特徴とする請求項１記載の大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物の根の電気抵抗の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
植物は地中に根を張り、この根から水分を吸収して成長するから、植物の根は植物の生育に重要な役割を果たしている。そして昔から、植物の生育状態の良否を判断する一手法として、この根の張り具合をもって判断するという手法もある。つまり、根が植物の幹から遠くまで張っている場合には根の張り具合が良いから植物の生育状態は良好であり、逆に根の張り具合が良くない場合には植物の生育状態は不良であると判断するのである。また、植物の細根が発達している場合には、それだけ植物の水分や養分吸収能力が高くなる訳であるから生育状態は良好であると判断するのである。
しかしながら、植物の根は地中に有るために地上からはその張り具合を判断することはできず、たまたま地表に根の一部が露出していれば、この露出した根と幹との間の距離から根が植物の幹からどの程度遠くまで張っているのかという張り具合を判断できるが、そうでない場合や特に細根の発達状況にいたっては実際に土を掘って見なければ根の張り具合を確かめることはできない。このように根の張り具合は容易には確認できないという課題があった。
【０００３】
ここで出願人は、植物の根は地中にあってその表面は土と接触しているのであるから、植物の根と大地との間の電気抵抗というものを考えた場合に、根の張り具合が良い場合には根と土との接触面積が増加するのであるから、根の張り具合の悪い場合と比べた場合に電気抵抗が小さくなる等、相互の抵抗値には差が生ずるのではないか。また、根の張り具合以外にも、植物は植えられた土地の土質や、土壌水分（湿度）、大地と根との親和性によってその生育状態が良くもなったりまた悪くもなったりすることは一般常識であるが、この土質や湿度によっても、上述した植物の根と大地との間の抵抗値は変化するものと思われるから、植物の根と大地との間の電気抵抗を測定できれば、この抵抗値をもって植物の生育状態を定量的に判断できるのではないかと考えた。
【０００４】
ところで、大地と大地に入り込んだ植物の根との間の電気抵抗を測定しようとした場合に、この抵抗値は、接地した導体と十分離れた点の大地間との電気抵抗、すなわち「接地抵抗」というものと、大地とこの大地に埋め込まれた物体との間の電気抵抗という観点からすれば近いものであると言えるから、出願人は、この「接地抵抗」の測定法（ＪＩＳ  Ｃ  １３０４−１９９５：接地抵抗計）に基づいた図７に示す電気回路を用いて、大地と植物の根との間の電気抵抗の測定を試みた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＪＩＳの「接地抵抗」の測定法を利用した大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法には、次のような課題がある。
図８に示す図７の電気回路の等価回路で明らかなように、交流電源１０から植物（一例として樹木）１２の茎や幹（一例として幹）１２ａの地表付近（根元）に取り付けられた電極Ｅへ一定の電流を供給し、この電極Ｅと大地１４に挿入された電極Ｐとの間の電圧を電圧計Ｖで測定するＪＩＳの方法では、交流電源１０→電極Ｅ→樹木１２の幹１２ａ→樹木１２の根１２ｂ→大地１４→電極Ｃ→交流電源１０と流れる電流ｉの電流回路中の２つの電圧測定ポイントＥ，Ｐ間に、電極Ｅと樹木の幹との間の接触抵抗（電極Ｅから植物へ電流を流す際の電極抵抗）ＲeEが含まれてしまい、根１２ｂと大地１４との間の電気抵抗Ｒr のみを測定できないという課題が生じてきた。
なお、ＲePは電極Ｐと大地との間の電極抵抗、ＲeCは電極Ｃと大地との間の電極抵抗である。
【０００６】
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、電流回路中の電圧測定部位に、植物に装着される電極の電極抵抗が含まれず、正確に植物の根と大地との間の電気抵抗を測定できる測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１の大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法は、大地に根ざした植物の茎や幹の地表から離れた部位に電流用主電極を取り付け、前記植物から十分離れた大地に電流用補助電極を設置し、前記植物の茎や幹の前記電流用主電極より下方の地表付近に第１の電圧測定電極を取り付け、前記植物と前記電流用補助電極との間の大地の電位分布を求めて該電位分布が平坦となる領域に第２の電圧測定電極を設置し、前記電流用主電極と前記電流用補助電極との間に植物を通って大地を流れる測定用電流を流し、前記第１の電圧測定電極と前記第２の電圧測定電極との間の電圧値を測定し、測定した該電圧値を前記測定用電流の電流値で割って求めることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、図２に示す図１の電気回路の等価回路で明らかなように、測定用電流ｉが流れる電流回路と一の電圧測定ポイントである第１の電圧測定電極Ｅとの間には電極抵抗ＲeEが、また電流回路と他の電圧測定ポイントである第２の電圧測定電極Ｐとの間には電極抵抗ＲePが存在するが、電圧計Ｖに流れる電流は無視できるため、電圧計Ｖでは大地１４と植物の根との間の電気抵抗Ｒr の両端電圧ｅX を正確に測定できる。よって、両端電圧ｅX を測定用電流ｉで割ることによって大地と植物の根との間の電気抵抗Ｒr を求めることができる。
【０００９】
また、前記電流用主電極は、針状電極を用い、前記植物の茎や幹の外周に打ち込んで取り付ける場合には、前記植物の茎や幹の外周に水平に等間隔で複数本打ち込んで取り付けるようにすると良い。これによれば、植物の茎や幹の内部での等電位面は第１の電圧測定電極の取り付け部位である地表付近では地表面と略平行になり、第１の電圧測定電極の取り付け位置が植物の茎や幹の周方向のいずれにあっても測定される電圧値がばらつかない。よって、正確な測定結果が得られるという効果がある。
【００１０】
また、前記第１の電圧測定電極および／または前記電流用主電極は、導電性帯状体を用い、前記植物の茎や幹の外周面に水平に巻きつけて取り付け、植物と容量結合させるようにすれば、植物の茎や幹に電極を打ち込む必要がなくなり、植物を傷めることがない。また、電極の植物の茎や幹への取り付けも容易に行えるという効果もある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、植物の一例として樹木を用いた場合について説明するが、樹木以外にも野菜、草木等の他の植物の場合も同様である。また従来例で説明した構成と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
まず、図１を用いて樹木１２と大地１４への電極の設置方法について説明する。
大地１４に根ざした樹木１２の幹１２ａの地表から離れた部位に電流用主電極Ｔを取り付ける。
樹木１２から十分離れた大地１４に電流用補助電極Ｃを設置する。
樹木１２の幹１２ａの電流用主電極Ｔより下方の地表付近に第１の電圧測定電極Ｅを取り付ける。
樹木１２と電流用補助電極Ｃとの間の大地１４に第２の電圧測定電極Ｐを取り付ける。
【００１２】
このように、従来の測定回路とは異なり、電流用主電極Ｔと第１の電圧測定電極Ｅとを分離し、かつ電流用主電極Ｔを樹木１２の幹１２ａの地表から離れた部位に取り付ける図１の測定回路の等価回路は図２に示すようになる。そしてこの等価回路で明らかなように、測定用電流（定電流）ｉが流れる電流回路と一の電圧測定ポイントである第１の電圧測定電極Ｅとの間には電極抵抗ＲeEが、また電流回路と他の電圧測定ポイントである第２の電圧測定電極Ｐとの間には電極抵抗ＲePが存在するが、電圧計Ｖに流れる電流は無視できるため、電圧計Ｖでは大地１４と樹木１２の根１２ｂとの間の電気抵抗Ｒr の両端電圧ｅX を正確に測定できる。よって、両端電圧ｅX を測定用定電流ｉで割ることによって大地と樹木の根との間の電気抵抗Ｒr を求めることができるようになる。
【００１３】
次に、樹木１２と電流用補助電極Ｃとの間の大地の電位分布にフラットな部分が生じ、導体の接地抵抗測定と同様に扱うことができるかどうかを確認し、大地１４への第２の電圧測定電極Ｐと電流用補助電極Ｃの設置位置の決定方法について図３を用いて説明する。
最初に、図３（ａ）に示すように樹木１２から十分離れた大地１４に電流用補助電極Ｃを設置する。また、第１の電圧測定電極Ｅを樹木１２の近傍に設置する。
次に、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃとの間に交流電源１０から所定の交流電圧ｅを印加する。
そして、第２の電圧測定電極Ｐを、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃの間を移動させながら、第１の電圧測定電極Ｅと第２の電圧測定電極Ｐとの間の電圧値ｅx を測定して、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃとの間の電位分布を求め、電圧分布がフラット（平坦）となる領域を探す。ＪＩＳによる接地抵抗測定法では図３（ｂ）のように第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃの途中に電圧がフラットとなる領域Ｂが生じるはずである。
【００１４】
実際に、周波数１キロヘルツ、振幅５ボルトの交流電圧ｅを交流電源１０から、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃの間に電流を流した場合の、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃとの間の電位分布を図４に示す。このように実際に測定した電位分布にも図３（ｂ）と同様に電圧がフラットとなる領域Ｂがあり、この領域Ｂは約３〜１７メートル位の範囲となっている。なお、ここで電流用補助電極Ｃは一例として樹木１２から約２０メートル離れた位置に設置している。
この電位分布を参考にして、樹木１２よりも１０メートル離れた位置に第２の電圧測定電極Ｐを設置した。よって、電流用補助電極Ｃは第２の電圧測定電極Ｐからさらに１０メートル離れた位置となる。
なお、上述した第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃとの間の電位分布の測定方法は、第１の電圧測定電極Ｅを大地に接地して行う場合であるが、図１のように第１の電圧測定電極Ｅと電流用主電極Ｔを樹木１２に取り付けた場合には、電流用主電極Ｔと電流用補助電極Ｃとの間に電流を流した状態で、第１の電圧測定電極Ｅと第２の電圧測定電極Ｐとの間の電圧値ｅx を測定して、第１の電圧測定電極Ｅと電流用補助電極Ｃとの間の電位分布を求めるようにしても良い。この測定方法では、実際に第１の電圧測定電極Ｅが取り付けられた樹木１２に電流を流して電位分布を求めるから、実際の測定回路構成に則した電位分布が求められる。
【００１５】
次に、大地１４と樹木１２の根１２ｂとの間の電気抵抗Ｒr の測定方法を図１と図２を説明する。
電流用主電極Ｔと電流用補助電極Ｃとの間に交流電源１０から所定の電圧を印加して、電流用主電極Ｔから樹木１２を介して大地１４に流れ、電流用補助電極Ｃに至る測定用電流ｉを流す。電流ｉは定電流とすると、この後の抵抗を求める作業が簡単になる。
続いて、第１の電圧測定電極Ｅと第２の電圧測定電極Ｐとの間の電圧値ｅX を電圧計Ｖで測定する。
最後に、電圧計Ｖで測定された電圧値ｅX を測定用電流ｉで割って抵抗を求めると、この抵抗値が図２に示すように大地１４と樹木１２の根１２ｂとの間の電気抵抗Ｒr となる。
【００１６】
次に、樹木１２に取り付ける各電極Ｔ，Ｅの詳細な構成について説明する。
第１に、樹木１２の幹１２ａの地表面付近に取り付ける第１の電圧測定電極Ｅについて説明する。この電極Ｅは図５に示すように１本の針状若しくは釘状の電極で構成する。そして電極Ｅの取り付け位置は、地表面付近の幹１２ａの外周に幹１２ａの中心に向けて差し込んで取り付ける。
【００１７】
第２に、樹木１２の幹１２ａの地表面から離れ、かつ第１の電圧測定電極Ｅより上方の部位に取り付ける電流用主電極Ｔの構成について説明する。この電極Ｔは針状若しくは釘状の電極を複数本用いる場合には、図５（ｂ）のように地表面付近の幹１２ａの外周に略同一の水平面内に位置するように等間隔で幹１２ａの中心に向けて差し込んで取り付けて構成する。なぜならば、第１の電圧測定電極Ｅの取り付け位置において、電極Ｔから供給された電流によって幹１２ａ内部に形成される等電位面が水平となっていなければ、第１の電圧測定電極Ｅの取り付け位置が幹１２ａの周方向のどこにあるかによって、電圧ｅX の測定結果が変わってしまうからである。
【００１８】
電極Ｔの数により、幹１２ａ内に形成される等電位面の様子について説明する。
まず、図５（ａ）のように電極Ｔを仮に１本の電極のみで構成すると、樹木１２は良好な導体では無いから幹１２ａ内部に根元方向に向けて形成される等電位面は直ぐには水平にはならない。よって、幹１２ａの地表付近でも等電位面が傾いたままの状態の場合があり、これでは幹１２ａの地表付近の外周面に同一水平面内に位置するように取り付けられた第１の電圧測定電極Ｅにおいて正確な電圧が測定されないという問題が生じる。
一方、図５（ｂ）のように電極Ｔを幹１２ａの外周に同一水平面内に位置し、かつ各電極が略等間隔となるように２本、３本、４本、・・・等、複数本（図５では一例として４本）で構成すると、電極Ｔから供給される電流により形成される幹１２ａ内部の等電位面は電極Ｔの略直下から略水平になり、第１の電圧測定電極Ｅの設置部分でも水平である。よって、第１の電圧測定電極Ｅにおいて正確な電圧が測定できるようになる。好適には４本以上が望ましい。
また、電極Ｔを複数の電極で構成する他の理由として、樹木１２との間の接触抵抗をできるだけ低減したいということもある。
なお、上述したように樹木１２に取り付ける電極Ｔは原則は複数の電極で構成することが望ましいのであるが、例えば幹１２ａが細かったり、また電極Ｔの取り付け位置が幹１２ａのかなり上の部位であり、電極Ｅとの間の距離が十分に開いている場合には、電極Ｔが１本でも幹１２ａの根元部分、つまり電極Ｅの取り付け位置において幹１２ａ内の等電位面が略水平になる場合もある。よって、このような条件では電極Ｔを１本の電極で構成することも可能である。
【００１９】
また、上記の実施の形態では、樹木１２に取り付ける電極Ｔは複数の針状や釘状の電極で構成し、幹１２ａに差し込んで取り付けるようにしていたが、電極を多く差し込むと被測定物である樹木１２等の植物にダメージを与えてしまう恐れがある。
そこで、針状や釘状の電極に代えて、第１の電圧測定電極Ｅおよび／または電流用主電極Ｔは、導電性帯状体を用い、図６に示すように樹木１２の幹１２ａの外周面に水平に巻きつけて取り付け、樹木１２とは樹木１２の外周面と導電性帯状体との間に形成される容量（キャパシタンス）をもって電気的に接続し、電流用主電極Ｔから電流を幹１２ａに供給したり、また第１の電圧測定電極Ｅにおいて電圧を測定するようにすると良い。なお、図示はしないが、実際には先ず、樹木１２の外周面に電気的絶縁性を有する材料を巻き、その上から導電性帯状体を巻きつけるようにして、接触抵抗を無くす構成とする。
なお、導電性帯状体としては、アルミ箔、可撓性を有するスチールベルト等の導電性金属ベルト、銅網等が採用し得る。
【００２０】
また、大地と植物の根との間の電気抵抗は、大地の乾湿程度に大きく影響されると考えられる。そこで、大地の乾湿程度を把握するために、基準接地電極を測定対象の樹木が生えた部分と同じ乾湿条件下であると見做せる樹木から約数メートル離れた大地に打ち込み、この基準接地電極と大地との間の接地抵抗を併せて測定し、測定された大地と植物の根との間の電気抵抗を補正するようにしても良い。
また、上記では大地と植物の根との間の電気抵抗は、等価回路で示すように純抵抗として求めたが、大地と植物の根との間にはキャパシタンスによる結合も存在することが考えられる。このような場合には、測定用電流ｉと両端電圧ｅx との間の位相も併せて測定して、大地と植物の根との間の電気抵抗を複素インピーダンスの形で求めるようにする。このように本願でいう電気抵抗は純抵抗および複素インピーダンスを含む概念である。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法によれば、植物の茎や幹に取り付ける電極と当該茎や幹との間の電極抵抗に影響されずに、大地と植物の根との間の電気抵抗を正確に測定できる。よって、この電気抵抗をもって植物の根の張り具合や、植物は植えられた土地の土質や、土壌水分（湿度）や、大地と根との親和性等、植物の生育状況に大きな影響を与える各種の要因を簡単に判断することができるようになり、これらを基に植物自体の生育状況をも大地を掘らずに的確に判断することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る大地と植物の根との間の電気抵抗の測定方法を実施する測定回路である。
【図２】図１の測定回路の等価回路である。
【図３】（ａ）は図１の電極Ｐの設置位置を求めるための電位分布を測定するための測定回路であり、（ｂ）は測定された電位分布を示すグラフである。
【図４】図３の測定回路を用いて実測した電位分布を示すグラフである。
【図５】（ａ）は図１において電極Ｔが１つの電極で構成された場合の樹木内部の等電位面の様子を示す説明図であり、（ｂ）は電極Ｔが４つの電極で構成された場合の樹木内部の等電位面の様子を示す説明図である。
【図６】樹木に取り付ける電極Ｔ，Ｅを導電性帯状体を用いて構成した状態を示す説明図である。
【図７】従来のＪＩＳによる接地抵抗測定法を適用した状態を示す回路図である。
【図８】図７の等価回路である。
【符号の説明】
１０  交流電源
１２  樹木
１２ａ  幹
１４  大地
Ｃ  電流用補助電極
Ｅ  第１の電圧測定電極
Ｐ  第２の電圧測定電極
Ｔ  電流用主電極
【図１】
0003905222.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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