Các cảm biến độ ẩm đất chính xác và giá rẻ khiến cho việc đo hàm lượng nước thể tích trong đất (VWC) trở thành một phương pháp đo lường phổ biến. Nhưng nó có thể không phải là phương pháp phù hợp cho mọi ứng dụng.
Các cảm biến độ ẩm đất chính xác và giá rẻ khiến phép đo hàm lượng nước thể tích trong đất (VWC) trở nên phổ biến. Nhưng nó có thể không phải là phép đo phù hợp cho mọi ứng dụng. Thế năng nước (hay lực hút của đất), đo trạng thái năng lượng của nước trong đất. Giải thích rõ hơn về khả năng cung cấp nước. Liệu nước có di chuyển hay không và nó sẽ đi đến đâu.
Các biến số cường độ không thay đổi theo kích thước hoặc tình huống.
Thế năng nước là năng lượng cần thiết, tính trên mỗi đơn vị thể tích nước. Để vận chuyển một lượng nước vô cùng nhỏ từ mẫu đến một bể nước tinh khiết tự do làm chuẩn. Thế năng nước thường được so sánh với nhiệt độ. Cả hai đều được coi là các biến số “cường độ” mô tả cường độ hoặc chất lượng của vật chất hoặc năng lượng. Ví dụ, trạng thái nhiệt của một chất có thể được mô tả bằng cả hàm lượng nhiệt và nhiệt độ. Nhiệt độ là một cách rõ ràng để xác định cường độ thoải mái ở con người.
Lượng nhiệt không quyết định sự thoải mái vì lượng nhiệt ở một mức độ thoải mái nhất định sẽ cao hơn trong phòng lớn và thấp hơn trong phòng nhỏ. Chỉ có phép đo nhiệt độ mới xác định sự thoải mái mà không có bất kỳ biến số nào khác ảnh hưởng đến phương trình.
Xem thêm: Thiết bị đo độ ẩm đất
Hàm lượng nước không dự đoán được cách nước di chuyển
Tương tự như hàm lượng nhiệt. Hàm lượng nước là một đại lượng. Nó là một biến số mở rộng. Nó thay đổi theo kích thước và hoàn cảnh. Hãy xem xét các nghịch lý sau:
- Đất có hàm lượng nước thể tích tương đối thấp vẫn có thể chứa nhiều nước cần thiết cho cây trồng. Trong khi đất có hàm lượng nước cao lại hầu như không có nước.
- Lực hấp dẫn kéo nước xuống theo chiều sâu của đất. Nhưng nước lại di chuyển lên từ mạch nước ngầm.
- Hai mảnh đất liền kề ở trạng thái cân bằng có thể có hàm lượng nước khác nhau đáng kể.
Trong những trường hợp này và nhiều trường hợp khác. Dữ liệu về hàm lượng nước gây nhầm lẫn vì chúng không dự đoán được cách nước di chuyển.
Thế năng nước đo lường trạng thái năng lượng của nước và do đó giải thích được những hiện thực về sự di chuyển của nước mà nếu không sẽ khó hiểu. Giống như nhiệt độ, thế năng nước xác định mức độ thoải mái của cây trồng. Tương tự như phép so sánh kích thước phòng với nhiệt độ. Nếu biết thế năng nước. Có thể dự đoán liệu cây trồng sẽ phát triển tốt hay bị căng thẳng trong bất kỳ môi trường nào.
Hãy tìm hiểu thêm về các biến số cường độ cao so với các biến số cường độ thấp trong bài thuyết trình ngắn này của tiến sĩ Colin Campbell. Chuyên gia vật lý về đất.
Thế năng nước quyết định mức độ thoải mái của cây trồng.
Hàm lượng nước không phải là chỉ số cho thấy “sự thoải mái” của cây trồng vì loại đất mới là yếu tố quan trọng. Đất, đất sét, cát, đất trồng chậu và các loại giá thể khác đều giữ nước khác nhau. Hãy tưởng tượng một loại cát có hàm lượng nước 30%. Do diện tích bề mặt nhỏ. Cát sẽ quá ẩm ướt cho sự phát triển tối ưu của cây. Đe dọa đến sự thông khí cho rễ và gần như bị bão hòa. Bây giờ hãy xem xét một loại đất sét mịn với cùng hàm lượng nước 30%. Đất sét có thể chỉ trông ẩm nhưng lại không đủ “thoải mái” tối ưu cho cây trồng vì bề mặt đất sét giữ nước và làm giảm khả năng hấp thụ nước của cây.
Hình 1. Đường cong giải phóng độ ẩm của hai loại đất khác nhau minh họa ảnh hưởng của diện tích bề mặt. Cát chứa 10% nước có thế năng ma trận cao. Và nước dễ dàng được sinh vật và thực vật hấp thụ. Đất thịt pha cát chứa 10% nước có thế năng ma trận thấp hơn nhiều. Và nước ít được hấp thụ hơn đáng kể.
Các phép đo thế năng nước cho thấy rõ lượng nước sẵn có cho cây trồng. Và không giống như hàm lượng nước, có một thang đo tham chiếu dễ dàng – mức tối ưu cho cây trồng nằm trong khoảng từ -2 đến 5 kPa. Ở phía rất ẩm ướt, đến khoảng -100 kPa, ở phía khô hơn của vùng tối ưu.
Dưới mức đó, cây sẽ bị thiếu nước, và trên -1000 kPa, chúng bắt đầu bị ảnh hưởng.
Dưới mức đó, cây sẽ bị thiếu nước, và trên -1000 kPa, chúng bắt đầu bị ảnh hưởng. Tùy thuộc vào loại cây. Thế năng nước dưới -1000 đến -2000 kPa sẽ gây héo rũ vĩnh viễn.
Bảng 1 minh họa thang đo tham khảo dễ hiểu cho một số loại cây trồng. Cây sẽ không bị căng thẳng và cho năng suất cao hơn khi được giữ trong phạm vi độ ẩm lý tưởng này.
Bảng 1. Thang tham chiếu thế năng nước đơn giản cho một số loại cây trồng (nguồn: Taylor. Sterling A. và Gaylen L. Ashcroft. Địa chất học đất. Vật lý của đất được tưới tiêu và không được tưới tiêu. 1072). Cây trồng sẽ không bị căng thẳng và cho năng suất cao hơn khi được giữ trong vùng thế năng nước thoải mái của chúng.
Hầu hết các ứng dụng đều yêu cầu cả thế năng nước và hàm lượng nước.
Mặc dù thế năng nước là chỉ số tốt hơn về lượng nước sẵn có cho cây trồng so với hàm lượng nước. Nhưng trong hầu hết các trường hợp. Việc sử dụng cả cảm biến thế năng nước và cảm biến độ ẩm đất đều hữu ích . Việc đo cường độ thế năng nước không trực tiếp chuyển đổi thành lượng nước được lưu trữ hoặc cần thiết. Thông tin về hàm lượng nước cũng cần thiết trong các ứng dụng như quản lý tưới tiêu và nghiên cứu cân bằng nước.
(Theo trang https://metergroup.com/)