| 研究課題/領域番号 |
24K21863
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分39:生産環境農学およびその関連分野
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
蔭山 健介 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30272280)
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| 研究期間 (年度) |
2024-06-28 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2026年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2025年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | アコースティック・エミッション / 土壌の水分動態 / 土壌の水はけ診断 / エレクトレット・センサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
降雨や灌水時にリアルタイムで急激な水分動態の変化を把握できれば，土壌の水はけを知る上で有用な情報が得られると考えられる。本研究では，触れるだけで微弱な音や振動を広帯域周波数（1 Hz～200kHz）で検出可能なセンサであるエレクトレット・コンデンサー・センサ（ECS）をAEセンサとして用いて，降雨や灌水による土壌の水分動態の変化に伴い生じる土壌AEの測定技術を開発する。さらに，土壌AEの発生挙動と土壌の物理性との関連を明らかにして， AE測定で土壌の水分動態の変化を把握し，土壌の水はけを診断する技術を開発する。
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| 研究実績の概要 |
ECS素子の絶縁電極にレーザパターニングによりうね部と溝部を形成することで，1MPa程度の圧力でも感度に大きな低下が生じない耐圧性を有するECS素子を得ることができた。そして，ECS素子を受感部以外はエポキシ樹脂で封止し，受感部はシリコーン樹脂で土壌粒子から保護する構造のECSを製作した。その結果，水中でも使用可能なECSが得られ，土壌ポットに1か月埋設しても感度に大きな低下は認められず，土壌中でのAE測定に適したAEセンサを開発できた。
そして，開発したECSを土壌ポット中に埋設して，実際に湿潤土壌中でのAE測定を行った。その結果，給水による土壌水分率が急激な増加と排水による土壌水分の急激な低下時に顕著にAEが検出された。そして，台はかりと土壌水分センサから得られた土壌水分率について，その変化率（土壌水分変化率）を算出したところ，AE発生頻度とAE数に弱い相関が認められた。また，透水係数の異なる土壌についてもAE測定を行ったが，同様の傾向が認められ，透水係数が異なる土壌でも同じ土壌水分変化率であれば，同程度のAE発生頻度を示した。これらの結果から，AEの発生頻度から土壌水分変化率を推定することで水はけの指標となる可能性を見出した。
一方で，水ポテンシャルセンサを用いて，土壌の水ポテンシャルも測定したが，AE発生頻度との関連は認められなかった。このことから，AEは，土壌中を水分もしくはガスが急激に移動することで土壌粒子間で生じる発泡，もしくは土壌粒子同士のこすれにより生じているのではないかと推察される。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
土壌ポットでの土壌水分の急激な変化に伴うAEを検出でき，水はけの指標とする手掛かりを得た。また，ECSを埋設して1か月のAE測定に耐えうることを実証した。
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| 今後の研究の推進方策 |
土壌ポット中の水分変化を制御して，透水係数の異なる土壌において水はけの指標となるAEパラメータの導出を行う。ECSの構造を改良して，3か月以上土壌に埋設してAE測定が可能であることを実証する。恒温室で土壌ポットで作物を栽培して，ECSを埋設して土壌AE測定を行うとともに，作物の成長との関連を調べる。
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