مستشعر رطوبة التربة

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مستشعر بسيط لرطوبة التربة للبستانيين.

تقيس أجهزة استشعار رطوبة التربة المحتوى المائي الحجمي في التربة . [ 1 ] بما أن القياس الوزني المباشر لرطوبة التربة الحرة يتطلب إزالة عينة وتجفيفها ووزنها، فإن أجهزة استشعار رطوبة التربة تقيس المحتوى المائي الحجمي بشكل غير مباشر باستخدام خاصية أخرى للتربة، مثل المقاومة الكهربائية أو ثابت العزل الكهربائي أو التفاعل مع النيوترونات ، كبديل لمحتوى الرطوبة.

يجب معايرة العلاقة بين الخاصية المقاسة ورطوبة التربة ، وقد تختلف هذه العلاقة تبعًا لعوامل بيئية مثل نوع التربة ودرجة الحرارة والتوصيل الكهربائي . يتأثر الإشعاع الكهرومغناطيسي المنعكس برطوبة التربة، ويُستخدم في الاستشعار عن بُعد في مجالي المياه والزراعة. ويمكن للمزارعين والبستانيين استخدام أجهزة قياس محمولة.

تشير أجهزة استشعار رطوبة التربة عادةً إلى أجهزة استشعار تُقدّر المحتوى المائي الحجمي. وهناك نوع آخر من أجهزة الاستشعار يقيس خاصية أخرى للرطوبة في التربة تُسمى جهد الماء ؛ وتُعرف هذه الأجهزة عادةً باسم أجهزة استشعار جهد الماء في التربة، وتشمل أجهزة قياس التوتر السطحي وكتل الجبس.

تكنولوجيا

تشمل التقنيات الشائعة الاستخدام لقياس محتوى الماء الحجمي (رطوبة التربة) بشكل غير مباشر ما يلي:

  • قياس الانعكاس في المجال الترددي ( مستشعر رطوبة التربة FDR ): قياس المعاوقة عن طريق تطبيق تردد قياس يبلغ عدة مئات من الميغاهرتز على قضبان قصيرة تشكل خط نقل.
  • تستخدم ما يُسمى بمستشعرات السعة مكثفًا مفتوحًا مُشكّلًا من مساحة كبيرة على لوحة الدوائر المطبوعة كجزء من دائرة متذبذبة. وهي تُشبه مستشعرات FDR، لكنها تعمل بتردد أقل من 1 ميجاهرتز، وتكون أكثر عرضة لعوامل التشويش.
  • قياس انعكاس المجال الزمني ( مستشعر رطوبة التربة TDR ): يتم الحصول على ثابت العزل الكهربائي لعنصر حجم معين حول المستشعر عن طريق قياس سرعة الانتشار على طول خط نقل قصير أحادي الطرف.
  • تقنية نقل البيانات في المجال الزمني ( مستشعر رطوبة التربة بتقنية TDR ): كما هو الحال مع تقنية TDR، يتم قياس سرعة انتشار الإشارة على طول خط نقل قصير، حيث يوجد المرسل في أحد طرفي الخط والمستقبل في الطرف الآخر. [ 2 ]
  • مقاييس رطوبة النيوترونات : يتم استخدام خصائص الماء كمهدئ للنيوترونات لتقدير محتوى رطوبة التربة بين المصدر ومسبار الكاشف.
  • مقاومة التربة : يمكن استخدام قياس مدى مقاومة التربة لتدفق الكهرباء بين قطبين كهربائيين لتحديد محتوى رطوبة التربة.
  • الخلية الجلفانية : يمكن تحديد كمية الماء الموجودة بناءً على الجهد الكهربائي الذي تولده التربة، لأن الماء يعمل كإلكتروليت ويولد الكهرباء. وتعتمد هذه التقنية على الخلية الجلفانية. [ 3 ]

طلب

زراعة

يُعدّ قياس رطوبة التربة أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات الزراعية ، إذ يُساعد المزارعين على إدارة أنظمة الريّ بكفاءة أكبر. فمعرفة ظروف رطوبة التربة بدقة في حقولهم لا تُمكّن المزارعين من استخدام كميات أقل من المياه لزراعة المحاصيل فحسب، بل تُتيح لهم أيضًا زيادة الإنتاجية وتحسين جودة المحاصيل من خلال إدارة رطوبة التربة بشكل أفضل خلال مراحل نمو النبات الحرجة. [ 4 ]

ري الحدائق

في المناطق الحضرية والضواحي ، تُستخدم أجهزة استشعار رطوبة التربة في تنسيق الحدائق والمساحات الخضراء المنزلية للربط مع نظام التحكم في الري. يؤدي توصيل مستشعر رطوبة التربة بساعة ري بسيطة إلى تحويله إلى نظام تحكم ذكي في الري ، يمنع دورات الري عندما تكون التربة رطبة بالفعل، كما هو الحال بعد هطول أمطار غزيرة. [ 5 ]

تستخدم ملاعب الغولف أجهزة استشعار رطوبة التربة لزيادة كفاءة أنظمة الري الخاصة بها لمنع الإفراط في الري وتسرب الأسمدة والمواد الكيميائية الأخرى إلى الأرض.

بحث

تُستخدم أجهزة استشعار رطوبة التربة في العديد من التطبيقات البحثية، على سبيل المثال في العلوم الزراعية والبستنة بما في ذلك تخطيط الري، وبحوث المناخ ، أو العلوم البيئية بما في ذلك دراسات نقل المواد المذابة ، وكأجهزة استشعار مساعدة لقياسات تنفس التربة . [ 6 ]

أجهزة استشعار بسيطة للبستانيين

تتوفر أجهزة بسيطة ورخيصة نسبياً لا تحتاج إلى مصدر طاقة، تُستخدم لفحص رطوبة التربة ومدى ملاءمتها لنمو النباتات. بعد غرس مسبار في التربة لمدة 60 ثانية تقريباً، يُشير جهاز القياس إلى ما إذا كانت التربة جافة جداً، أو رطبة جداً، أو مشبعة بالماء، مما يجعلها غير مناسبة للنباتات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أرنولد، جيمس إي. "رطوبة التربة" . ناسا . تاريخ الاسترجاع: 15 يونيو 2015. يصعب تعريف رطوبة التربة، إذ يختلف معناها باختلاف التخصصات. فعلى سبيل المثال، يختلف مفهوم رطوبة التربة لدى المزارع عن مفهومها لدى مدير موارد المياه أو متنبئ الطقس. عمومًا، تُعرَّف رطوبة التربة بأنها الماء الموجود في الفراغات بين جزيئات التربة. رطوبة التربة السطحية هي الماء الموجود في الطبقة العليا من التربة (10 سم)، بينما رطوبة منطقة الجذور هي الماء المتاح للنباتات، والتي تُعتبر عادةً في الطبقة العليا من التربة (200 سم).
  2. ↑ بلونكويست، ج.م. (أبريل 2005). "مستشعر نقل في المجال الزمني مع خصائص أداء TDR" (ملف PDF) . مجلة علم المياه . 314 ( 1-4 ): 235-245 . Bibcode : 2005JHyd..314..235B . doi : 10.1016/j.jhydrol.2005.04.005 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 19 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه في 31 يناير 2016 .
  3. ↑ جايكواد، برامود (2015). "مستشعر من نوع الخلية الجلفانية لتحليل رطوبة التربة". الكيمياء التحليلية . 87 (14): 7439-7445 . doi : 10.1021/acs.analchem.5b01653 . PMID 26098202 . 
  4. ↑ https://www.sensoterra.com/news/maximizing-crop-health-a-guide-to-soil-moisture-sensors/
  5. ↑ كيفن هاندريك. حدائق جيدة بمياه أقل ، دار نشر سي إس آي آر أو، 2008، رقم ISBN 0643094709الصفحات 79-81
  6. ↑ شركة ديكاجون ديفايسز " قائمة المنشورات التي خضعت لمراجعة الأقران والتي تستخدم مستشعرات رطوبة التربة من ديكاجون. مؤرشفة بتاريخ 4 مارس 2016 في أرشيف الإنترنت ". تاريخ الاسترجاع: 20 يوليو 2015.