روش های اندازه گیری رطوبت خاک

روش های اندازه گیری رطوبت خاک

رطوبت خاک چیست؟

رطوبت خاک به مقدار آب موجود در خاک اشاره دارد. این مقدار بیانگر نسبت آب به حجم کل خاک است و اهمیت زیادی در کشاورزی، باغبانی، علوم خاک، و مدیریت منابع آب دارد. رطوبت خاک را می توان به دو روش مستقیم و غیر مستقیم اندازه گیری کرد.

در این دایاگرام روش های اندازه گیری رطوبت خاک کشیده شده است.

 روش حسی و تجربی

این روش یکی از روش‌های سنتی و کیفی برای تخمین رطوبت خاک است. در این روش مقداری از خاک محل ریشه گیاه برداشته و در کف دست به صورت گلوله در می آورند. در تصویر زیر نمونه خاک یک مزرعه که بافت خاک شنی لوم است. که براساس روش حسی و تجربی رطوبت خاک تخمین زد شده است.

 

این تصویر روش اندازه گیری خاک به صورت تجربی و حسی را نشان می دهد.

 

 

روش وزن سنجی خاک Gravimetric

این روش به عنوان یک روش مرجع مستقیم برای اندازه‌گیری رطوبت خاک محسوب می‌شود. ابتدا نمونه‌هایی از خاک محل مورد نظر برداشت و سپس با ترازو وزن می شوند. نمونه‌ها در آون به مدت ۱۵ تا ۲۴ ساعت در دما ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد قرار داده خواهند شد. بعد از خشک شدن رطوبت خاک نمونه برداری شده، مجددا وزن آن با ترازو توزین خواهد شد. درصد رطوبت خاک از طریق  فرمول زیر محاسبه می‌شود.

 

این تصویر فرمول محاسبه درصد رطوبت خاک به روش وزن سنجی را نشان می دهد.

 

 

 

 

 اندازه گیری غیر مستقیم رطوبت خاک

 در روش غیر مستقیم، از مبانی فیزیک و خصوصیات خاک برای تخمین میزان آب موجود در خاک استفاده میشود. در این روش فرض بر همبستگی خصوصیات اندازه گیری خاک با میزان آب موجود در آن است. از روش های موجود برای اندازه گیری غیر مستقیم، سنسور TDR، تانسیومتر (مکش سنج)، بلوک گچی، نوترون متر و تابش گاما است.

 

سنسورهای حجمی به روش اندازه گیری دی الکتریک

دو روش اصلی اندازه گیری رطویت خاک در ۳۰ سال گذشته سنسورهای TDR  و حسگرهای خازنی هستند. این سنسورها مقدار آب موجود در خاک را با اندازه گیری ثابت دی الکتریک تخمین می زنند. هر ماده دارای یک ثابت الکتریک (k) است که برای آب ۸۱، خاک ۲-۵ و هوا ۱ است. تغییرات جزیی در مقدار آب خاک تاثیر زیادی بر خواص الکترومغناطیسی آن دارد. از آنجایی که ثابت دی الکتریک آب مایع بسیار بزرگتر از سایر اجزای تشکیل دهند خاک (هوا، خاک) است. گذردهی کل خاک عمدتا با وجود آب مایع کنترل می شود.

 

سنسور TDR

سنسورهای Time Domain Reflectometry (TDR) از اصل انعکاس امواج الکترومغناطیسی در زمان برای تخمین رطوبت خاک استفاده می‌کنند. سنسورهای TDR پالس‌های الکترومغناطیسی (معمولاً امواج مایکروویو) را انتشار می دهند. این امواج از خاک عبور کرده و بسته به  میزان رطوبت خاک، بخشی از این امواج انعکاس پیدا می‌کنند. سپس سنسور با محاسبه زمان انعکاس این امواج میزان رطوبت خاک را اندازه می گیرد. هرچه خاک مرطوب‌تر باشد، زمان انعکاس کمتر می‌شود. این روش دقیق و قابل استفاده در عمق‌های مختلف خاک است و در زمینه‌های کشاورزی، مدیریت آب، و زمین‌شناسی به کار می‌رود.

 

سنسور نوترونی

سنسورهای نوترونی Neutron Moisture Meters بر اساس اصل اندازه‌گیری نوترون عمل می‌کنند تا میزان رطوبت خاک را تخمین بزنند. این سنسورها نوترون‌ها را به خاک انتقال می‌دهند و زمانی که نوترون‌ها با هسته‌های اتمی در خاک تعامل می‌کنند، برخی از آنها جذب می‌شوند. مقدار نوترون‌های جذب شده به طور مستقیم با محتوای رطوبت خاک ارتباط دارد. در خاک خشک‌تر، تعداد بیشتری از نوترون‌ها جذب می‌شوند، در حالی که در خاک مرطوب، تعداد کمتری از نوترون‌ها جذب می‌شوند. با اندازه‌گیری تغییرات در بازگشت نوترون‌ها، سنسور نوترونی قادر است به دقت میزان رطوبت خاک را اندازه‌گیری کند.

 

اندازه گیری رطوبت خاک با تانسیومتر (مکش خاک)

تانسیومتر (مکش سنج) یکی از قدیمی ترین و پر کاربردترین ابزار برای برنامه ریزی آبیاری در سرتاسر جهان است که پتانسیل ماتریک آب در خاک را اندازه می گیرد. تانسیومتر از یک لوله پلاستیکی آب بندی شده و سر سرامیکی جاذب آب و یک گیج خلا که در سر دیگر آن قرار دارد ساخته شده است.

تانسیومتر شرکت Irrometer که در زمین کنار ریشه نصب شده است.

 

بلوک گچی

بلوک گچی یا سنسور رطوبت خاک گچ، یک وسیله است که برای تخمین پتانسیل ماتریک آب در خاک (مکش خاک) به کار می‌رود. و اولین بار در سال ۱۹۴۰ معرفی شد. این دستگاه از یک بلوک حاوی گچ (محلول اشباع سولفات کلسیم) با الکترودهای درونی تشکیل شده است. گچ به عنوان یک ماده هیدروسکوپیک عمل کرده و توانایی جذب و نگهداری رطوبت را دارد. آب خاک از طریق این بلوک جذب می‌شود و با تغییرات در هدایت الکتریکی گچ، میزان رطوبت خاک اندازه‌گیری می‌شود. سپس با انجام کالیبراسیون تحت شرایط مشخص، رابطه بین اندازه‌گیری الکتریکی و محتوای رطوبت واقعی خاک برقرار می‌شود.

 

سنسور واترمارک Watermark

سنسور رطوبت خاک Watermark یک تانسیومتر الکترونیکی است که از یک جفت الکترود که در درون یک ماتریکس فلزی قرار داده دارد ساخته شده است. عملکرد این سنسور شامل انبساط یا انقباض  در پاسخ به تغییرات رطوبت خاک است. با افزایش رطوبت خاک، بلوک گچی منبسط می‌شود و باعث کاهش مقاومت الکتریکی می‌شود. برعکس، با خشک شدن خاک، بلوک گچی منقبض می‌شود که منجر به افزایش مقاومت الکتریکی می‌شود. برای خواندن و ثبت مقادیر اندازه‌گیری شده از یک دسـتگاه قرائـت گـر کـه توسـط شرکت Irrometer سازنده سنسور ارائه شده، استفاده می‌شود.

سنسور واترمارک همراه با دستگاه قرائـت گر سنسور

دیتالاگر رطوبت خاک ویرا سنسور

با توجه به اینکه سنسور Watermark یک سنسور اثبات شده و قابل اعتماد در سراسر جهان محسوب می‌شود، شرکت‌های ارایه‌دهنده آبیاری هوشمند و تولیدکنندگان تجهیزات اندازه‌گیری بر اساس تکنولوژی اینترنت اشیا از این سنسور بهره می‌برند. شرکت ما نیز در ویرا سنسور با بهره‌گیری از این سنسور، به طراحی و تولید دیتالاگر رطوبت خاک بی‌سیم پرداخته است. این دیتالاگر با باتری کار می‌کند و برای نصب در مزرعه به برق یا دستگاه‌های دیگر مانند پنل خورشیدی برای تأمین انرژی سنسور نیاز ندارد. اطلاعات اندازه گیری شده توسط این سنسور را در اپلیکیشن موبایل ویرا به صورت آنلاین می توان مشاهده کرد.

دیتالاگر رطوبت خاک بی سیم

اشتراک گذاری:

مقالات مرتبط

محصولات