Trong số hàng nghìn ấn phẩm được bình duyệt sử dụng cảm biến đất. Không có loại nào nổi bật hơn cả. Việc lựa chọn cảm biến nên dựa trên nhu cầu và ứng dụng của bạn. Hãy sử dụng những yếu tố này để giúp xác định cảm biến hoàn hảo cho nghiên cứu của bạn.
Bạn nên chọn loại cảm biến độ ẩm đất nào?
Việc quyết định cách đo độ ẩm đất có thể phức tạp. Nhưng các cảm biến đất dễ sử dụng, cắm và chạy giúp đơn giản hóa quá trình này. Khi chọn cảm biến độ ẩm đất, điều đầu tiên cần biết là tất cả các cảm biến đất đều có độ chính xác cấp nghiên cứu như nhau với độ nhạy tối thiểu đối với muối (<10 dS/m EC tổng thể). Độ chênh lệch nhiệt độ và kết cấu đất.
Trong số hàng nghìn ấn phẩm được bình duyệt sử dụng cảm biến đất . Không có cảm biến độ ẩm đất hoặc cảm biến thế năng nước (lực hút đất) nào nổi bật hơn cả. Do đó, việc lựa chọn cảm biến nên dựa trên nhu cầu và ứng dụng của bạn.
Hãy sử dụng những cân nhắc sau đây để giúp xác định cảm biến độ ẩm đất hoặc cảm biến thế năng nước hoàn hảo cho nghiên cứu của bạn. Khám phá các liên kết để tìm hiểu sâu hơn về định nghĩa. Thuật ngữ và chủ đề độ ẩm đất.
Cảm biến độ ẩm đất TEROS 12 với bộ ghi dữ liệu ZL6
CÁCH ĐO ĐỘ ẨM ĐẤT — CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐO PHÙ HỢP
Hàm lượng nước theo thể tích
Nếu bạn muốn đo sự tăng giảm lượng (hoặc tỷ lệ phần trăm) nước trong đất. Bạn sẽ cần một cảm biến hàm lượng nước (cảm biến độ ẩm đất). Đất được cấu tạo từ nước, không khí, khoáng chất, chất hữu cơ và đôi khi cả băng (Hình 1).
Là một thành phần, nước chiếm một tỷ lệ phần trăm trong tổng thể. Để đo trực tiếp hàm lượng nước trong đất, bạn có thể tính toán tỷ lệ phần trăm dựa trên khối lượng (hàm lượng nước theo trọng lượng) bằng cách so sánh lượng nước. Tính theo khối lượng, với tổng khối lượng của tất cả các thành phần khác. Tuy nhiên, vì phương pháp này tốn nhiều công sức. Hầu hết các nhà nghiên cứu sử dụng cảm biến độ ẩm đất để thực hiện phép đo tự động dựa trên thể tích được gọi là hàm lượng nước theo thể tích (VWC).
Hình 1. Thành phần cấu tạo của đất trong một thể tích đất xác định. Tổng tất cả các thành phần là 100%. Vì hàm lượng nước theo thể tích (VWC) bằng thể tích nước chia cho tổng thể tích đất. Nên trong loại đất này, VWC sẽ là 35%.
Cảm biến độ ẩm đất sử dụng công nghệ điện dung tần số cao để đo hàm lượng nước thể tích trong đất. Nghĩa là chúng đo lượng nước theo thể tích so với tổng thể tích của đất.
Các ứng dụng thường cần cảm
Các ứng dụng thường cần cảm biến độ ẩm đất bao gồm: đặc trưng lưu vực, lập kế hoạch tưới tiêu , quản lý nhà kính . Quản lý bón phân, sinh thái thực vật, nghiên cứu cân bằng nước, sinh thái vi sinh vật, dự báo bệnh thực vật, hô hấp đất, thủy văn và giám sát sức khỏe đất. Tìm hiểu thêm về hàm lượng nước thể tích tại đây .
Thế năng nước
Nếu bạn cần hiểu về lượng nước cây trồng có sẵn , tình trạng thiếu nước ở cây trồng. Hoặc sự vận động của nước (nước có di chuyển hay không và di chuyển đến đâu), ngoài cảm biến độ ẩm đất , bạn cần có thêm một cảm biến thế năng nước trong đất . Thế năng nước là thước đo trạng thái năng lượng của nước trong đất. Hay nói cách khác, độ liên kết chặt chẽ của nước với bề mặt đất.
Sức căng này quyết định liệu nước có sẵn để rễ cây hấp thụ hay không và cung cấp một phạm vi cho biết liệu nước có sẵn cho sự phát triển của cây hay không. Ngoài ra, nước luôn di chuyển từ nơi có thế năng nước cao đến nơi có thế năng nước thấp. Do đó các nhà nghiên cứu có thể sử dụng thế năng nước để hiểu và dự đoán động lực của sự vận động của nước.
Tìm hiểu thêm về thế năng nước tại đây .
Hình 2. Ví dụ về độ dốc thế năng nước trong một hệ thống. Đất có thế năng -0,3 MPa và rễ cây có thế năng âm hơn một chút ở mức -0,5 MPa. Điều này có nghĩa là rễ cây sẽ hút nước từ đất lên. Sau đó, nước sẽ di chuyển lên qua mạch gỗ và thoát ra ngoài qua lá. Và khí quyển, ở mức -100 MPa, là yếu tố tạo ra độ dốc này.
Hiểu rõ loại đất và kết cấu đất của bạn.
Trong đất, các khoảng trống (lỗ rỗng) giữa các hạt đất có thể được hiểu một cách đơn giản như một hệ thống các ống mao dẫn. Với đường kính được xác định bởi kích thước của các hạt liên quan và sự sắp xếp không gian của chúng. Kích thước của các ống này càng nhỏ, nước càng được giữ chặt hơn do sự liên kết bề mặt.
Đất sét giữ nước chặt hơn cát ở cùng hàm lượng nước vì đất sét có các lỗ rỗng nhỏ hơn và do đó có diện tích bề mặt lớn hơn để nước liên kết. Nhưng ngay cả cát cuối cùng cũng có thể khô đến mức chỉ còn một lớp màng nước mỏng trên bề mặt. Và nước sẽ bị giữ chặt hơn.
Về nguyên tắc, nước càng gần bề mặt thì khả năng liên kết càng cao. Vì nước liên kết lỏng lẻo trong đất cát, lượng nước sẽ cạn kiệt và được bổ sung nhanh chóng. Đất sét giữ nước rất chặt nên sự di chuyển của nước diễn ra chậm. Tuy nhiên, vẫn có nước sẵn có.
Lưu ý : Sử dụng máy phân tích kết cấu đất PARIO để tự động xác định loại và kết cấu đất.
Hình 3. Tam giác kết cấu đất
Hai phép đo tốt hơn một phép đo.
Trong mọi loại đất và kết cấu đất. Cảm biến độ ẩm đất đều hiệu quả trong việc đo lường tỷ lệ nước. Việc đo lường kép—sử dụng cả hai loại cảm biến đất: cảm biến thế năng nước kết hợp với cảm biến độ ẩm đất—cung cấp cho các nhà nghiên cứu bức tranh toàn diện về độ ẩm đất và hiệu quả hơn nhiều trong việc xác định thời điểm và lượng nước cần tưới. Dữ liệu về hàm lượng nước cho thấy những thay đổi nhỏ do sự hấp thụ nước hàng ngày và cũng cho biết lượng nước cần tưới để duy trì vùng rễ ở mức tối ưu. Dữ liệu về thế năng nước xác định mức tối ưu đó cho một loại đất và kết cấu đất cụ thể. Đọc thêm về cách thức hoạt động này tại đây .
Hình 4. Dữ liệu về hàm lượng nước và thế năng nước của cỏ sân vườn. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng phép đo kép để quan sát xem hàm lượng nước giảm ở đâu và ở tỷ lệ phần trăm nào cây bắt đầu bị căng thẳng. Cũng có thể nhận biết khi đất có quá nhiều nước: hàm lượng nước cao hơn mức mà các cảm biến thế năng nước bắt đầu cảm nhận được sự căng thẳng của cây.
Sử dụng thông tin này, các
Sử dụng thông tin này. Các nhà nghiên cứu có thể xác định phạm vi tối ưu cho cỏ sân vườn ở mức hàm lượng nước thể tích từ 12% đến 17%. Bất cứ mức nào thấp hơn hoặc cao hơn phạm vi đó đều là quá ít hoặc quá nhiều nước.
Nắm bắt toàn cảnh với đường cong giải phóng độ ẩm
Việc đo đồng thời cả hàm lượng nước và thế năng nước cũng cho phép tạo ra các đường cong giải phóng độ ẩm đất tại chỗ (hoặc đường cong đặc tính nước trong đất ) như hình dưới đây (Hình 5). Mô tả chi tiết mối quan hệ giữa thế năng nước và hàm lượng nước. Các nhà khoa học và kỹ sư có thể đánh giá các đường cong này trong phòng thí nghiệm hoặc ngoài thực địa và hiểu được nhiều điều về đất. Chẳng hạn như độ dẫn thủy lực và tổng lượng nước sẵn có. Tìm hiểu thêm về các đường cong giải phóng độ ẩm đất tại đây .
Hình 5. Đường cong giải phóng độ ẩm của đất trồng cỏ (màu đen). Các màu khác là ví dụ về đường cong giải phóng độ ẩm cho các loại đất khác nhau.
CHỌN CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT PHÙ HỢP
Tuổi thọ rất quan trọng
Điều quan trọng đối với các nhà nghiên cứu là phải biết thời gian thí nghiệm sẽ kéo dài bao lâu để họ có thể chọn cảm biến độ ẩm đất phù hợp với kỳ vọng.
Cảm biến độ ẩm đất METER 10HS và EC-5 sử dụng công nghệ đúc khuôn. Có tuổi thọ khoảng 3 đến 5 năm trong điều kiện sử dụng thông thường (ít hơn trong điều kiện ấm/ẩm ướt). Các cảm biến đất TEROS 11 , TEROS 12 , TEROS 10 và TEROS 54 được thiết kế chắc chắn hơn. Có tuổi thọ gấp đôi so với các cảm biến tiêu chuẩn nhờ chất độn polyurethane (epoxy) được nâng cấp.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy các cảm biến này có thể hoạt động hơn 10 năm trước khi nước xâm nhập vào bảng mạch. Nếu môi trường nghiên cứu là vùng nhiệt đới – ấm áp và thường xuyên ẩm ướt – hãy luôn chọn cảm biến có tuổi thọ cao.
Loại cảm biến nào dùng cho mục đích gì?
Cảm biến độ ẩm đất ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Tuy nhiên, nếu bạn lắp đặt ở độ sâu nông hoặc nơi tiếp xúc trực tiếp với môi trường. Yếu tố nhiệt độ vẫn cần được lưu ý.
Để giải quyết vấn đề này, các dòng cảm biến TEROS 11. TEROS 12 và đầu dò TEROS 54 đã được tích hợp sẵn điện trở nhiệt. Nhờ đó, thiết bị có thể đo đồng thời cả nhiệt độ và độ ẩm đất.
Tính năng này giúp bạn tiết kiệm chi phí vì không cần lắp thêm cảm biến nhiệt độ riêng lẻ. Đặc biệt, đầu dò TEROS 54 hỗ trợ đo ở nhiều độ sâu khác nhau theo cơ chế “cắm và chạy”. Giải pháp này giúp bạn thu thập được nhiều dữ liệu hơn trên mỗi cổng ghi.
Nếu cần đo thêm độ dẫn điện tổng thể (EC) bên cạnh độ ẩm. TEROS 12 sẽ là lựa chọn phù hợp nhất.
Thiết bị này giúp theo dõi chính xác hàm lượng muối và phân bón có trong đất. Lưu ý, bạn cần đảm bảo các điện cực bằng thép không gỉ của cảm biến tiếp xúc tốt với giá thể để kết quả đo đạt độ chính xác cao nhất.
Nếu mục tiêu của bạn chỉ là đo độ ẩm đất, TEROS 10 sẽ là lựa chọn hàng đầu.
Nhiều nhà khoa học ưa chuộng
Nhiều nhà khoa học ưa chuộng thiết bị này vì giá cả phải chăng. Dễ lắp đặt và có độ tin cậy cao. Đây là giải pháp hoàn hảo cho các dự án lớn cần triển khai số lượng lớn cảm biến.
Đối với các loại đất khó canh tác như đất cứng. Nhiều đá hoặc đất trồng chậu, bạn nên ưu tiên dòng cảm biến TEROS. Thiết kế của chúng giúp duy trì khả năng tiếp xúc tốt với đất. Đồng thời, thiết bị cũng bù đắp được các khoảng trống không khí trong cấu trúc đất hoặc chất nền.
Tất cả dòng cảm biến độ ẩm đất này đều tương thích hoàn toàn với các bộ ghi dữ liệu. Ngoài ra, chúng cũng dễ dàng tích hợp với thiết bị ghi của bên thứ ba qua giao thức SDI-12.
Để thu thập dữ liệu từ xa một cách tiện lợi. Bạn có thể kết hợp sử dụng bộ ghi ZL6. Trong trường hợp không có kết nối mạng. Việc tải dữ liệu xuống thủ công vẫn được thực hiện rất dễ dàng.
(Theo trang https://metergroup.com/)