روش اندازه گیری میزان رطوبت خاک
روش های متعددی وجود داره و این که کدوم روش مناسبتره بستگی به شرایط و امکانات شما داره.
اگه بخواین به شیوه بدوی اقدام کنید باید بیل کشاورزی رو مثل اجدادتون واد خاک کنید و میزان رطوبت خاک رو به طور نسبی مشاهده کنید البته به جای بیل امروزه از یه شاخص مثل یه قطعه چوب باریک استفاده میکنن. درک میزان رطوبت در این روش با لمس کردن خاک ممکنه و صد البته تجربه! (که فکر نکنم شما داشته باشین!)
اما راه های جدید تری هم وجود داره:
الف- روشهای اندازه گیری مستقیم: در این روشها رطوبت خاك به روش وزنی یا حجمی و از طریق خشك كردن نمونه در دستگاه اتوو با درجه حرارت 105 درجه سانتیگراد تعیین میشه.
ب- روشهای غیر مستقیم: در این روشها با استفاده از دستگاههای مختلف ، میزان رطوبت خاك تعیین میشه. مهمترین این روشها عبارتند از: نوترونمتر، تابش گاما، بلوك گچی، تانسیومتر، TDR، تتاپروب
بعضی از این روشها رو برای شما به طور مختصر شرح میدم:
روش مستقیم:
روش وزنی (ثقل سنجی) = یه روش وقت گیر که در اون نمونه خاک (عموما 200 گرمی) رو جمع میکنن و در یک گرمخانه اون رو خشک میکنن (معمولا تا 24 ساعت زمان لازمه). البته امروزه به جای گرمخانه از حرارت مادون قرمز استفاده میشه ولی خوب باز هم خسته کننده است.
البته توی این روش از بلوکهای متخلخل هم ساتفاده میشه. یعنی یه بلوک متخلخل رو داخل حفره ای در خاک مورد نظر قرار میدهند و وقتی بلوک با خاک هم رطوبت شد اون رو بیرون میارن و با وزن قبلی بلوک مقایسه می کنند و به این ترتیب مقدار رطوبت خاک رو میفهمن. البته کار به این سادگی ها نیست. زمان زیادی برای هم رطوبت شدن خاک و بلکو لازمه و وزن کردن اون هم دقت خوبی رو میخواد. تازه هر حفره ای هم به درد این کار نمی خوره و پیدا نمیشه.
روش غیر مستقیم:
روش نوتورمتر = اول باید دستگاه را با توجه به نوع خاك منطقه تنظیم کرده و رابطه بین درصد رطوبت و تعداد نبضهای اندازه گیری شده در هر دقیقه را به صورت منحنی یا معادله به دست آورد. به این کار واسنجی دستگاه میگویند. منحنی واسنجی دستگاه نوترون متر غالبا به شكل خط مستقیم است. معمولا قرائت استاندارد در همان محل اندازه گیری و در وضعیتی كه میله نوترون متر هنوز از داخل محفظه خود خارج نشده است به دست می آید. بدین ترتیب كه با روشن كردن دستگاه و انجام شمارش در همان دوره زمانی استاندارد یك دقیقه صورت گرفته و عدد به دست آمده به عنوان شمارش استاندارد در نظر گرفته می شود . توصیه می شود قرائت استاندارد ، یك بار قبل از آزمایش و بار دیگر پس از آزمایش تعیین و میانگین آنها در محاسبات لحاظ شود . پس از به دست آوردن قرائت استاندارد میله از داخل دستگاه بیرون آورده شده و در داخل خاك در موقعیت مورد نظر ، شمارش نوترونی صورت می گیرد ... ( حتمامتوجه شدید كه هر چند این روش سرعت بهتری داره ولی دستگاهش گرون قیمته و خطرات احتمالی ناشی از نشت تابشهای رادیواكتیو هم تامل برانگیزه)
دستگاه تابش گاما : یكی دیگه از روشهای تابشی برای تعیین رطوبت خاك استفاده از دستگاههایی است كه گاما رو به داخل خاك گسیل میدن . اگر نمونه ای از خاك را انتخاب و از یك طرف تابش گاما وارد آن كنیم ، خاك باعث میشه كه از شدت تابش كاسته بشه. اگر در طرف دیگر نمونه شدت تابش را اندازه گیری كنیم ملاحظه میشه كه از مقدار آن كاسته شده. كاهش شدت تابش بستگی به چگالی و رطوبت خاك و فاصله ای دارد كه تابش در خاك طی می كنه دارد و اگر چگالی خاك ثابت باقی بمونه میشه بگیم که تغییرات شدت تابش بستگی به رطوبت خاك دارد . از مزایای روش رطوبت سنجی با تابش گاما این است كه بر خلاف روش نوترونی كه در آن متوسط رطوبت خاك در حجم كره ای به شعاع تقریبی 20 سانتی متر اندازه گیری می شد ، با این روش می توان رطوبت را در هر مقطعی از خاك تعیین كرد . البته این روش بیشتر در كارهای تحقیقاتی استفاده شده و كاربرد آن در كارهای صحرایی كم است. در روش رطوبت سنجی گاما معمولا از یك چشمه رادیواكتیو 25 میلی كوری سزیوم 137 استفاده می شود كه انرژی آن كم و در حدود 661/0 میلیون الكترون ولت است . چشمه رادیواكتیو در داخل محفظه سربی قرار گرفته تا در حالت عادی خطرات ناشی از آن به حداقل برسد . پس از آنكه تابشهای تولید شده توسط چشمه از داخل خاك عبور كرد در طرف دیگر به وسیله حساس تابشهای مستهلك شده را دریافت و ثبت میشه.
بلوك گچی= یكی دیگر از روشهای ساده برای اندازه گیری رطوبت خاك استفاده از قالب یا بلوكهای گچی است كه به نام بلوكهای مقاومت نیز معروفند . برای ساختن بلوك گچی قالب مكعبی شكل به ابعاد 5/1*3*4 سانتی متر را تهیه كنید ، سپس دو قطعه تور سیمی از فولاد ضد زنگ به ابعاد 2*1 سانتی متر انتخاب كرده و به هر كدام یك سیم را لحیم كنید . این صفحات را كه الكترود می نامیم به فاصله كمی از هم به طور موازی در داخل قالب قرار دهید و با قاب یا بست پلاستیك آنها را محكم كنید . پس از آماده شدن قالب و الكترودها گچ دندان پزشكی را به نسبت 1 به 1 با آب مقطر مخلوط كرده و خوب به هم زده و آن را یك دفعه اما به آرامی داخل قالب بریزد . با ضربه زدن به قالب سعی كنید هوای محبوس شده را خارج كنید . پس از آن گچ به اندازه كافی سفت شده و می توان آن را از قالب خارج كرد . بلوكها را حداقل به مدت یك شبانه روز در سایه خشك كنید آنگاه آنها را داخل آب قرار دهید تا به مدت 5/0 ساعت اشباع شوند و در همین وضعیت مقاومت دو سر الكترود را با دستگاه مقاومت سنج اندازه گیری كنید ، اگر عدد قرائت شده در بعضی از بلوكها از 5 درصد متوسط قرائت ها تجاوز كرد از آنها استفاده نكنید . بلوكهای آماده شده را داخل خاك گلدان قرار داده و پس از آبیاری مقاومت را در زمانهای مختلف اندازه گیری كرده و همزمان با برداشت نمونه رطوبت خاك را به دست آورید . با رسم منحنی تغییرات مقاومت بلوك و درصد رطوبت خاك بلوكها واسنجی می شوند . حال اگر این بلوكها را در خاك نصب كنیم كافی است فقط مقاومت را اندازه گیری كرده و از روی این منحنی ها می توان درصد رطوبت خاك را به دست آورد . در هنگام آزمایش بلوكهای گچی پس از آنكه آنها را داخل آب قرار دادید تفاوت قرائت بلوكها نباید از 50 اهم بیشتر باشد . در اینصورت بلوكها یكنواخت نخواهد بود . اگر قرائت بلوكها در داخل آب همگی صفر باشند ایده آل است اما اگر قرائت ها اعدادی تا حدود 400 اهم را نشان دهند باز هم می توان با اعمال ضریب اصلاحی از آنها استفاده كرد ولی اگر قرائت بلوك در آب بسیار زیاد بود حتما توصیه می شود كه از آن استفاده نشود . در حد ظرفیت زراعی باید قرائت بلوك حدود 500 تا 600 و در حد پژمردگی 50000 تا 75000 اهم باشد . البته بلوك گچی باید قادر باشد تا مقاومت 1000000 و 200000 اهم را هم اندازه گیری كند . برای جلوگیری از پلاریزه شدن الكترودها و امكان بروز اشتباه در اندازه گیری رطوبت توصیه می شود از مقاومت سنجهایی استفاده شود كه در آنها جریان برق مستقیم باطری به جریان متناوب تبدیل می شود . برای این منظور معمولا مقاومت سنج های 1000 سیكلی به كار برده می شود ، زیرا با انجام این كار از عمل قطبی شدن جلوگیری شده و در اندازه گیریها كمتر اشتباه بروز می كند . مهمترین مزیت بلوكهای گچی علاوه بر سرعت اندازه گیری درجه دقت آنها در رطوبت های كم است . علاوه بر این بلوكها ارزان بوده و می توان تعداد زیادی از آنها را با هزینه كم در داخل خاك نصب كرد . بزرگترین مشكل در بلوكهای گچی حساسیت آنها به شوری محلول خاك است . وجود نمك در آب باعث می شود كه هدایت الكتریكی بلوك افزایش یافته و این امر باعث اشتباه در تخمین رطوبت گردد . زیرا اساس اندازه گیری رطوبت با بلوك گچی این است كه وقتی یك بلوك خشك در خاك قرار می گیرد به دلیل خشك بودن بلوك هدایت الكتریكی بین دو سر الكترود صفر یا بسیار اندك است . اما چون بلوك از گچ با دانه های ریز درست شده است بلافاصله به لحاظ پتانسیلی با خاك تبادل رطوبت كرده و از این نظر با آن متعادل می شود . جذب آب توسط بلوك باعث افزایش هدایت الكتریكی می شود . حال اگر خاك شور باشد آبی كه جذب بلوك می شود حاوی نمك بوده و لذا هدایت الكتریكی بیشتر افزایش می یابد . به طوریكه در دو خاك مشابه با رطوبت یكسان ، اگر یكی شور بود و دیگری شور نباشد ، عدد قرائت شده با بلوك یكسان نخواهد بود . با توجه به نیاز تعادل پتانسیلی بین بلوك و خاك لازم است كه پس از نصب بلوك به مدت چندین ساعت صبر كرد تا این تعادل برقرار شود . برای این منظور بلوكها قبل از آبیاری در خاك قرار داده می شوند و معمولا در تمام فصل رشد در خاك باقی مانده و فقط سیمهای متصل شده به الكترودها از خاك خارج می باشد كه در موقع اندازه گیری به دو سر مقاومت سنج وصل شوند . گرچه در خاكهای معمولی بلوك می تواند تا 5 سال مورد استفاده واقع شود ولی در خاكهای شور یا آلی و خاكهای مرطوب بیش از یك سال عمر نخواهند كرد . در استفاده از بلوكهای گچی توصیه می شود فاصله آنها از یكدیگر در خاك كمتر از 30 سانتی متر نباشد بلوكها نسبت به درجه حرارت حساس بوده و در هنگام واسنجی آنها باید مساله در نظر گرفته شود .
TDR = تعیین رطوبت خاك به طریق این تكنولوژی براساس اندازه گیری سرعت انتشار موج الكترومغناطیسی (Electromagnatic Wave) با دستگاه TDR در خاك است. دستگاه TDR از یك قسمت مرکزی گیرنده و یك سنسور میلهای تشكیل شده است . برای اندازه گیری رطوبت خاک میلههای سنسور در داخل پروفیل و ترجیحا به تفکیک افقها قرار میگیرد. سنسور معمولا از 4 یا 5 میله مسی یا فلزی مشابه و هم اندازه تشكیل شده است که بصورت دایره یا کنار یکدیگر قرار گرفته است. اساس كار دستگاه TDR براین اصل استوار است كه دستگاه گیرنده علایمی را به داخل سنسور میلهای ارسال كرده كه از میلهای اصلی(كه معمولا میله وسطی است) این علایم خارج شده و توسط میلههای كناری دریافت میشوند. هنگامی كه سنسور در داخل خاك قرار دارد و بین میلهها را خاك فرا میگیرد بسته به میزان رطوبت خاك، زمان عبور موج الكترومغناطیس تغییر میكند و دستگاه برحسب واحدهای مختلف (بسته به تنظیم دستگاه بر روی كدام واحد) كه معمولا میلی ولت، درصد رطوبت و یا مجموع هر دو است میزان رطوبت را مستقیما قرائت میكند. در هنگام استفاده از دستگاه مذكور باید موارد زیر را رعایت كرد:
1- در خاكهای سخت قبل از فرو كردن سنسور در خاك با استفاده از میلههای هم اندازه سنسور اقدام به ایجاد سوراخ در نیمرخ خاك كرده تا سنسور به راحتی داخل خاك شود.
2- تمام سطح میلهها را خاك فرا بگیرد زیرا اگر قسمتی از میلهها با هوا در تماس باشد دستگاه به اشتباه رطوبت هوا را برای آن قسمت قرائت میكند.
3- میلههای سنسور با زاویه 20 درجه به داخل خاك فرو برده شوند.
4- در خاكهای سنگریزه دار بعلت عدم امکان فرو بردن سنسور میتوان قسمتی از خاك افق مربوطه را كند و در یكجا جمع كرده وسپس سنسور را داخل خاك فرو برده و اندازهگیری انجام شود.
5- برای یك افق حداقل 3 بار اندازهگیری و معدل گیری شود.
معمولا برای خاكهای مرتعی اندازهگیری رطوبت خاك بعد از 24 ساعت پس از بارندگی نشاندهنده میزان آب قابل دسترس برای گیاهان است. مزیت اصلی تكنولوژی TDR بر بی نظیر بودن رابطة برای خاكهائی كه از یك منشاء هستند میباشد و آن تحت تأثیر بافت خاك, درجه حرارت و شوری قرار نمیگیرد. بنابراین در استفاده از این روش نیاز به كالیبره كردن قرائت ها بطور جداگانه برای هر خاك به خصوص در محل به خصوص نیست. این روش تقریباً شامل تمام مزیت های اندازه گیری رطوبت خاك با استفاده از پرتوهای نوترون و گاما (Neutron & gamma rays) را دارا بوده و علاوه بر آنها نیاز به كالیبراسیون مجدد در خاكهای مختلف و ضررهای ناشی از پرتوهای نوترون و گاما را ندارد و رطوبت خاك با دقت در حدود یك درصد قابل اندازه گیری میباشد.
موفق باشین
سلامی زیبا به تمام خوانندگان این وبلاگ