Методы измерения влажности почвы

Фото 1. Полив интенсивного сада с помощью капельного орошения

Плодовые растения характеризуются относительно высоким содержанием воды, что делает в наших климатических условиях обязательным проведение орошения садов. В настоящее время доминируют насаждения, привитые на карликовых и полукарликовых подвоях, характеризующихся слабо развитой корневой системой, благодаря которой они поглощают воду из меньшего объема почвы. Для оптимизации орошения садов и получения высоких урожаев с минимальным расходом воды, следует использовать надежные критерии для определения режима орошения.

Фото 2. Датчики влажности почвы

Фото 3. Датчики влажности почвы

Целесообразен мониторинг содержание воды в почве и регулирование её поступление в растения только по необходимости. Следует контролировать уровень влажности почвы во избежание затопления растений. Чрезмерное орошение, приводит к перерасходу воды, способствует вымыванию минеральных веществ из почвы и ограничивает дыхание корней, что, в свою очередь, может привести к задержке роста растений.

Фото 4. Система передачи и контроля капельным поливом

Свойства воды в почве

Водные свойства почвы могут быть охарактеризованы путем определения количества воды, содержащейся в ней и измерения силы с которой вода связана (потенциал воды). Значения потенциала указывают на доступность содержащейся в почве воды растениям. Когда потенциал воды в почве уменьшается, вода становится менее доступна. Существует ряд методов измерения значений содержания (или потенциала) воды в почве. Ниже приводится краткий обзор самых важных и наиболее часто используемых в садоводческой практике методов измерения влажности почвы.

Фото 5. Капельный полив интенсивного сада яблони

Измерение водного потенциала

Фото 6. Тензиометр

Метод тензиометра

Тензиометр включает керамический фильтр, пластиковую трубу, вакуумный манометр (вакуумметр). После того как он заполняется водой его помещают в почву для определения давления. Вода движется в керамическом элементе, что приводит к изменению давления в трубе и изменениям показания счетчика. После гидратации (или дождя) в почве вода не поступает в трубку, пока не произойдет смещение потенциалов между почвой и тензиометром. Тензиометры — коммерчески доступные трубки различной длины для измерения водного потенциала в почве на различных глубинах. Тензиометры часто масштабируются в диапазоне от 0 до (-)100 centybarów (или в других единицах давления). На практике, их показания меньше и составляют от 0 (полностью насыщенной почвенной воды) до (-) 60 — 70 сантибаров (1 сантибар соответствует 1 кПа или 10 мбар).

Установка состоит из полости с отверстием, близким к диаметру тензиометра (например, с использованием металлической трубки). Суспензия с почвой и водой выливается в отверстие трубки, которая ставится в тензиометр.

Тензиометры используются в основном для принятия решения о начале и окончании полива. Их лучше устанавливать на разных глубинах (например, 20 см и 40 см). По показаниям тензиометра, можно определить время начала орошения (на основе показаний тензиометра расположенного ближе к поверхности) и время окончания полива (по данным тензиометра размещенного глубже).

Фото 7. Универсальный контролер влажности с пятью датчиками на разных глубинах

Показания в диапазоне 10-30 centybarów соответствуют полевой влагоемкости, при которой влажность почвы является оптимальной (для легких почв — 30 -40 centybarów). Понижение водного потенциала (заметим, что в измерительных приборах знак минус часто упускается из виду, вследствие чего наблюдаются более высокие значения в вакуомметре) показывает состояние почвы, в меньшей степени нуждающейся в поливе. Не забудьте удалить тензиометр до наступления зимы. В последние годы разработан метод, который позволяет подключать электронные тензиометры, с помощью которых проводятся автоматические учеты и записи данных.

Фото 8. График влажности по различным глубинам при капельном поливе с помощью электронных тензиометров

Измерение электрического сопротивления

При этом методе используются датчики (в виде блоков, цилиндров), изготовленные из пористого материала (гипс), в которых размещены два электрода, подключенные к счетчику. Электрическое сопротивление материала зависит от содержания в нем воды, а это, в свою очередь, определяет содержание влаги в почве.

Фото 9. Электрические датчики влажности

В почве делают отверстия до необходимой глубины и размещают в них датчики. Существенным является тесный контакт между чувствительным элементом и почвой (это относится ко всем влагомерам).
Новые типы датчиков (датчики gramilar матрицы) используют материал в виде гранул, который окружает специальную мембрану и перфорированные крышки, изготовленные из стали или ПВХ. Это обеспечивает более длительный срок службы датчиков, более быстрый отклик и более точные измерения. Датчики такого типа могут быть использованы в системах автоматического контроля оросительных систем.

Измерения с помощью диэлектрических зондов TDR и EDR (емкостное)

Фото 10. Датчик TDR-100

Определение содержания влаги в почве при использовании данного метода происходит путем измерения диэлектрической среды, которая зависит от влажности почвы. Изменения содержания воды в почве вызывает изменения её диэлектрической постоянной, что позволяет определить соотношение между этими параметрами.

С развитием технологий, этот метод становится все более популярным. Датчики этого типа (в частности, «смещение») находят все более широкое использование для мониторинга влажности почвы в поле и чистой влаги в субстратах у культур в защищенном грунте. Они просты в использовании и показываемые ими данные характеризуются высокой степенью точности. Для повышения точности прибора, его необходимо откалибровать к конкретному типу почвы. В соответствии с требованиями покупателя, производитель должен предоставить полный набор калибровочных для различных почв и субстратов. В саду выкапывают ямки и размещают датчики на стену ямки на нужной глубине. Влажность почвы определяется портативным измерителем. В последние годы такие датчики нашли широкое применение в системах автоматического контроля полива.

Преимущества этого типа датчика — это возможность передавать измерения без проводов (по радио или на большие расстояния через сети мобильной связи).

Почвы помещают в специальную трубку из ПВХ (диаметром в несколько см). Измерение основано на движение зонда вдоль трубки (вставляется и извлекается). С помощью зонда подключаемого к счетчику, можно прочитать содержание воды в выбранном почвенном профиле (например, 0 — 10 см). Недостатком такого метода является трудоемкость. Чтобы дать правильную оценку состоянию почвы будет недостаточно одной трубки. Чем больше точек измерения, тем достовернее будет информация о содержании воды в почве на выбранном участке.

На рынке имеются также устройства, в которых зонды постоянно размещаются в трубе на выбранной глубине. Данные снимаются автоматически и передаются исследователю. Стоимость таких устройств намного больше.

Фото 11. Интенсивный сад с капельным орошением