واسنجی حسگر رطوبتی تدفینی ساخت داخل کشور برای دستگاه‌ TDR در بافت‌های مختلف خاک

نویسندگان

1 مربی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران.

2 استادیار مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران.

3 مربی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.

چکیده

اندازه‌گیری رطوبت خاک به روش بازتاب زمانی امواج4 (TDR) یک روش غیرمستقیم، بی‌خطر و سریع است که بر اساس ثابت دی‌الکتریک خاک عمل می‌نماید. این روش برای اکثر خاک‌های دارای شرایط معمولی و متعارف نتایج قابل قبولی می‌دهد، اما نتایج این روش برای خاک‌های با شرایط نامتعارف ازجمله شوری و ماده آلی زیاد با خطا همراه می‌باشد. را‌ه‌حل این مشکل، واسنجی نتایج است تا بتوان با دقت بالا، رطوبت خاک‌های با شرایط نامتعارف را برآورد نمود. هدف از این پژوهش واسنجی حسگر تدفینی مورداستفاده در روش TDR می‌باشد که به‌منظور افزایش دقت برآورد رطوبت بافت‌های مختلف خاک‌ متفاوت صورت می‌گیرد. در این پژوهش سه نوع خاک با بافت‌های سنگین، متوسط و سبک ‌‌آزمایش گردیده که به ترتیب از اراضی جنگلی، زراعی و مرتعی استان آذربایجان‌شرقی تهیه شدند. تغییرات رطوبت خاک‌ها از حالت اشباع تا هواخشک به روش TDR و وزنی به‌طور همزمان اندازه‌گیری شد. از رطوبت وزنی به‌عنوان رطوبت واقعی استفاده شد. سپس معادلات واسنجی خطی و چندجمله‌ای مناسب که رطوبت واقعی را بر اساس ثابت دی‌الکتریک و رطوبت اندازه‌گیری شده به روش TDR محاسبه می‌نماید، برای بافت‌های مختلف خاک ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calibration of Buriable Soil Moisture Sensors Made Inside the Country for TDR System in Different Soil Textures

نویسندگان [English]

  • Davood Niknezhad 1
  • Ali Kalantari 2
  • Kourosh Kammali 3
1 Instructor, Research and Education Center for Agricultural and Natural Resources of East Azarbaijan, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Iran.
2 Assistant professor, Research and Education Center for Agricultural and Natural Resources of East Azarbaijan, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Iran.
3 Instructor, Research and Education Center for Agricultural and Natural Resources of Gilan, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Iran.
چکیده [English]

Measuring soil moisture by time domain reflectometry (TDR) is an indirect, safe and fast method, which is on the basis of the dielectric constant of the soil. Applying TDR has an adequate result for most soil conditions, but for atypical conditions such as salinity and high organic matter soils associated with the error. The solution is to perform high-precision calibration to be all situations to estimate the soil moisture. The aim of this study was calibrated burial sensor used in order to increase the accuracy of TDR soil moisture of different textures, which is simulated in the IRAN. In this study, three types of soil texture viz. heavy, medium and light soil were tested in the order of forest lands, crops and rangeland at east Azarbaijan, IRAN. The soil moisture variations were measured by TDR and gravitational methods. Several linear and nonlinear models were developed to model of soil moisture as a function of dielectric constant and measured moisture. Then, a few calibrated appropriate linear and polynomial equations were presented for different soil texture that calculate the actual moisture based on the dielectric constant and the measured moisture measured by the TDR method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Buriable sensors
  • Dielectric Constant
  • Equation
  • soil moisture
  • Time domain reflectometry
روغنی، م.، امام‌جمعه، س. ر.، و کمالی، ک. 1390. امکان‌سنجی ساخت حسگرهای تدفینی دستگاه TDR و ارزیابی عملکرد آن‌ها در اندازه‌گیری رطوبت خاک. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال پنجم، شماره 17.
کشاورز، م.، ناظمی، ا. م.، صدرالدینی، س. ع. ا.، نیشابوری، م. ر.، ناصری، ا.، و فاخری‌فرد، ا. 1392. تأثیر بافت خاک بر دقت روش انعکاس سنجی حوزه زمانی در برآورد رطوبت خاک. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. سال سوم. شماره 11.
کمالی، ک.، و مهدیان، م. ح. 1388. بررسی ساخت حساسه‌های تدفینی دستگاه رطوبت‌سنج  TDR و ارزیابی عملکرد آن‌ها در برآورد رطوبت خاک. مجله مهندسی و مدیریت آبخیز. جلد 1. شماره 2.
نامدار خجسته، د.، شرفا، م.، اسکندری، ذ.، و فاضلی سنگانی، م. 1390. تأثیر میزان رس و شوری خاک در رطوبت حجمی اندازه‌گیری شده با انعکاس سنج زمانی. مجله پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب). الف. جلد 25. شماره 2.
مزیدی، م.، معروف پور، ع. 1392. بررسی اثر ماده آلی خاک بر روی کالیبراسیون TDR برای اندازه‌گیری رطوبت. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. ب. جلد 27. شماره 4.
Curtis, J.O. 2001. Moisture effects on the dielectric properties of soils. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(1): 125-128.
Dobson, M.C., Ulaby, F.T., Hallikainen, M.T., and El-Rayes M.A. 1985. Microwave dielectric behaviour of wet soil. Part II: Dielectric mixing models. Institution of Electrical and Electronic Engineers Transactions on Geosciexce and Remote Sensing, 23: 35-46.
Gong, Y.Q., and sun, Z. 2003. The effects of soil bulk density, clay content and temperature on soil water content measurement using time-domain reflectometry. Hydrol.Process, 17: 3601-3614.
Hilhorst, M.A., Dirksen, C., Kampers, F.W.H., and Feddes, RA., 2001. Dielectric relaxation of bound water versus soil matric pressure. Soil Sci. Soc. Am. J., 65: 311-314.
Jacobsen, O.J., and Schjonning, P. 1993. A laboratory calibration of time domain reflectometry for soil water measurement including effects of bulk density and texture. Journal of Hydrology, 5: 147-157.
Kaiser, D.R.D., Reinert, J., Reichert J.M., and Minella, J.P.G. 2010. Dielectric constant obtained from TDR and volumetric moisture of soils in southern Brazil. R. Bras. Ci. Solo., 34: 649-658.
Lane, P.N.J., Mackenzie, D.H., Nadler, A.D. 2001. Field and laboratory calibration and test of TDR and capacitance techniques for indirect measurement of soil water content. Australian Journal of Soil Research, 39: 1371-1386
Ledieu, L., De Ridder, P., De Clerck, P., and Dautrebande, S. 1986. A Method of Measuring Soil Moisture by Time-Domain Reflectometry. J. Hydrology, 88: 319-328.
 Liaghat, A.M., Bonnel, R.B., and Broughton, S. 1998. Effect of Clay Consent and Bulk Electrical Conductivity on TDR Measurement of Water Content in the Soil. Journal of ICIID, 47: 37-44.
Nadler, W., Dasberg, S., and Lapid, I., 1991. Time Domain Reflectomrtry Measurements of Water Content and Electrical Conductivity of Layered Soil Columns. Soil Sci. Soc. Am. J., 55: 938-943.
 Oleszczuk, R., Brandyk, T., Gnatowski, T., and Szatylowicz, J., 2004. Calibration of TDR for moisture determination in peat deposits. International Agrophysics Journal, 18:145-151.
Or, D., and Wraith, J.M. 1999. Temperature effects on soil bulk dielectric permittivity measured by time domain reflectometry: a physical model. Resources Research, 35: 371-833.
 Roth, C., Malicki, M., and Plagge, R. 1992. Empirical evaluation of the relationship between soil dielectric constant and volumetric water content as the basis for calibrating soil moisture measurements by TDR. Journal of Soil Science, 43: 1-13.
 Roth, K., Schulin, R., Fluhler, H., and Attinger, W. 1990. Calibration of TDR for water content measurement using a composite dielectric approach. Water Resour Res., 26(10): 2267-2273.
Shang, J.Q. 1994. Quantitative determination of Potential Distribution in Stern-Gouy Double layer Model. Can. Geotech. J., 31: 624-636.
 Siosemardh, M., Byzedi, M., and Siosemardh, A. 2014. The studding of Accuracy of Soil Moisture Measurement by Time Domain Reflectometry (TDR). Journal of Applied Science and Agriculture, 9(2): 519-523.
Souza, C.F., Matsura, E.E., Testezlaf, R. 2001. Application of the TDR Technique Tropical Soil, Second International Symosium Workshop on Time Domain Reflectometry for Innovative Geotechnical Application. 273-280.
Sun, Z.J., Young, G.D., McFarlane, R., Chambers, B.M. 2000. The effect of soil electrical conductivity on moisture determination using time domain- reflectometry in sandy soil. Canadian Journal of Soil Science, 80(1): 13-22.
Topp, G.C., Davis, J.L., and Annan, A.P. 1980. Electromagnetic determination of soil watercontent: Measurment in coaxial transmission lines. Water Resources Research Journal, 16: 574-582.
Zhaoqiang, J., Xiaona L., Tusheng, R., and Chunsheng, H. 2010. Measuring Soil Water Content With Time Domain Reflectometry: An Improved Calibration Considering Soil Bulk Density. Soil Science, 175(10): 469-473.