Víztartalom érzékelők a talajban

Ami nélkül ez nem képzelhető el, a talaj víztatalmának műszeres érzékelése. Erről lesz szó az eheti cikkben.

Tenziométer

Elég régóta, széles körben használt eszközök a tenziométerek. Ezek lelke egy porózus, kerámiafalú, vízzel teli cső, amely a talaj szívóerejét (tenzióját) méri, vagyis azt az erőt, amivel a talaj a vizet visszatartja. Ez azonos azzal, amit a növények gyökereinek ki kell fejteniük ahhoz, hogy a vizet a talajból felvegyék.

Ahogy szárad a talaj, kiszívja a vizet a tenziométerből, és annak belsejében növekszik a nyomás. A tenziométer belsejében történő nyomásváltozást a hagyományos eszközökön számlap és mutató jelzi, a digitális leolvasásúak kapcsolhatók az informatikai hálózatunkhoz, így azok használhatók automata öntözésirányítás vezérlésére is. Vízzel rendszeresen után kell tölteni.

A talaj sótartalmától nem függ a mérési eredmény, de egyes típusait a talajhoz kell kalibrálni. A víztartalom miatt fagyérzékenyek, télire nem maradhatnak kint. Hátrányként említik még, hogy eléggé nehézkes a beüzemelésük.

Elektromos ellenállás mérésén alapuló érzékelő

Ez a műszer az elektromos ellenállást méri két, gipsszel vagy kerámiával elválasztott elektróda között. Az ellenállás növekszik, ahogy szárad ki a talaj. Kevés energiát igényel és olcsó, de a mérési eredményt a sótartalom befolyásolja, ezért kalibrálni kell. Szélsőséges víztartalomnál (túl száraz vagy túl nedves talaj) nem pontos. Telepítése szakértelmet igényel.

Rádióhullámokkal működő talajnedvesség érzékelő

Egy fejlesztés alatt álló, új módszerről van szó. Lényege, hogy olyan egységeket helyeznek el a talajban, amelyek folyamatosan gyenge rádióhullámokat bocsátanak ki, és az ültetvényben egy járműre szerelt, vagy kézben tartott érzékelő, a rádióhullámok terjedési sebességéből következtet a talaj víztartalmára.

A rendszer finomhangolása és kalibrálása most van folyamatban, de az újítást nagy érdeklődés kíséri egyszerűsége és olcsósága miatt. A cipősdoboz méretű jeladót és a föld feletti érzékelőt is egy-egy AA elem táplálja. Ha sikerül megfelelő pontosságot elérni az új rendszerrel, akkor széles körben elterjedhet, és bekerülhet a „precíziós” gazdálkodás eszköztárába.

Időtartomány reflektometrikus érzékelő (TDR)

A TDR (time domain reflectometry) alapelve, hogy a talaj víztartalma befolyásolja az elektromágneses jel terjedési sebességét és az elektromos kapacitást. A talajban egymástól meghatározott távolságra elhelyezett érzékelők között méri az elektromágneses jel terjedési sebességét, és ebből következtethetünk a talaj víztartalmára.

A talajvíz sótartalma befolyásolja a mérési eredményt ezért kalibrálni kell. A digitális jeleket számítógépbe továbbítva kifinomult algoritmusokat igényel azok értelmezéséhez. A pontos méréshez precíz telepítésre van szükség. Több érzékelővel egy vezérlő egység nagy terület öntözésének automatizálását teszi lehetővé. Energiaigénye viszonylag nagy a többi módszerhez viszonyítva.

Hőkapacitás érzékelő

Az érzékelő porózus kerámia anyagot tartalmaz, amely felszívja a vizet és egyensúlyba kerül a környezeti víztartalommal. A hőmennyiség, amivel a kerámia anyagot fel lehet melegíteni arányos a víztartalommal.

A sótartalom nem befolyásolja az eredményt és széles mérési tartományt biztosít. Költséges és energiaigényes módszer, folyamatos, hosszútávú mérésre nem alkalmas. Használatához kifinomult elektronikus vezérlőegység szükséges.

Neutronszonda érzékelő

A műszer kis mennységű radioaktív anyagot tartalmaz, és neutronokat bocsát ki a vizsgálandó talajba. A víz lelassítja a neutronokat, a „lassú” neutronok mennyisége a víztartalommal arányos. Pontos mérést biztosít, a sótartalom és a hőmérséklet nem befolyásolja a mérési eredményt.

Költséges műszer, telepítése körülményes, és a sugárveszély miatt szigorú munkavédelmi szabályok betartása szükséges. Folyamatos mérésre és öntözésvezérlésre nem alkalmas, de esetenként nagyon pontosan meg lehet vele határozni a talaj víztartalmát.

Kalibráció szükséges!

Amint a fentiekből kiderült ezek a műszerek nem közvetlenül a talaj víztartalmát mérik. Fizikai paramétereket mérnek (nyomást, elektromos ellenállást stb.) és ezek alapján tudunk következtetni a víztartalomra. Itt meg kell jegyezni, hogy a talaj víztartalmát is alapvetően kétféleképpen értelmezhetjük, meghatározhatjuk a víz térfogati-, vagy tömegarányát a talajban.

Laboratóriumban például a bevitt minták alapján kiszárítással tudjuk megmérni, hogy a talajmintában mennyi víz van. Az automata öntözésvezérléshez viszont olyan módszer kell, ami folyamatosan követi a talaj víztartamának változását, és ezért használjuk ezeket a műszereket. Nagyon fontos viszont, hogy a hagyományos mérési módszerekkel meghatározott talajnedvességi értékek alapján kalibráljuk ezeket.

Szabadföldi vízkapacitás

Az a cél, hogy a növényeink gyökérzónájában mindig a szabadföldi vízkapacitásnak megfelelő vagy attól kicsit kevesebb víztartalom legyen, vízhiány stressz ne akadályozza a fejlődésüket, de ne is pocsékoljuk a vizet.

A szabadföldi vízkapacitás ugyanis az az érték, amit az adott talaj a gravitáció ellenében meg tud tartani, az e fölötti mennyiség leszivárog a mélyebb talajrétegekbe, esetleg a tápanyagok káros kimosódását is okozva.

Milyen talajunk van?

Máris ott tartunk, hogy pontosan ismernünk kell a talajunkat is, hiszen a különböző kötöttségű talajok vízmegtartó és a gyökerek számára vízszolgáltató képessége nagyon eltérő. A talajunk fizikai jellemzőinek ismeretében szakkönyvekben, szakmai platformokon található segédanyagok alapján kell beállítanunk a rendszert a kívánt cél elérése érdekében.

Ezek mutatják meg, hogy a talajunkban az adott műszer mely értéke jelzi, hogy kritikusan alacsony szintre csökkent a víztartalom, és mely értékek jelzik azt, hogy a talaj víztartalma elérte a szabadföldi vízkapacitást.

Innováció

A ”precíziós” és a „hagyományos” talajnedvesség mérő szenzorok fejlesztése egyaránt zajlik, annak érdekében, hogy olcsóbbak és jobban használhatók legyenek. A fejlesztők és forgalmazók között tehát verseny van, amiből remélhetőleg a felhasználók profitálnak majd.

^{A kép a szerző felvétele.}