土壌特性測定装置

【解決手段】土壌特性測定装置１は、車両フレーム６における移動方向前方側に設けられた左右一対の掘削体１２，１２と、各掘削体１２，１２の底面に取り付けられた切断手段３２とを備えている。
掘削体１２、１２を下降させて茶園の畝間４の土中に挿入した状態で前進させることにより土壌を掘削することができる。その際には畝間４の土中に張った茶樹２の根が上記切断手段３２の切断部材３１によって切断される。
【効果】茶樹２の根が切断されることにより、その後の茶樹２の成長を活性化して収量を増加させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土壌特性測定装置に関し、より詳しくは、土壌を掘削しながら進行する掘削体と土壌の特性を測定する測定手段とを備えた土壌特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、茶園を耕すための乗用型深耕機や茶園を掘削しながら土壌の特性を測定する土壌特性測定装置が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。
特許文献１の深耕機は、茶樹の畝を跨いで隣り合う畝間の土壌を耕すようになっており、オペレータが深耕機に乗車して畝に沿って移動させるようになっている。
他方、特許文献２の土壌特性測定装置は、畝間の土壌を掘削体によって掘削しながら土壌の特性を土壌測定手段によって測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０２７３５６号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来一般的な知見では、茶園の土壌を耕したり掘削する際には、土中に張った根を切断することは避けられていた。
そこで、上記特許文献１の装置においては、さらに従来よりあるトレンチャ式深耕機と比較して、広い掘削溝を掘ることなく土中の根を切断しないように配慮されている。
また、上記特許文献２の装置においては、比較的根の切断が茶樹の生育に影響を及ぼさない時期に掘削し土壌特性を測定するようにしていたものである。
このように従来一般的な知見では、茶園の土中に張った茶樹の根を切断すると、その後の茶樹の成長に悪影響を及ぼすと考えられているが、生育段階によっては茶園の畝間の土中に張った根を切断することは、返ってその後の茶樹の成長を活性化し、収量が増加することが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、本発明は、茶園における茶樹の畝に沿って移動される車両フレームと、この車両フレームの移動に伴って茶園の畝間の土壌を掘削する掘削体と、該掘削体に設けられ掘削した土壌の特性を測定する測定手段とを備えた土壌特性測定装置において、
畝間の土中に張った茶樹の根を切断する切断手段を上記掘削体に着脱自在に設けて、上記車両フレームの移動に伴って掘削体が畝間の土壌を掘削する際には、上記掘削体に取り付けた切断手段によって畝間の土中に張った茶樹の根を切断することができるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
上述した構成によれば、土壌の特性を測定するにあたり、掘削体によって畝間の土壌を掘削する際には、必要に応じて切断手段によって土中にある茶樹の根を切断することができる。そのため、その後における茶樹の成長を活性化して収量増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る土壌特性測定装置の左側面図。
【図２】図１の土壌特性測定装置の正面図。
【図３】図１の異なる状態を示した図。
【図４】肥料散布手段を示す図。
【図５】掘削体を示す左側面図。
【図６】図５の正面図。
【図７】図５の背面図。
【図８】図５の上面図。
【図９】図５の底面図。
【図１０】切断手段を示す左側面図。
【図１１】図１０の底面図。
【図１２】図５に示す掘削体に取り付ける蓋体を示す左側面図。
【図１３】図１２の底面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において、１は茶園の土壌特性を測定する土壌特性測定装置であり、この土壌特性測定装置１は、略平行に並んだ茶樹２の畝３を跨いで該畝３に沿って移動することにより、隣り合う畝間４の土壌５を掘削してその特性を測定できるようになっている。
土壌特性測定装置１は、茶樹２が植えられた１列分の畝３を跨いで配置される門型の車両フレーム６と、この車両フレーム６の左右の両脚部６Ａにそれぞれ設けられ、上記畝３の両側の畝間４を走行する走行手段７と、車両フレーム６における進行方向の前方側の左右に昇降自在に設けられた一対の掘削体１２、１２と、これら掘削体１２，１２が掘削した畝間４の土壌５の特性を測定する測定手段１３、１３と、さらに、車両フレーム６における進行方向の後方側に配置されて土壌５に肥料を散布する肥料散布手段１４とを備えている。
【０００９】
車両フレーム６上には、走行手段７の駆動源であるエンジン１５が搭載されるとともに、オペレータによって操作されるハンドル１６が設けられている。走行手段７を走行させる際には、オペレータが車両フレーム６上に乗り込んで上記ハンドル１６を操作するようになっている。本実施例では走行手段７としてキャタピラを採用しており、エンジン１５により走行手段７を走行させることで、土壌特性測定装置１を畝３に沿って畝間４を移動させるようにしている。なお、本実施例では、走行手段としてキャタピラを用いているが、これに限定されるものではなく、複数のタイヤを備えた走行手段であってもよい。
また、表示器１７を備え、測定に基づく土壌特性の情報を、走行しながらオペレータがリアルタイムで把握することができるようになっている。
【００１０】
上記車両フレーム６には、その進行方向の左右両側の前方部６Ｂに支持部材２１、２１が連結されている。左方の支持部材２１の外側面に合計４個のガイドローラ２２が回転自在に取り付けられており、右方の支持部材２１の外側面にも上記左方側のものと対称位置に合計４個のガイドローラ２２が回転自在に取り付けられている。左方側の昇降部材２３は、左方側の４個のガイドローラ２２によって前後から保持されて、支持部材２１に対して上下方向に昇降可能となっている。これと同様に、右方側の昇降部材２３も４個のガイドローラ２２によって４個のガイドローラ２２によって前後から保持されて支持部材２１に対して上下方向に昇降可能となっている。
各昇降部材２３、２３の下端部に、それぞれ各畝間４の土壌５を掘削する掘削体１２、１２が連結されている。各掘削体１２、１２は、昇降部材２３、２３の下端部に、かつ車両フレーム６の進行方向に正面を向けて支持されている。
【００１１】
各掘削体１２、１２を連結した各昇降部材２３、２３は、昇降機構２４によって同期して同一量を昇降されるようになっている。この昇降機構２４は、車両フレーム６の両側の前方部６Ｂに配置された取付部材２５により支持される一対の油圧シリンダ２６、２６から構成されている。左方の油圧シリンダ２６のピストン２６Ａはブラケット２７を介して左方の昇降部材２３に連結されており、右方の油圧シリンダ２６のピストン２６Ａはブラケット２７を介して右方の昇降部材２３に連結されている。
上記各油圧シリンダ２６は制御手段２８によって作動を制御されるようになっており、制御手段２８は両方の油圧シリンダ２６を同期して作動させるようになっている。そのため、両方の油圧シリンダ２６によって各昇降部材２３，２３が昇降されることで、左右一対の各掘削体１２、１２が同期して同一量を昇降される。本実施例においては、このように昇降機構２４により両掘削体１２，１２を所要量だけ昇降させることによって、それらが茶園の土壌５内に挿入される際の深さを調整できるようになっている。なお、油圧シリンダ２６は左右を同期して作動させることもできるが、図２に示すように左右非対象に作動させることも可能である。
このように、各掘削体１２、１２を昇降機構２４によって略垂直方向に昇降させるので、走行手段７の幅からはみ出すことなくコンパクトに収めることができ、枕地の挟い茶園における運用に適している。
【００１２】
左右の各掘削体１２、１２は同一構成となっており、これら各掘削体１２，１２の内部にそれぞれ測定手段１３、１３が埋め込まれている。図５ないし図９に示すように、掘削体１２は、進行方向前方側に位置する尖頭形状の前方部１２Ａと、この前方部１２Ａから連続して進行方向後方側に位置する本体部１２Ｂとを備えている。前方部１２Ａ内に測定手段１３としての一対の電極１３Ａ、１３Ａが埋設されるとともに、前方部１２Ａの底面には茶樹２の根を切断する切断部材３１を備えた切断手段３２が取り付けられている。
【００１３】
掘削体１２の前方部１２Ａは、進行方向の最先端１２Ｃが窄まった尖頭形状となっており、最先端１２Ｃから続く進行方向の両側となる左右の側壁１２ａと、それらの上端部を連結する天面壁１２ｂと、上記左右の側壁１２ａの下端部を連結する底面１２ｄとを備えている。両側壁１２ａの間隔は前進方向前方側が狭く後方側が広くなっており、この掘削体１２が土中を前進することにより各側壁１２ａに土圧が安定して作用するようになっている。
両側壁１２ａのそれぞれに測定手段１３の検出部１３Ａが配置されており、それらの検出部１３Ａの検出面は両側壁１２ａと同一平面となるように埋設させてある。天面壁１２ｂは、上記最先端１２Ｃが最下端となり、そこから後方に位置するほど徐々に高さが高くなる傾斜面となっている。そのため、掘削体１２が畝間４の土中を前進する際には、天面壁１２ｂおよび両側壁１２ａによって土壌５が掘削されるようになっている。そして、その際には、各側壁１２ａおよび両検出部１３Ａに土圧が作用するようになっている。
【００１４】
本実施例では、測定手段１３の検出部１３Ａは、土壌５の電圧を測定する電圧検出部となっており、土壌の電圧から土壌の電気伝導度を算出し、ここから電気伝導度と強い相関性のある硝酸態窒素量を推定し、さらに、アンモニア態窒素量を推定して施肥量を求めるようになっている。このような検出部１３Ａは、掘削体１２の両側壁１２ａに配置されており、両検出部１３Ａによる検出結果は制御手段２８に入力されるようになっている。制御手段２８は、両検出部１３Ａの測定値の平均値を計算して、これに基づいて電気伝導度を求めるようにしている。これにより、検出部１３Ａへの土壌の接触の大小や強弱による検出ノイズによる影響を低減している。また、両方の側定値の差や比率が所定範囲を逸脱している場合は、測定値の信頼性が低いものとしてこの結果を制御手段２８は認識しないようにしている。なお、測定手段１３としては、必要に応じて土壌５の光学特性や水分特性および温度や圧力を測定する検出部１３Ａを設け種々の測定を行うようにすることもできる。
【００１５】
さらに、本実施例においては、畝間４の土壌５の土中に張った茶樹２の根を積極的に切断するために切断手段３２を設けている。
図１０ないし図１１に示すように、切断手段３２は、掘削体１２の前方部１２Ａの底面１２ｄと略相似形に形成された板状の装着片３３と、この装着片３３の下面中央に鉛直方向に固定された切断部材３１とから構成されている。
装着片３３の複数箇所には、図示しない締結ボルト用のねじ孔３３Ａが形成されており、上記掘削体１２の前方部１２Ａの底面１２ｄには装着片３３のねじ孔３３Ａの位置にあわせて複数のボルト穴が形成されている。
そして、装着片３３の上面を前方部１２Ａの底面１２ｄに重合させた状態において、装着片３３の各ねじ孔３３Ａおよび上記底面１２ｄのボルト穴にわたって締結ボルトを螺合することにより、装着片３３および切断部材３１を前方部１２Ａの底面１２ｄに取り付けられるようになっている。なお、本実施例においては、装着片３３を底面１２ｄに位置決めする際の手間を省くために、底面１２ｄにおける前方端に三角形の位置決め段部１２ｅを突設している。この位置決め段部１２ｅに装着片３３の前方端面を突き合せることにより、装着片３３を底面１２ｄに正確に位置決めすることができる。また、この位置決め段部１２ｅを含む掘削体１２の先端部分１２Ｄは、最先端１２Ｃに向けてやや下方へ傾斜して最先端１２Ｃが斜め下方を向いており、前進しながら土中へスムーズに貫入するよう形成されている。
以上のように、前方部１２Ａの底面１２ｄに切断手段３２を取り付けた状態においては、切断部材３１の刃部３１Ａが掘削体１２の進行方向前方側に位置するようになっている。本実施例では、切断部材３１は、進行方向後方側に向けて上下方向寸法を小さくして、側方から見ると上方に切れ上るように形成されている（図５、図１０参照）。このような形状となっているので、土中へ貫入させる際に、下降動により土壌表面に差し込まれ、かつ、進行に伴なってスムーズに貫入されるようになっている。
【００１６】
他方、上記切断手段３２を使用する必要がない場合には、締結ボルトを上記ボルト穴および装着片３３のねじ孔３３Ａから取り外すことで、切断手段３２を掘削体１２から取り外すことができる。
そして、このように切断手段３２を取り外した場合には、上記掘削体１２の底面１２ｄに図１２、図１３に示した蓋部材３４を取り付けるようになっている。蓋部材３４は、上記装着片３３と同じ形状であって、かつ複数のねじ孔３４Ａが形成されている。蓋部材３４を底面１２ｄに重合させてから、ねじ孔３４Ａおよび底面１２ｄのボルト穴に締結ボルトを螺合することで、蓋部材３４を底面１２ｄに取り付けることができる。
このように、本実施例においては、茶樹の根をより深く切断する必要がある場合には切断手段３２を掘削体１２に取り付けることができ、不要の場合には切断手段３２を掘削体１２から取り外すことができるようになっている。
【００１７】
次に、図５ないし図９に示すように、掘削体１２の本体部１２Ｂは、進行方向後方側に位置する程、二段階で幅が狭くなる形状となっており、この本体部１２Ｂにおける後方側の上面に略方形の有底穴１２ｆが形成されている。そして、この有底穴１２ｆに昇降部材２３の下端が上方から嵌着されている。これにより、掘削体１２全体が水平に支持されるとともに、上記最先端１２Ｃが進行方向の前方側に位置しており、それにより掘削体１２の長手方向が車両フレーム６の進行方向と平行に維持されている。
本体部１２Ｂにおける後方側の底面は、鉛直下方に向けた刃部１２ｇとなっている。掘削体１２が下降されてスムーズに土中に押し込まれるようになっている。
【００１８】
次に、上記昇降部材２３は板状に形成されており、前述したように、この昇降部材２３は上記複数のガイドローラ２２により前後から支持されて鉛直方向に移動可能となっている。そして、昇降部材２３の下端部は掘削体１２の本体部１２Ｂに連結されている。図５ないし図７に示すように、掘削体１２の本体部１２Ｂの隣接上方位置となる昇降部材２３の前方部および後方部は、水平断面が鋭角となった切刃部２３Ａ、２３Ｂとなっており、掘削体１２が土壌５内を前進される際の抵抗を低減するようになっている。
【００１９】
さらに、図１、図３および図４に示すように、上記車両フレーム６の後方部６Ｃには、畝間４に肥料を施す肥料散布手段１４が設けられている。肥料散布手段１４は、肥料を貯溜する肥料容器４１と、この肥料容器４１の底部に接続された左右一対の供給パイプ４２、４２と、各供給パイプ４２の下端の後方部に取り付けられた拡散部材４３、４３と、上記肥料容器４１内に配置された従来公知の施肥量調整手段４４とを備えている。肥料容器４１内に貯溜された肥料は、施肥量調整手段４４によって施肥量を調整された後に両供給パイプ４２の下端部から畝間４の土壌５の表面に散布されるようになっている。そして、そのように肥料が散布される際には、拡散部材４３によって肥料の散布範囲が拡散されるようになっている。
【００２０】
上記施肥量調整手段４４は制御手段２８によって施肥量を調整されるようになっており、制御手段２８は、上記測定手段１３によって測定された土壌特性の測定結果に応じて施肥量調整手段４４による施肥量を調整するようになっている。この場合の一例としては、測定された電圧値から算出した電気伝導度より求められる土壌中の硝酸態窒素量およびアンモニア態窒素量に応じて、直ちに必要な施肥量を調整しながら散布するようになっている。但し、これに限定されるものではなく、測定手段１３によって今回の土壌特性を測定しながら、前回の測定結果に基づいて施肥量を調整するようにしてもよく、また、その他の土壌成分量を測定して、その側定結果に基づいて施肥量を調整するようにしてもよい。
【００２１】
以上のように構成された土壌特性測定装置１により上記畝間４の土壌５を測定しながら、畝間４の土中に張った茶樹２の根を切断する断根作業をする場合には、各掘削体１２、１２に切断手段３２、３２を取り付ける。そして、走行手段７により車両フレーム６を時速３ｋｍ程度のスピードで移動させながら昇降機構２４により両昇降部材２３，２３を所要量下降させることにより、両掘削体１２を土中に貫入させる。
【００２２】
このように両方の掘削体１２、１２が土中に貫入されたら、走行手段７による車両フレーム６の前進により、各畝間４の土壌５が各掘削体１２によって掘削される。このように、各掘削体１２、１２が前進される際には、各側壁１２ａに土圧が作用するので、両検出部１３Ａによって土壌５の電圧等の側定値が測定されて制御手段２８に入力される。制御手段２８では両検出部の検出結果に基づいて土壌５の特性を求めるようになっている。
【００２３】
また、上記掘削体１２、１２が畝間４の土中を前進されることに伴って、畝間４の土中に張った茶樹２の根が切断部材３１によって切断される。
【００２４】
さらに、上記測定手段１３による測定結果を基にして制御手段２８は、施肥量調整手段４４による施肥量を最適な量に設定する。そのため、施肥量調整手段４４によって最適量の肥料が畝間４の土壌５の表面に散布される。
【００２５】
以上のように、本実施例においては、掘削体１２、１２によって畝間４の土壌５を掘削して土壌特性を測定する際には、畝間４の土中に張った茶樹２の根が切断部材３１によって切断される。このように畝間４の土中に張った茶樹２の根が切断されることによって、その後における茶園内の茶樹２の成長を活性化して収量の増加を図ることができる。
また、切断手段３２は掘削体１２から取り外すことができるため、根を切断することにより収量が低下する時期には、切断手段３２を掘削体１２から取り外して、掘削体１２に蓋部材３４を装着し、土壌特性を側定するようにしている。
【００２６】
なお、上記実施例においては、掘削体１２、１２と切断手段３２および昇降部材２３を車両フレーム６の前方部６Ｂに配置しているが、上記特許文献１の図１に開示されているように、昇降部材２３、掘削体１２および切断手段３２を車両フレーム６の後方部６Ｃに配置しても良い。このような構成であっても上述した実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１‥土壌特性測定装置２‥茶樹
３‥畝４‥畝間
５‥土壌６‥車両フレーム
７‥走行手段１２‥掘削体
１３‥測定手段２１‥支持部材
２３‥昇降部材２４‥昇降機構
３１‥切断部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
茶園における茶樹の畝に沿って移動される車両フレームと、この車両フレームの移動に伴って茶園の畝間の土壌を掘削する掘削体と、該掘削体に設けられ掘削した土壌の特性を測定する測定手段とを備えた土壌特性測定装置において、
畝間の土中に張った茶樹の根を切断する切断手段を上記掘削体に着脱自在に設けて、上記車両フレームの移動に伴って掘削体が畝間の土壌を掘削する際には、上記掘削体に取り付けた切断手段によって畝間の土中に張った茶樹の根を切断することを特徴とする土壌特性測定装置。
【請求項２】
上記車両フレームの左右両側に一対の昇降部材が昇降自在に設けられており、上記掘削体は左右一対であって、それら各掘削体は上記各昇降部材の下端部に連結されており、上記各掘削体は、先端が窄まった前方部と、この前方部から連続して上記昇降部材の下端が連結される本体部とを備え、上記前方部は、先端から後方側へ続く左右の側壁面と、それら側壁面の上端を接続する天面壁と、上記左右の側壁の下端部を接続する底面とを備え、上記前方部の先端が斜め下方を向いていることを特徴とする請求項１に記載の土壌特性測定装置。
【請求項３】
上記測定手段が備える検出部を上記掘削体の上記両側壁面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土壌特性測定装置。
【請求項４】
上記切断手段は、上記掘削体の底面に着脱自在な装着片と、この装着片に固定されて茶樹の根を切断する切断部材とからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の土壌特性測定装置。

【図１】