Важность контроля уровня влажности почвы
Чтобы обеспечить благоприятный рост культур, должно быть известно точное содержание имеющейся влаги в почве, которое меняется в зависимости от погодных изменений. Грунт заполняется водой, если идет дождь или тает снежный покров, но после этого вода постепенно поглощается нижними слоями почвы, и влажность доступной для растений почвы уменьшается. То есть, говоря о взаимосвязи между влажностью почвы и полевыми культурами, можно констатировать, что не вся вода в почве доступна для потребления растениями.
Если содержание влаги в почве значительно уменьшится до уровня ниже определенного порога и станет намного ниже уровня корневой системы, корень уже не способен будет впитывать воду, и капиллярная сеть в корне прерывается, в результате чего корень увядает. Как только эта стадия будет достигнута, корень больше не будет восстанавливаться от увядания, даже если воды уже достаточно для обеспечения потребления; поэтому необходимо, чтобы содержание влаги в почве сохранялся выше нижней границы, определенной на этом этапе.
Способы определения содержания влаги почвы.
• Содержание воды в почве можно непосредственно определить, используя разницу в весе до и после высыхания образца почвы, то есть соотношение массы воды и почвы.
Этот метод обычно называют термогравиметрическим методом (или просто гравиметрическим), когда выражают содержание воды как вес воды над массой сухого грунта. Он является достаточно точным, но занимает много времени, так как образец грунта необходимо отвести в лабораторию, где учтут и высушат при температуре 100-110 градусов по Цельсию до постоянного веса. А это занимает несколько дней и не дает возможности повторить в одном и том же месте.
• Более современным измерительным оборудованием являются датчики для измерения влажности почвы, предназначенные для оценки объемного содержания воды в почве на основе диэлектрической проницаемости (объемной проницаемости) почвы. Диэлектрическую проницаемость можно рассматривать как способность почвы передавать электричество. Диэлектрическая проницаемость почвы возрастает с увеличением содержания воды в почве. Такая реакция обусловлена тем, что диэлектрическая проницаемость воды намного больше других компонентов почвы, в том числе включая воздух. Таким образом, измерение диэлектрической проницаемости дает предполагаемую оценку содержания воды.
• Также одним из наиболее распространенных методов измерения влажности почвы является технология TDR (рефлектометрия интервала времени) — к настоящему времени уже прочно устоявшийся и общепризнанный метод электромагнитного измерения. Электромагнитный импульс передается по металлическому волноводу и отражается от поверхности измеряемого продукта.
• Следующей технологией измерения влажности почвы, которая довольно успешно зарекомендовала себя, является технология FDR. Принцип работы технологии: электрическая емкость конденсатора, который использует почву как диэлектрик, зависит от содержания воды в почве. При подключении этого конденсатора (из металлических пластин или стержней, направленных на грунт) вместе с генератором, чтобы создать электрическую цепь, изменения влажности почвы можно обнаружить по изменению рабочей частоты цепи. Это основа техники частотной области (FD), который используется в датчиках емкости и частотно-доменной рефлектометрии (FDR).
• Кроме того, достаточно эффективно себя зарекомендовал метод измерения влаги почвы ADR (амплитудно-доменная рефлектометрия) на основе измерения импеданса, что считается более удобным и менее затратным методом измерения объемного содержания воды в почве. ADR был разработан как метод, имеющий эффективность, сравнимую с TDR и FDR, и все еще позволяет проще измерить объемную влажность почвы с помощью простого измерения импеданса. ADR отличается от TDR и FDR тем, что относительная диэлектрическая проницаемость определяется путем измерения импеданса, по которой радиочастотные электрические импульсы осуществляют вращение через щуп в почве.