Development of a New Soil Moisture Measurement Method Using a Parallel Plate Condenser with Soil as the Polar Plate

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05830
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: Fukada Kotaro 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (40633178)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 土壌物理学 / 土壌水分 / 測定方法 / 平行板コンデンサー

Outline of Final Research Achievements

In this study, a system in which soil serves as the plate of a parallel plate condenser was fabricated, and it was found that changes in the amount and distribution of soil moisture can be measured not as changes in the dielectric constant of the condenser, but as changes in the plate area of the condenser. A parallel-plate condenser was created using stainless steel plates, plastic sheets, and wet masa-soil. In this system, it was found that the masa-soil functioned as a plate when the volumetric moisture content of the masa-soil was greater than 4-5%. Using this measurement system, it was shown that the process of wetting of dry soil by capillary rise can be studied as a process of increasing the plate area.

Free Research Field

土壌物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の静電容量タイプと呼ばれる土壌水分計は、水分量が変化すると誘電率が変化することで静電容量が変化するという原理を用いて土壌水分を測定している。この研究は、静電容量を変化させる別の方法があることを示した。ここで示した以外にも、二つの極板の距離が変化することで静電容量が変化するようなシステムを作ることもできる。いくつかの原理を組み合わせることで、土壌水分量や水分分布の変化を、実験者の目的に合った測定システムにカスタマイズすることができる。この研究成果は、汎用性のある水分センサーの選択肢を増やすことにつながる。また、複雑な土壌を物理的により深く理解することにつながる。