رطوبت سنج خاک

مقدار آب موجود در خاک نقش مهمی در بسیاری از بخش‌های کشاورزی، باغداری و حفاظت از محیط زیست دارد. این چنین است، زیرا رطوبت خاک، از جمله موارد دیگر، امکان نتیجه گیری در مورد ویژگی ها، حاصلخیزی و ظرفیت ذخیره آب را فراهم می کند.

رطوبت سنج خاک میزان آب حجمی خاک را اندازه گیری می کند. از آنجایی که اندازه گیری مستقیم ثقلی رطوبت آزاد خاک مستلزم حذف، خشک کردن و توزین یک نمونه است، حسگرهای رطوبت خاک با استفاده از برخی ویژگی های دیگر خاک، مانند مقاومت الکتریکی، ثابت دی الکتریک یا برهمکنش با نوترون ها، محتوای آب حجمی خاک را به طور غیر مستقیم اندازه گیری می کنند.

هوا رسانای ضعیف الکتریسیته است و رسانایی پایینی را نشان می دهد. خاک خشک بیشتر هوا است. آب رسانای خوبی است و بنابراین خاک مرطوب رسانایی بالاتری را نشان می دهد. رطوبت سنج ها از این مفهوم برای اندازه گیری غیر مستقیم رطوبت خاک استفاده می کنند.

زمانی به خاک کاملا اشباع از آب گفته می شود که تمام منافذ خاک از آب پر شود. به دلیل نیروی جاذبه، قسمتی از آب به لایه های عمیق تر خاک نفوذ می کند. این آب متحرک عمودی در نهایت به آب زیرزمینی تبدیل می شود. رطوبت خاک یا آبی که به دلیل کشش سطحی و نیروهای مویرگی به سطح چسبیده است، آب زیرزمینی نیست و به همین دلیل به آن آب چسبنده نیز می گویند. رطوبت خاک به پنج کلاس رطوبتی (تر، مرطوب، تازه، خشک، خیلی خشک) تقسیم می شود. عوامل مهمی که میزان پذیرش یا ظرفیت ذخیره آب در لایه های نزدیک به سطح را تعیین می کند، اندازه منافذ و چگالی خاک است زیرا ظرفیت نگهداری آب را تعیین می کند.

در اکثر رطوبت سنج ها برای تعیین میزان آب در خاک، پروب رطوبت سنج خاک باید حداقل ده سانتی متر در عمق خاک قرار گیرد. سپس نتایج اندازه گیری به سرعت بر روی صفحه نمایش LC بزرگ و قابل خواندن رطوبت سنج خاک ارائه می شود. سازنده رطوبت سنج خاک را به یک تابع ثبت داده مناسب مجهز کرده است که حداقل و حداکثر مقادیر اندازه گیری را ذخیره می کند. ابعاد جمع و جور و عملکرد باتری امکان استفاده سیار از رطوبت سنج خاک را فراهم می کند در حالی که محفظه پلاستیکی پایدار و ضد آب از اجزای داخلی حتی در شرایط کار سخت محافظت می کند. برای اطمینان از اینکه رطوبت سنج خاک با باتری همیشه آماده استفاده است، دستگاه همیشه زمان نیاز به تعویض باتری را نشان می دهد. رطوبت سنج خاک را معمولا می توان در محدوده دمایی بین 0 تا 50 درجه سانتیگراد و تا رطوبت 80 درصد استفاده کرد.

فناوری‌هایی که معمولاً برای اندازه‌گیری غیرمستقیم محتوای حجمی آب (رطوبت خاک) استفاده می‌شوند عبارتند از:

بازتاب سنجی دامنه فرکانس (FDR): ثابت دی الکتریک یک عنصر حجم معین در اطراف سنسور با اندازه گیری فرکانس کاری یک مدار نوسانی به دست می آید.

انتقال دامنه زمان (TDT) و بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR): ثابت دی الکتریک یک عنصر حجم معین در اطراف سنسور با اندازه گیری سرعت انتشار در طول یک خط انتقال مدفون به دست می آید.

گیج های رطوبت نوترونی: از خواص تعدیل کننده آب برای نوترون ها برای تخمین رطوبت خاک بین منبع و پروب آشکارساز استفاده می شود.

مقاومت خاک: اندازه گیری میزان مقاومت خاک در برابر جریان الکتریسیته بین دو الکترود می تواند برای تعیین میزان رطوبت خاک استفاده شود.

سلول گالوانیک: مقدار آب موجود را می توان بر اساس ولتاژی که خاک تولید می کند تعیین کرد زیرا آب به عنوان یک الکترولیت عمل می کند و الکتریسیته تولید می کند. فناوری پشت این مفهوم سلول گالوانیکی است.

فناوری رطوبت سنج خاک در ایران بومی سازی شده است و نمونه های داخلی و خارجی آن موجود می باشد. موارد مشابهی نیز وجود دارد که علاوه بر سنجش رطوبت خاک، قابلیت سنجش میزان شوری و دمای خاک را نیز دارند.

اندازه گیری رطوبت خاک برای کاربردهای کشاورزی برای کمک به کشاورزان در مدیریت کارآمدتر سیستم های آبیاری مهم است. با دانستن شرایط دقیق رطوبت خاک در مزارع خود، کشاورزان نه تنها می توانند به طور کلی آب کمتری برای رشد محصول مصرف کنند، بلکه می توانند با بهبود مدیریت رطوبت خاک در مراحل بحرانی رشد گیاه، عملکرد و کیفیت محصول را افزایش دهند.

در مناطق شهری و برون شهری، مناظر و چمن های مسکونی از حسگرهای رطوبت خاک برای ارتباط با یک کنترل کننده آبیاری استفاده می کنند. اتصال یک سنسور رطوبت خاک به یک ساعت آبیاری ساده، آن را به یک کنترل کننده آبیاری “هوشمند” تبدیل می کند که از چرخه های آبیاری در زمانی که خاک از قبل خیس است، جلوگیری می کند، به عنوان مثال. پس از یک رویداد بارندگی اخیر.

زمین های ورزشی از حسگرهای رطوبت خاک برای افزایش کارایی سیستم های آبیاری خود، برای جلوگیری از آبیاری بیش از حد و شسته شدن کودها و سایر مواد شیمیایی به داخل زمین استفاده می کنند.

سنسورهای رطوبت خاک در کاربردهای تحقیقاتی متعددی استفاده می شوند، به عنوان مثال، در علوم کشاورزی و باغبانی از جمله برنامه ریزی آبیاری، تحقیقات آب و هوا، یا علوم زیست محیطی از جمله مطالعات انتقال املاح و به عنوان حسگرهای کمکی برای اندازه گیری تنفس خاک.

خاک یک منبع طبیعی حیاتی است که در گذشته مورد توجه قرار نگرفته و منجر به نتایج فاجعه‌باری شده است. به عنوان مثال ریزگردها و طوفان های گرد و غبار در نقاط مختلف جهان. اکنون نقش سلامت خاک در محیط زیست ما جدی تر گرفته شده است و تحول عظیمی در روش های پایش خاک صورت گرفته است.