Датчик влажности почвы

Датчики влажности почвы измеряют объемное содержание воды в почве . ^{[ 1 ]} Поскольку для прямого гравиметрического измерения свободной влаги почвы требуется удаление, сушка и взвешивание образца, датчики влажности почвы измеряют объемное содержание воды косвенно, используя некоторые другие свойства почвы, такие как электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость или взаимодействие с нейтронами. , как показатель содержания влаги.

Связь между измеряемым свойством и влажностью почвы должна быть откалибрована и может меняться в зависимости от факторов окружающей среды, таких как тип почвы , температура или электропроводность . Отраженное микроволновое излучение зависит от влажности почвы и используется для дистанционного зондирования в гидрологии и сельском хозяйстве. Портативные зондовые инструменты могут использоваться фермерами и садовниками.

Датчики влажности почвы обычно относятся к датчикам, которые оценивают объемное содержание воды. Другой класс датчиков измеряет другое свойство влаги в почве, называемое водным потенциалом ; эти датчики обычно называются датчиками потенциала почвенной влаги и включают в себя тензиометры и гипсовые блоки.

Технология

Технологии, обычно используемые для косвенного измерения объемного содержания воды (влажности почвы), включают:

Рефлектометрия в частотной области (FDR) : Диэлектрическая проницаемость определенного элемента объема вокруг датчика получается путем измерения рабочей частоты колебательного контура.
Передача во временной области (TDT) и рефлектометрия во временной области (TDR) : диэлектрическая проницаемость определенного элемента объема вокруг датчика получается путем измерения скорости распространения вдоль подземной линии передачи; ^{[ 2 ]} (см. также: Датчик влажности TDR )
Нейтронные влагомеры . Замедляющие свойства воды для нейтронов используются для оценки содержания влаги в почве между источником и датчиком-детектором.
Удельное сопротивление почвы : измерение того, насколько сильно почва сопротивляется потоку электричества между двумя электродами, можно использовать для определения содержания влаги в почве.
Гальванический элемент : количество присутствующей воды можно определить на основе напряжения, которое производит почва, поскольку вода действует как электролит и производит электричество. Технология, лежащая в основе этой концепции, — гальванический элемент. ^{[ 3 ]}

Приложение

Сельское хозяйство

Измерение влажности почвы важно для сельскохозяйственных применений, поскольку помогает фермерам более эффективно управлять своими ирригационными системами . Зная точные условия влажности почвы на своих полях, фермеры не только могут обычно использовать меньше воды для выращивания урожая, но также могут повысить урожайность и качество урожая за счет улучшения управления влажностью почвы на критических стадиях роста растений. ^{[ нужна ссылка ]}

Ландшафтное орошение

В городских и пригородных районах, на ландшафтах и на газонах жилых домов используются датчики влажности почвы для взаимодействия с контроллером орошения. Подключение датчика влажности почвы к простым часам орошения превратит его в «умный» контроллер орошения, который предотвращает циклы орошения, когда почва уже влажная, например, после недавнего дождя. ^{[ 4 ]}

Поля для гольфа используют датчики влажности почвы, чтобы повысить эффективность ирригационных систем и предотвратить чрезмерный полив и вымывание удобрений и других химикатов в почву. ^{[ нужна ссылка ]}

Исследовать

Датчики влажности почвы используются во многих исследовательских приложениях, например, в сельскохозяйственных науках и садоводстве, включая планирование орошения, исследованиях климата или науке об окружающей среде , включая исследования переноса растворенных веществ , а также в качестве вспомогательных датчиков для измерения дыхания почвы . ^{[ 5 ]}

Простые датчики для садоводов

Доступны относительно дешевые и простые устройства, не требующие источника питания, для проверки того, достаточно ли влаги для роста растений. После погружения зонда в почву примерно на 60 секунд прибор покажет, является ли почва слишком сухой, влажной или влажной для растений. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Арнольд, Джеймс Э. «Влажность почвы» . НАСА . Проверено 15 июня 2015 г. Влажность почвы трудно определить, в разных дисциплинах это означает разные вещи. Например, представление фермера о влажности почвы отличается от представления управляющего водными ресурсами или синоптика. Однако обычно влага почвы – это вода, которая удерживается в промежутках между частицами почвы. Поверхностная влага почвы — это вода, которая находится в верхних 10 см почвы, тогда как влажность почвы корневой зоны — это вода, доступная растениям, которая обычно считается в верхних 200 см почвы. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Блонквист, Дж. М. (апрель 2005 г.). «Датчик передачи во временной области с характеристиками TDR» (PDF) . Журнал гидрологии . 314 (1–4): 235–245. Бибкод : 2005JHyd..314..235B . doi : 10.1016/j.jгидроl.2005.04.005 . Архивировано (PDF) из оригинала 19 октября 2016 г. Проверено 31 января 2016 г.
^ Гайквад, Прамод (2015). «Датчик гальванического элемента для анализа влажности почвы». Аналитическая химия . 87 (14): 7439–7445. дои : 10.1021/acs.analchem.5b01653 . ПМИД 26098202 .
^ Кевин Хэндрек. Хорошие сады с меньшим количеством воды , Csiro Publishing, 2008 г. ISBN 0643094709, страницы 79–81.
^ Decagon Devices « Список рецензируемых публикаций с использованием датчиков влажности почвы Decagon . Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine ». Проверено: 20 июля 2015 г.

Внешние ссылки

Вессель-Боте, Вайхермюллер (2020): Методы полевых измерений в почвоведении. Новое практическое руководство по измерениям почвы объясняет принципы работы различных типов датчиков влажности (независимо от производителя), их точность, области применения и способы установки таких датчиков. а также тонкости полученных таким образом данных. Также имеет дело с другими параметрами почвы, связанными с сельскохозяйственными культурами.
Справочник по почвенным водам (объяснение датчиков содержания почвенной воды)
Мониторинг орошения с помощью датчиков почвенной воды
Практический обзор влажности почвы в 2010 г.
Датчики When2Water. Учебные пособия по использованию датчиков и тензиометров при планировании полива.

[1] Арнольд, Джеймс Э. «Влажность почвы» . НАСА . Проверено 15 июня 2015 г. Влажность почвы трудно определить, в разных дисциплинах это означает разные вещи. Например, представление фермера о влажности почвы отличается от представления управляющего водными ресурсами или синоптика. Однако обычно влага почвы – это вода, которая удерживается в промежутках между частицами почвы. Поверхностная влага почвы — это вода, которая находится в верхних 10 см почвы, тогда как влажность почвы корневой зоны — это вода, доступная растениям, которая обычно считается в верхних 200 см почвы. ^{[ мертвая ссылка ]}

[2] Блонквист, Дж. М. (апрель 2005 г.). «Датчик передачи во временной области с характеристиками TDR» (PDF) . Журнал гидрологии . 314 (1–4): 235–245. Бибкод : 2005JHyd..314..235B . doi : 10.1016/j.jгидроl.2005.04.005 . Архивировано (PDF) из оригинала 19 октября 2016 г. Проверено 31 января 2016 г.

[3] Гайквад, Прамод (2015). «Датчик гальванического элемента для анализа влажности почвы». Аналитическая химия . 87 (14): 7439–7445. дои : 10.1021/acs.analchem.5b01653 . ПМИД 26098202 .

[4] Кевин Хэндрек. Хорошие сады с меньшим количеством воды , Csiro Publishing, 2008 г. ISBN 0643094709, страницы 79–81.

[5] Decagon Devices « Список рецензируемых публикаций с использованием датчиков влажности почвы Decagon . Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine ». Проверено: 20 июля 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]