Jak lze měřit vlhkost půdy?

V tomto článku se dozvíte, jak zjistit vlhkost půdy a proč je třeba obsah vody v půdě neustále sledovat. Hovoříme o hlavních metodách kontroly vlhkosti na pozemku, která metoda vykazuje nejnižší chybu a jaké zařízení je potřeba.

Jak otestovat půdní vlhkost

Půdní vlhkost je míra obsahu vody, určená poměrem objemu půdy k vodě. Tento faktor je tvořen na základě klimatických podmínek, množství srážek, teploty vzduchu, typu úrodného povrchu a rostoucí vegetace. Měření tohoto ukazatele je rozhodující pro produktivitu, protože na něm závisí výběr účinného zavlažování a zavlažování, minerálních hnojiv atd.

Nejvíce vody absorbuje písčitá půda, ale stejně rychle vysychá. Jílový typ spíše špatně přijímá vodu, ale dobře zadržuje živiny. Při silných deštích se voda bude držet v zemi, což je pro rostliny špatné. Hlinitá půda je zase snadno zpracovatelná a dokáže nejdéle zadržet vodu a potřebné prvky pro aktivní růst rostlin, proto je tento typ půdy považován za jeden z nejlepších.

Na vlhkosti závisí nejen produktivita rostlin, ale také celkový stav země: nedostatek vody nebo naopak nadměrná vlhkost může vést k smrti rostlin, hnilobě kořenů a šíření chorob. Takže při určování konkrétního čísla budete schopni vypočítat požadované množství hnojiva, předvídat sklizeň atd. Význam ukazatele půdní vlhkosti není omezen na výnos plodin, tento faktor umožňuje v budoucnu předcházet suchu a sledovat klimatické změny.

Podívejme se blíže na to, jak určit vlhkost půdy pomocí konkrétních metod.

Jak měřit vlhkost půdy: metody

Existuje mnoho metod pro toto měření, každá má své vlastní výhody, aplikační vlastnosti a potřebné vybavení. Vlhkost lze zkontrolovat:

• bez nástrojů;
• používání nástrojů;
• poskytování vzorků půdy do laboratoře.

Podle typu použitého zařízení se všechny metody měření dělí na přímé, nepřímé a vzdálené.

Budeme zvažovat následující hlavní metody:

• gravimetrický;
• elektromagnetické;
• tenzometr;
• oko;
• mikrovlnná trouba.

gravimetrická metoda

Tato metoda je přímá a je nejjednodušší a nejdostupnější ke čtení. Cílem je zvážit vzorek půdy před a po sušení vymytím vlhkosti, sušením ve speciálních skříních, tepelným zpracováním atd.

K oddělení pevných látek od vlhkosti a provedení měření budete potřebovat speciální zařízení:

• sušicí box;
• exsikátor pro chlazení vzorků;
• váhy pro kontrolní vážení.

Gravimetrická metoda je jednoduchá, ale dlouhodobá a nespolehlivá, protože nedává přesné výsledky a je zde možnost chyb.

Elektromagnetická metoda

Podstatou metody je měření vodní vodivosti půdy nebo jejího elektrického odporu. Nezbytným vybavením je speciální měřicí přístroj, který pomocí elektrického signálu zjišťuje úroveň vlhkosti. Zařízení se napojí na úrodnou vrstvu půdy a díky senzoru měří vlhkost.

Hlavní výhodou této metody je vysoká přesnost indikátorů za předpokladu, že je zařízení správně nainstalováno a správně používáno. Má to ale i nevýhodu – přístroj zkoumá povrchovou vrstvu půdy a nehodí se pro výzkum do hloubky.

Tenzometrické metody

Použití tenzometru je jednou z nejpřesnějších metod pro stanovení vlhkosti půdy. Tato metoda je založena na schopnosti země absorbovat vodu. Právě tuto vlastnost měří tenzometr.

Existují následující typy tenzometrů:

• přístroje, které k provádění měření vyžadují plnění kapalinou;
• „suchá“ zařízení, která nevyžadují zvlhčování.

Nákup zařízení však nestačí – musíte pochopit typy půd a jejich schopnost absorbovat vlhkost z prostředí. Hlavní výhodou tenzometrické metody je přesnost a v důsledku toho schopnost správně určit období zavlažování pozemku.

Oční metoda

Pokud vás zajímá, jak zjistit vlhkost půdy bez přístroje, a nepotřebujete přesná čísla ohledně vlhkosti, můžete použít metodu oka.

• vzorek půdy;
• filtrační papír.

Měření se provádí po etapách. Používá se stupnice hodnocení od 1 do 5, kde „1“ znamená nejvyšší vlhkost a „5“ znamená absolutně suchou půdu, tedy půdu, která se při uvolnění promění v prach.

Hodnota indikátorů stupnice:

• „1“ – voda vyteče i při mírném stlačení hroudy země;
• „2“ – filtrační papír se okamžitě namočí, jakmile jej položíte na vzorek;
• „3“ – navlhčení papíru, když je na něj přitlačena nečistota;
• „4“ – filtrační papír nebude absorbovat vlhkost, ale samotná země bude ve vašich rukou chladná;
• „5“ je přeměna země v prach, když je stlačena.

Obecně oční metoda není tak spolehlivá jako tenzometrická metoda, protože je založena pouze na vnějším pozorování.

Mikrovlnná metoda

Tato metoda umožňuje určit úroveň vlhkosti půdy na základě její přirozené schopnosti vést teplo. Speciální „reflektory“ umožňují měřit indikátory bezkontaktně na základě dielektrické konstanty země.

Tato metoda je pro vás vhodná, pokud potřebujete zkontrolovat velkou plochu pozemku v terénu. Nevýhody mikrovlnné metody zahrnují:

• nepřesnost měření na nerovném povrchu;
• možný vliv na strukturu svrchní vrstvy půdy a vytvoření tlaku v ní.

Vzorec pro vlhkost půdy

Vzorec závisí na metodě a měřicím zařízení. Některé metody, například metody založené na oku, vůbec nevyžadují vzorec. Hodnoty jiných metod se budou lišit v takových ukazatelích, jako je dielektrická konstanta, elektrické napětí horní vrstvy země a vody.

Dáme vzorec pro nejoblíbenější metodu – gravimetrickou:

W = (Mw/Ms) x 100 %,

W – procento půdní vlhkosti;

Mw je hmotnost detekované vody;

Ms – suchá hmota (bez vody).

Vzhledem k tomu, že musíte pravidelně sledovat úroveň vlhkosti v zemi, budete potřebovat profesionální vybavení. Speciální zařízení zaručuje stálou kontrolu nad zavlažováním a v důsledku toho vysoké výnosy plodin.

Pokud jsou potřebné finanční prostředky na nákup zemědělské techniky, zanechte žádost na webu AgroApp , kde se shromažďují banky a úvěrové instituce, které financují farmáře. Nebudete muset samostatně hledat nejziskovější úvěrový program a do 24 hodin obdržíte předběžné rozhodnutí o financování.

Často kladené otázky o tom, jak zjistit vlhkost půdy

Jak zjistit vlhkost půdy doma

Jedním z nejjednodušších způsobů je zvážení čerstvé a vysušené půdy a porovnání výsledků. Je důležité dodržet postup měření, protože existuje možnost vysoké chyby v získaných datech.

Jakou metodou můžete určit vlhkost půdy bez speciálních přístrojů?

Při použití oční metody nepotřebujete žádné profesionální vybavení. Uvědomte si však hlavní nevýhodu, totiž nepřesnost výsledků, a tento přístup použijte pouze v případě, že nepotřebujete konkrétní čísla.

Medveděva, E. S. Studie metod měření vlhkosti půdy / E. S. Medvedeva, T. V. Atoyan, K. V. Kirimova. — Text: bezprostřední // Mladý vědec. — 2020. — Č. 51 (341). — S. 449-452. — URL: https://moluch.ru/archive/341/76744/ (datum přístupu: 19.10.2023).

Článek studuje metody měření produkční vlhkosti půdy. Byla provedena analýza metod a prostředků pro měření vlhkosti půdy. Jsou odhaleny výhody a nevýhody těchto metod měření. Metrologický přístup spočívá v kontrole parametrů, kde bude věnována velká pozornost souvisejícím parametrům. Předmětem studie jsou odebrané vzorky půdy. Předmětem studia jsou metody měření půdní vlhkosti.

Klíčová slova: půdní vlhkost, měření, metody měření, metrologie, monitoring, prostředky měření vlhkosti, princip činnosti, vlhkoměr.

V zemědělském sektoru závisí produktivita rostlinné výroby na kvalitě půdy. Pro vysokou sklizeň musí být půda nasycena vlhkostí. Problémem je buď nedostatek vláhy, nebo nadbytek, který má zase neblahý vliv na rostliny.

Studie kvality půdy začínají sledováním ornice. Ovládání umožňuje určit dobu setí semen a sklizně. V oblasti precizního zemědělství je však obtížné odhadnout obsah vlhkosti, protože závisí na správné aplikaci získaných dat. Údaje poskytnuté pro analýzu musí být spolehlivé ohledně stavu ornice. Nahrazení ruční práce (za použití laboratorní metody) automatizací také vede ke zvýšení produktivity a zkrácení doby analýzy půdy. [1]

V současné době je v Rusku půda studována tradičním způsobem v souladu s „Pokyny pro provádění komplexního agrochemického průzkumu půd na zemědělské půdě“ a „Pokyny pro provádění komplexního sledování úrodnosti půdy na zemědělských pozemcích“. [2,3]

Ve zkoumaném území jsou stanoveny body pro měření v závislosti na makro a mikroreliéfu území (svahy, kopce, prohlubně) a je vyhlouben svislý výkop. Na velkých plochách jeden bod na hektar. Oblast a umístění jsou zvoleny přibližně, což dává nepřesný výsledek. To je patrné při porovnávání výsledků analýz za několik let, protože vzorek není odebrán na stejném místě, ale s chybou desítek metrů a více.

Měření ve vybraných oblastech se obvykle provádějí na jaře a v létě, v průběhu životního cyklu rostlin. Měření se provádějí před výsadbou, hnojením a sklizní. Dělají to kvůli obtížnosti získávání a zpracování velkého množství dat, kvůli problémovým oblastem, jejich porovnávání s nejlepšími (na svahu – nahoře, uprostřed, dole), kvůli nízké produktivitě, silné proměnlivosti povětrnostních podmínek, heterogenita úrodnosti půdy, nedostatek simultánnosti, stejná kvalita a krátkodobost všech prací v oblastech s velkým počtem studovaných parametrů. Porušení měření vede ke zkreslení výsledků. I nepatrné odchylky vlhkosti půdy způsobené nerovnoměrnou zálivkou vedou k rozdílům v produktivitě rostlin. [4]

Mnoho zemědělských odvětví používá moderní metody založené na automatizovaných měřicích systémech, počítačové technologii a globálních polohových systémech (GPS, GLONASS), které mají řadu výhod.

– určení přesné polohy objektu;

– možnost vizuálního zobrazení délek a ploch předmětů na monitoru palubního počítače;

– udržování prostorové databáze přijatých informací spojených s lokačními souřadnicemi;

– automatický odběr vzorků půdy.

Uvedené ukazatele jsou charakteristikou „precizního zemědělství“.

Hlavním principem precizního hospodaření je neustálé sledování stavu půdy na vybraném mikroúseku pole. Kontroluje se hustota, tvrdost, vlhkost, složení kameniva, obsah mikroorganismů a mikroprvků v půdě a jejich distribuce po celém území. [5]

Pro řízení půdního a vodního režimu je nutné provádět pozorování a udržovat databázi. K tomuto účelu existuje mnoho metod a technologií, které umožňují měřit hladinu půdní a zemní vlhkosti buď kontaktní nebo bezkontaktní.

Metody stanovení vlhkosti půdy se dělí na kontaktní a bezkontaktní. Kontaktní se zase dělí na přímé a nepřímé a bezkontaktní na přenosné a vzdálené. [6]

Rýže. 1. Základní metody měření vlhkosti půdy

U přímých metod se vzorky odebírají v různých hloubkách a poté se analyzují výsledky. Při takových metodách se materiál dělí na sušinu a vlhkost.

U nepřímých metod měření se oproti přímým metodám studují fyzikální ukazatele závislé na vlhkosti materiálu nebo prostředí. Měří se hodnota udávající obsah vlhkosti materiálu. Posuzují se změny vlastností půdy. U nepřímých metod se nejprve provádí kalibrace, aby se stanovil vztah mezi vlhkostí půdy a měřenou fyzikální veličinou. Tyto metody zahrnují mechanické metody, které měří mechanické vlastnosti pevných materiálů, které se mění s vlhkostí. Výhodou nepřímých kontaktních metod je jejich rychlá implementace. [7]

Termostat-gravitační metodou se vybraná půda vysuší tak, aby hmotnost vzorku dosáhla rovnováhy s prostředím. Sušení se provádí, dokud hmotnost nedosáhne minimální hodnoty. To trvá minimálně 5 hodin, maximálně 8 hodin. Výsledná rovnováha je indikátorem úplného odstranění vlhkosti. [8]

Při extrakční metodě se vlhkost neodstraňuje sušením, ale zavedením kapaliny absorbující vodu (dioxan, alkohol) do zkoumaného vzorku. Po podání se kapalný extrakt zkoumá v závislosti na jeho vlhkosti: hustota, index lomu, bod varu nebo tuhnutí. [9]

Piktometrická metoda je „obrácenou“ metodou předchozích dvou. Protože vzorek půdy není odvodňován, ale zvlhčován, dokud není překročen práh retence vlhkosti – objem kapaliny, který musí být dosažen pro výpočet počáteční vlhkosti vzorku. [10]

Extrakční a piktometrické metody jsou na rozdíl od termogravimetrických metod laboratorní a nepřesné.

Hygrometrická metoda měří teplotní rozdíl mezi suchým a mokrým teploměrem. Uvažuje se o znehodnocení materiálů absorbujících vodu v důsledku zvýšení vlhkosti přítomné v půdě. Vzorek půdy se smršťuje vlivem vysokého tlaku, který se zaznamenává na stupnici „tlaku“, velikost smrštění se zaznamenává na jiné stupnici. Míra smrštění je tím vyšší, čím vyšší je obsah vlhkosti ve zkoumané půdě. Ke smrštění dochází pouze do stupně nasycení půdy vodou rovnající se polní vodě. [jedenáct]

Elektrické metody ukazují závislost vlhkosti a elektrických vlastností, jako je elektrická vodivost, dielektrická konstanta, dielektrická konstanta vyrovnávacího meziprostředí – výměníku vlhkosti v kontaktu s půdou. Elektrické vlhkoměry jsou jedno a víceúrovňové, měří vlhkost současně v několika hloubkách, jsou přenosné s individuálním displejem nebo vyžadují trvalou instalaci a integraci do jakéhokoli systému. [12]

Při dálkovém průzkumu Země se pořizují fotografie zemského povrchu bez přímého kontaktu s půdou a následně se provádějí měření. Jsou prováděny letadly, pozemní platformou s nainstalovanými systémy pro gravitační registraci elektromagnetických polí a určité frekvence rádiových emisí, s informacemi zobrazenými ve formě grafů, signálů a křivek spektrálního jasu. V oblastech s řídkou a nízkou vegetací je na snímcích dobře patrná vlhkost. Využití těchto výzkumných metod v zemědělství je technicky obtížné kvůli drahým zařízením. [13]

Metoda záznamu tepelného (infračerveného) záření je metoda studia infračervených signálů optického záření ve spektru elektromagnetických vibrací půdy různé vlhkosti pomocí experimentálního uspořádání. K tomu je každý vybraný bod na povrchu předehřáté půdy reprezentován jako střed, ze kterého je infračervené záření vyzařováno všemi směry a kam infračervené záření přichází z okolního prostoru. [14]

Satelitní sledování je nový vývoj, drahý a málo testovaný. Propagace této metody předpovídá oblibu metody v budoucnu pomocí služeb využívajících satelitní pozorování. [15]

Tyto metody lze aplikovat z pevných platforem, z letadel nebo z oběžné dráhy Země, a to jak bezkontaktně z krátkého, tak z velkého dosahu.

Pokud tedy spoléháme na přesnost měření, není v metodách žádný zvláštní rozdíl, chyba metod se pohybuje od 2 do 4 %. Pokud vezmeme v úvahu rychlost získání výsledků, dojde k ní nejrychleji u elektrometrické metody, ale kvůli špatnému kontaktu měřidla s půdou jsou možné chyby ve výsledcích. Metoda tenzometru je přesnější a cenově dostupná, ale závisí na teplotě. [16]

Elektrometrická metoda měření vlhkosti půdy je vzhledem k rychlosti měření nejvýhodnější. Elektrometrickou metodu lze provádět kdykoli během roku. Nástroje, které tuto metodu implementují, se používají v automatizovaných systémech.

1. Rode A. A. Základy nauky o vlhkosti půdy. 1. díl: Vodní vlastnosti půd a pohyb půdní vlhkosti. [Text] / A. A. Rode. – L.: Gidrometeoizdat, 1965. – 664 s.
2. Směrnice pro provádění komplexního agrochemického průzkumu půd na zemědělské půdě. – M.: TsINAO, Moskva, 1994 – 95 s.
3. Směrnice pro provádění komplexního sledování úrodnosti půdy na zemědělských půdách. – M.: FGNU “Rosinformagrotekh”, 2003. – 240 s.
4. Vadyunina, A.F., Korchagina, Z.A. Metody studia fyzikálních vlastností půd: učebnice a učební pomůcky pro vysokoškoláky – ed. 3., revidovaný a doplňkové – M.: Agropromizdat, 1986. – 416 s.
5. Yakushev V.P. Informační podpora pro přesné zemědělství / V.P. Yakushev, V.V. Yakushev. – Petrohrad: Nakladatelství PNPI RAS, 2007. – 384 s.
6. Berliner M. A. Měření vlhkosti 2. vydání: Učebnice pro vysoké školy / Berliner M. A. – L.: Logos, 2004. – 269 s.
7. Teorie a metody půdní fyziky / ed. E. Shein, L. Karpachevsky. – Moskva: Grif i K, 2007. – 368 s.
8. Vasilyev S.I. Analýza moderních elektrotechnických metod pro měření vlhkosti půdy // Vědecké fórum: Technické a fyzikální a matematické vědy: sbírka. Umění. na základě materiálů 1. mezinár. vědecko-praktické conf. — č. 1(2016). – M., Ed. “MCNO”, 49. – s. 52–XNUMX.
9. Neruchev Yu. A., Zotov V. V., Shoitov Yu. S. Rychlost zvuku a kolísání hustoty. // Ultrazvukové a termodynamické vlastnosti hmoty. – 1989.–75 s.
10. Popov A. N. Technologie a technické prostředky bezkontaktního měření vlhkosti půdy [Text] / Diss. Ph.D. tech. Sci. – Mičurinsk, 2014. – 212 s.
11. Tolmacheva, N. I. Metody a prostředky hydrometeorologických měření (pro meteorology): učebnice / N. I. Tolmacheva. – Perm: Univerzitní nakladatelství Perm, 2011. – 223 s.
12. Berliner M. A. Elektrická měření, automatická regulace a regulace vlhkosti Vydání 2: Učebnice pro vysoké školy / Berliner M. A. – L.: Logos, 2006. – 320 s.
13. Obiralov A.I. Fotogrammetrie a dálkový průzkum Země: Učebnice. příspěvek / A. I. Obiralov, A. N. Limonov, L. A. Gavrilova. – M.: KolosS, 2006. – 334 s.
14. Popov A. N. Experimentální zařízení pro studium infračervených signálů půdy různé vlhkosti / A. N. Popov, A. S. Gordeev. — Bulletin Voroněžské státní univerzity strojírenských technologií, 2013. — 96 s.
15. Murzin V.S. Astrofyzika kosmického záření. Učebnice pro vysoké školy / Murzin V.S. – L.: Logos, 2007. – 486 s.
16. GOST 20915-2011. Testování zemědělských strojů. Metody stanovení zkušebních podmínek. — Místo GOST 20915−75; vstup 2013–01–01. – M.: FSUE “Standartinform”: Publishing House of Standards, 2013. – 24 s.

Základní pojmy (vygenerováno automaticky): vlhkost půdy, půda, GPS, hodnota smrštění, vlhkost, dielektrická konstanta, infračervené záření, kvalita půdy, metoda měření, vzorek půdy, přesné zemědělství, elektrometrická metoda.