كيفdoاختبار محتوى الرطوبة في التربة؟

كيفdoاختبار محتوى الرطوبة في التربة؟

هناك عدة طرق لاختبار محتوى الرطوبة في التربة، لكل منها خصائصه وسيناريوهات تطبيقه الخاصة. فيما يلي بعض طرق الاختبار الشائعة:

1. طريقة التجفيف

- المبدأ: من خلال مقارنة كتلة التربة قبل وبعد التجفيف، يتم استنتاج وزن الماء في التربة.

- الخطوات:

1. خذ عينة ممثلة من التربة الطازجة من مثقاب ترابي في الحقل. سحق حوالي 20 جرام من التربة من منتصف مثقاب الأرض عند العمق المطلوب وضعه بسرعة في صندوق ألمنيوم كبير ذو كتلة محددة بالضبط، غطه بإحكام، وضعه في صندوق خشبي أو وعاء آخر لإعادته إلى الداخل.

2. امسح الجزء الخارجي من صندوق الألمنيوم ووزنه فورا.

3. وزن الصندوق الكبير من الألمنيوم الذي يحتوي على عينة التربة الطازجة على ميزان لأقرب 0.01 جرام. أزل الغطاء وضع الصندوق على الميزان.

4. أزل الغطاء، وضعه تحت الصندوق، واخبزه في فرن تم تسخينه مسبقا إلى 105±2°C. 5. أزل، غط، واخبز.

5. أزل، غطيه وبرده إلى درجة حرارة الغرفة في مجفف ووزنه مرة أخرى.

6. حساب محتوى رطوبة التربة، أي نسبة الفرق بين كتلة التربة التي تحتوي على الماء وكتلة التربة غير الموجودة على الماء إلى كتلة التربة الجافة.

- المزايا: معدات بسيطة، قياس دقيق ورخيص التكلفة.

- العيوب: كمية كبيرة من العمل واضطراب عينة التربة، مما يؤثر بشكل كبير على الدقة عندما يكون محتوى الماء مرتفعا.

2. الطريقة الكيميائية

- المبدأ: تحديد محتوى رطوبة التربة بقياس التفاعل الكيميائي بين رطوبة التربة ومواد أخرى، مثل طريقة كربيد الكالسيوم، طريقة الغمر، وطريقة حمض الكبريتيك المركز.

- المزايا: سهل التشغيل ويمكن تنفيذه في الموقع.

- العيوب: قد يسبب تلوثا أو أضرارا للتربة، لذا يجب اختياره بعناية في التطبيق العملي.

3. القياس الكهربائي

- المبدأ: تحديد خصائص التفاعل الكهربائي في التربة لتحديد محتوى ماء التربة. المقاومة، السعة، فرق الجهد وطرق الاستقطاب.

- مثال: تتضمن طريقة المقاومة دفن قطبين كهربائيين في التربة ثم قياس المقاومة بين القطبين. في هذه الحالة، من المرجح أن تكون مقاومة التلامس بين الأقطاب الكهربائية والتربة أكبر بكثير من مقاومة التربة. لذلك، يتم تشكيل كتلة مقاومة عن طريق تضمين الأقطاب الكهربائية في وسط مسام قابل للنفاذية للماء (جبس، نايلون، ألياف زجاجية، إلخ) لحل هذه المشكلة.

- المزايا: لا تزعج التربة وتتيح المراقبة المستمرة في موقع ثابت.

- العيوب: ارتفاع تكلفة المعدات.

4. طريقة الشفط

- المبدأ: تحديد الضغط السلبي في التربة أو امتصاص مخلفات رطوبة التربة لتحديد محتوى رطوبة التربة. مثال: عندما يدخل رأس طيني في التربة.

- مثال: عندما يدخل رأس الطين في التربة المقاسة، يمر الماء الحر في الأنبوب عبر جدار الطين المسامي والماء في التربة بعد تبادل توازن جهد الماء. في هذا الوقت، القيمة المقروءة من جهاز التنسيوميتر هي قيمة الشفط لماء التربة (عند رأس الطين)، أي قيمة جهد المصفوفة بعد تجاهل الجهد الجاذبي. يمكن بعد ذلك تحديد محتوى الماء في التربة من العلاقة بين محتوى ماء التربة وجهد المصفوفة (منحنى خاصية ماء التربة).

- المزايا: مناسبة للدراسات المحددة أو ظروف التربة الخاصة.

- العيوب: معقدة ومكلفة.

5. طريقة الإشعاع

- المبدأ: قياس التغيرات في التربة بواسطة أشعة غاما أو أشعة نيوترونية لتحديد محتوى ماء التربة. أمثلة: طريقة الأشعة γ وطريقة النيوترونات.

- مثال: المبدأ الأساسي لطريقة الأشعة γ هو أنه عندما تخترق الأشعة γ المنبعثة من نظائر مشعة (تستخدم الآن بشكل شائع 137Cs و241Am) التربة، يزداد توهين التربة.

- المزايا: دقة عالية، مناسبة لمراقبة المناطق الواسعة.

- العيوب: يتطلب التشغيل بشكل احترافي واستخدامه محدود نظرا لسلامة الإشعاع.

6. طريقة الاستشعار عن بعد

- المبدأ: تحديد محتوى مياه التربة عن طريق قياس طاقة الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة أو المنعكسة عبر الاستشعار عن بعد أو تقنيات أخرى.

- التطبيق: القياس البصري هو طريقة غير تلامسية لقياس محتوى ماء التربة. يرتبط انعكاس وانتقال واستقطاب الضوء أيضا بمحتوى ماء التربة. من خلال القياس، يتم أولا تحديد ثابت العازل للتربة، لاستنتاج محتوى ماء التربة بشكل أكبر.

- المزايا: مناسب للمراقبة واسعة النطاق، وبدون تلامس.

- العيوب: يتأثر بشكل كبير بالطقس والتضاريس.

7. الانعكاسية في مجال الزمن (TDR، الانعكاس في مجال الزمن)

- المبدأ: من خلال قياس فرق الزمن T بين سقوط وانعكاس الموجات الكهرومغناطيسية على سلك مدفون في التربة، يتم تحديد ثابت العازل للتربة، ثم يتم تحديد محتوى الماء في التربة.

- العملية: الموجة الكهرومغناطيسية على طول الوسط غير المغناطيسي في خط النقل بسرعة النقل V = c / ε، وللطول المعروف لخط النقل L وV = L / t، لذا يمكننا الحصول على ε = (ct / L) ²، حيث c هي سرعة انتشار الضوء في الفراغ، ε هو ثابت العازل للوسط غير المغناطيسي، t هو زمن انتقال الموجة الكهرومغناطيسية في السلك. وعندما تنتقل الموجة الكهرومغناطيسية إلى نهاية السلك، ينعكس جزء من الموجة الكهرومغناطيسية على طول السلك، بحيث يتكون فرق زمني T بين السقوط والانعكاس.

- المزايا: يوفر قياسات مستمرة وسريعة ومناسب للمراقبة في الوقت الحقيقي.

- العيوب: تكلفة المعدات الأعلى.

8.FDR(الانعكاس في مجال التردد)

- المبدأ: مشابه ل TDR، لكنه يستخدم استجابة التردد للقياس، وموازنة التكلفة، والدقة.

- المزايا: اقتصادية نسبيا وسهلة التشغيل.

- العيوب: قد تكون الدقة أقل قليلا من TDR.

9. حساسات رطوبة التربة

- الأنواع: أنواع مختلفة تشمل السعوية، طريقة الموجات الدقيقة، وغيرها. مدفون مباشرة في التربة لمراقبة محتوى الرطوبة في الوقت الحقيقي.

- التطبيق: مناسب لنظام الري الآلي للأراضي الزراعية، قادر على الاستجابة بسرعة وتقليل التدخل اليدوي.

- المزايا: مراقبة في الوقت الحقيقي، سهل التشغيل.

- العيوب: يتطلب تركيبا صحيحا ومعايرة منتظمة.

طرق أخرى

بالإضافة إلى الطرق السابقة، هناك بعض الطرق الأخرى التي يمكن استخدامها لاختبار محتوى مياه التربة، مثل طريقة الجاذبية النوعية، وطريقة التوازن الحراري، وطريقة توصيل الحرارة. لهذه الطرق خصائصها الخاصة وهي مناسبة لمختلف السيناريوهات والظروف.

الاحتياطات

في التطبيق العملي، يجب اختيار طرق مناسبة للاختبار وفقا للاحتياجات والظروف الخاصة. وفي الوقت نفسه، لضمان دقة وموثوقية نتائج الاختبار، يجب أيضا ملاحظة النقاط التالية:

1. اختيار عينات تربة ممثلة للاختبار.

2. الحفاظ على دقة واستقرار المعدات أثناء عملية الاختبار.

3. تحليل ومعالجة نتائج الاختبار علميا لتجنب تأثير الأخطاء والعوامل المزعجة.

تأثير محتوى رطوبة التربة على النباتات

محتوى رطوبة التربة له تأثير حيوي على النباتات، وبشكل خاص في الجوانب التالية.

1. التأثير على نمو وتطور النباتات

- الرطوبة هي أساس الأنشطة الفسيولوجية مثل التمثيل الضوئي، والتنسخ، ونقل العناصر الغذائية في النباتات.

- رطوبة التربة المعتدلة يمكن أن تعزز نمو وتطور النباتات، بحيث تحافظ النباتات على حالة فسيولوجية طبيعية.

- عندما يكون محتوى رطوبة التربة مرتفعا جدا، قد يتضرر نظام جذور النبات بسبب نقص الأكسجين، مما يؤدي إلى ضعف تطور الجذور والذي يؤثر بدوره على نمو النبات.

- عندما يكون محتوى الماء في التربة منخفضا جدا، قد تعاني النباتات من نمو بطيء وأوراق جافة وذبول بسبب نقص الماء، مما قد يؤدي حتى إلى موت النبات في الحالات الخطيرة.

2. التأثير على التمثيل الضوئي للنباتات

- التمثيل الضوئي هو الطريقة الرئيسية للنباتات للحصول على الطاقة، والماء مشارك مهم في التمثيل الضوئي.

- التغيرات في محتوى ماء التربة تؤثر على الجهد المائي ومقاومة الثغور لأوراق النباتات، مما يؤثر بدوره على امتصاص CO2 والتمثيل الضوئي في الأوراق.

- عندما يكون محتوى ماء التربة معتدلا، تبقى أوراق النبات منتصبة والثغور مفتوحة، مما يفضل دخول CO2 والتمثيل الضوئي.

- عندما يكون محتوى ماء التربة مرتفعا جدا أو منخفضا جدا، ينخفض جهد ماء الأوراق، تزداد مقاومة الثغور،CO2 يتم انسداد الانتشار، مما يؤدي إلى انخفاض معدل التمثيل الضوئي.

3. التأثير على نتح النباتات

- النتح هو أحد الطرق الرئيسية لتفريد الماء في النباتات، كما أنه وسيلة مهمة للنباتات لتنظيم درجة حرارة الجسم والحفاظ على توازن الماء في الجسم.

- تؤثر التغيرات في محتوى رطوبة التربة على معدل النتح النباتي.

- عندما يكون محتوى رطوبة التربة معتدلا، تسير عملية النتح بشكل طبيعي، مما يساعد على تبديد الحرارة ونقل المغذيات إلى النبات.

- عندما يكون محتوى ماء التربة منخفضا جدا، يضعف النتح النباتي، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة في النبات وعرقلة نقل المغذيات.

4. التأثير على امتصاص العناصر الغذائية من قبل النباتات

- عادة ما تكون العناصر الغذائية في التربة موجودة في الحالة الذائبة وتمتص النباتات هذه العناصر عبر نظام الجذور.

- تؤثر التغيرات في محتوى رطوبة التربة على ذوبانية وانتشار العناصر الغذائية، مما يؤثر بدوره على امتصاص النباتات للمغذيات.

- عندما يكون محتوى رطوبة التربة متوسطا، يكون ذوبان المغذيات معتدلا ومعدل الانتشار سريع، وهو ما يفضل امتصاص المغذيات من النبات.

- عندما يكون محتوى ماء التربة مرتفعا جدا أو منخفضا جدا، قد تنخفض ذوبانية العناصر الغذائية أو يتباطأ معدل الانتشار، مما يؤدي إلى انسداد امتصاص المغذيات من قبل النباتات.

5. التأثير على مقاومة النبات

- الرطوبة المعتدلة في التربة تحسن من مرونة النبات، مما يمكن النباتات من التكيف بشكل أفضل مع البيئات غير المواتية مثل الجفاف ودرجات الحرارة العالية.

- عندما يكون محتوى رطوبة التربة معتدلا، يتم الحفاظ على توازن المياه في النبات، مما يساعد على الأنشطة الفسيولوجية الطبيعية للنبات.

- عندما يكون محتوى ماء التربة منخفضا جدا، قد تقلل النباتات من مرونتها بسبب نقص المياه، وتكون أكثر عرضة للإجهاد البيئي.

باختصار، لمحتوى ماء التربة تأثير مهم على نمو وتطور النبات، والتمثيل الضوئي، والنتح، وامتصاص المغذيات، وتحمل الإجهاد. لذلك، في الإنتاج الزراعي، يجب أن يتم الري بشكل عقلاني وفقا لاحتياجات نمو النباتات وظروف التربة للحفاظ على محتوى مناسب من مياه التربة وتوفير ظروف بيئية جيدة لنمو النباتات.

ورقة بيانات مستشعر رطوبة التربة:

1. ورقة بيانات مستشعر رطوبة درجة حرارة التربةNBL-S-THR

NBL-S-THR-Soil-temperature-and-moisture-sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

2. ورقة بيانات مستشعرNBL-S-TMCودرجة حرارة التربة والرطوبة

NBL-S-TMC-Soil-temperature-and-moisture-conductivity-sensor.pdf

3.NBL-S-TMورقة بيانات مستشعر رطوبة درجة حرارة التربة

NBL-S-TM-Soil-temperature-and-moisture-sensor-Instruction-Manual-4.0.pdf

4.NBL-S-TMCSدرجة حرارة التربة،الرطوبة، مستشعر الموصلية والملوحة المتكامل

NBL-S-TMCS-Soil-Temperature-Humidity-Conductivity-and-Salinity-Sensor.pdf