بخشی از مقاله
رطوبت خاک
"اندازه گیری رطوبت خاک"
در اندازه گیری رطوبت توسط دستگاه نوترون متر لازم است:
در اندازه گیری رطوبت توسط دستگاه نوترون متر لازم است ابتدا دستگاه را واسنجی نمود . البته دستگاهها در کارخانه سازنده واسنجی می شوند ولی بهتر آن خواهد بود که با توجه به نوع خاک منطقه دستگاه را تنظیم نموده و رابطه بین درصد رطوبت و تعداد نبضهای اندازه گیری شده در هر دقیقه را به صورت منحنی یا معادله به دست آورد . برای این منظور در هر اندازه گیری ابتدا تعداد تپ های الکتریکی قرائت شده و سپس از منطقه کره تاثیر نمونه خاک را برداشت کرده و به روش
جرمی رطوبت آن سنجیده می شود . پس از چندین اندازه گیری در رطوبت های مختلف امکان به دست آوردن معادله یا منحنی واسنجی وجود خواهد داشت . منحنی واسنجی
دستگاه نوترون متر غالبا به شکل خط مستقیم می باشد که معادله آن به صورت زیر است . معمولا قرائت استاندارد در همان محل اندازه گیری و در وضعیتی که میله نوترون متر هنوز از داخل محفظه خود خارج نشده است به دست می آید . بدین ترتیب که با روشن کردن دستگاه و انجام شمارش در همان دوره زمانی استاندارد یک دقیقه صورت گرفته و عدد به دست آمده به عنوان شمارش استاندارد در نظر گرفته می شود . توصیه می شود قرائت استاندارد
، یک بار قبل از آزمایش و بار دیگر پس از آزمایش تعیین و میانگین آنها در محاسبات لحاظ شود . پس از به دست آوردن قرائت استاندارد میله از داخل دستگاه بیرون آورده شده و در داخل خاک در موقعیت مورد نظر ، شمارش نوترونی صورت می گیرد ... با توجه به آنچه گفته شد ملاحظه می شود که دستگاه نوترون متر از نظر سرعت کار بر سایر روشها ارجحیت دارد ولی نباید از نظر دور داشت که گران بودن دستگاه خطرات احتمالی ناشی از نشت تابشهای رادیواکتیو از معایبی است که بر این روش گرفته می شود . از نظر حفاظتی میله دستگاه که چشمه رادیواکتیو در آن قرار دارد در وضعیت معمولی در داخل محفظه پر از پارافین قرار می گیرد و لذا
خطرات نشت تابش از آن بسیار اندک است . البته این امر خود باعث
سنگینی دستگاه می شود که یکی دیگر از معایب آن به شمار می رود . دستگاه تابش گاما : یکی دیگر از روشهای تابشی برای تعیین رطوبت خاک استفاده از دستگاههایی است که تابش گاما را به داخل خاک گسیل می دهد . اگر نمونه ای از خاک را انتخاب و از یک طرف تابش گاما وارد آن کنیم ، خاک باعث می شود که از شدت تابش کاسته شود . اگر در طرف دیگر نمونه شدت تابش را اندازه گیری کنیم ملاحظه خواهد شد که از مقدار آن کاسته شده است . کاهش شدت تابش بستگی به دانسیته و رطوبت خاک و فاصله ای دارد که تابش در خاک طی می کند دارد و اگر دانسیته خاک ثابت باقی بماند می توان گفت که تغییرات شدت تابش بستگی به رطوبت خاک دارد . از مزایای روش رطوبت سنجی با تابش گاما این است که بر خلاف روش نوترونی که در آن متوسط رطوبت خاک در حجم کره ای به شعاع تقریبی 20 سانتی متر اندازه گیری می شد ، با این روش می توان رطوبت را در هر مقطعی از خاک تعیین کرد . البته این روش بیشتر در کارهای تحقیقاتی استفاده شده و کاربرد آن در کارهای صحرایی کم است. در روش رطوبت سنجی گاما معمولا از یک چشمه رادیواکتیو 25 میلی کوری سزیوم 137 استفاده حفظه سربی قرار گرفته است تا در حالت عادی خطرات ناشی از آن به حداقل برسد . پس از آنکه تابشهای تولید شده توسط چشمه از داخل خاک عبور کرد در طرف دیگر به وسیله حساس تابشهای مستهلک شده را دریافت و ثبت می نماید .
بلوک گچی - یکی دیگر از روشهای ساده برای اندازه گیری رطوبت خاک:
بلوک گچی : یکی دیگر از روشهای ساده برای اندازه گیری رطوبت خاک استفاده از قالب یا بلوکهای گچی است که به نام بلوکهای مقاومت نیز معروفند . برای ساختن بلوک گچی قالب مکعبی شکل به ابعاد 5/1*3*4 سانتی متر را تهیه کنید ، سپس دو قطعه تور سیمی از فولاد ضد زنگ به ابعاد 2*1 سانتی متر انتخاب کرده و به هر کدام یک سیم را لحیم کنید . این صفحات را که الکترود می نامیم به فاصله کمی از هم به طور موازی در داخل قالب قرار دهید و با قاب یا بست پلاستیک آنها را محکم کنید . پس از آماده شدن قالب و الکترودها گچ دندان پزشکی را به نسبت 1 به 1 با آب مقطر مخلوط کرده و خوب به هم زده و آن را یک دفعه اما به آرامی داخل قالب بریزد . با ضربه زدن به قالب سعی کنید هوای محبوس شده را خارج کنید . پس از آن گچ به اندازه کافی سفت شده و می توان آن را از قالب خارج کرد . بلوکها را حداقل به مدت یک شبانه روز در سایه خشک کنید آنگاه آنها را داخل آب قرار دهید تا به مدت 5/0 ساعت اشباع شوند و در همین وضعیت مقاومت دو سر الکترود را با دستگاه مقاومت سنج اندازه گیری کنید ، اگر عدد قرائت شده در بعضی از بلوکها از 5 درصد متوسط قرائت ها تجاوز کرد از آنها استفاده نکنید . بلوکهای آماده شده را داخل خاک گلدان قرار داده و پس از آبیاری مقاومت را در زمانهای مختلف اندازه گیری کرده و همزمان با برداشت نمونه رطوبت خاک را به دست آورید . با
رسم منحنی تغییرات مقاومت بلوک و درصد رطوبت خاک بلوکها واسنجی می شوند . حال اگر این بلوکها را در خاک نصب کنیم کافی است فقط مقاومت را اندازه گیری کرده و از روی این منحنی ها می توان درصد رطوبت خاک را به دست آورد . در هنگام آزمایش بلوکهای گچی پس از آنکه آنها را داخل آب قرار دادید تفاوت قرائت بلوکها نباید از 50 اهم بیشتر باشد . در اینصورت بلوکها یکنواخت نخواهد بود . اگر قرائت بلوکها در داخل آب همگی صفر باشند ایده آل است اما اگر قرائت ها اعدادی تا حدود 400 اهم را نشان دهند باز
هم می توان با اعمال ضریب اصلاحی از آنها استفاده کرد ولی اگر قرائت بلوک در آب بسیار زیاد بود حتما توصیه می شود که از آن استفاده نشود . در حد ظرفیت زراعی باید قرائت بلوک حدود 500 تا 600 و در حد پژمردگی 50000 تا 75000 اهم باشد . البته بلوک گچی باید قادر باشد تا مقاومت 1000000 و 200000 اهم را هم اندازه گیری کند . برای جلوگیری از پلاریزه شدن الکترودها و امکان بروز اشتباه در اندازه گیری رطوبت توصیه می شود از مقاومت سنجهایی استفاده شود که در آنها جریان برق مستقیم باطری به جریان متناوب تبدیل می شود . برای این منظور معمولا مقاومت سنج های 1000 سیکلی به کار برده می شود ، زیرا با انجام این کار از عمل قطبی شدن جلوگیری شده و در اندازه گیریها کمتر اشتباه بروز می کند . مهمترین مزیت بلوکهای گچی علاوه بر سرعت اندازه گیری درجه دقت آنها در رطوبت های کم است . علاوه بر این بلوکها ارزان بوده و می توان تعداد زیادی از آنها را با هزینه کم در داخل خاک نصب کرد . بزرگترین مشکل در بلوکهای گچی حساسیت آنها به شوری محلول خاک است . وجود نمک در آب باعث می شود که هدایت الکتریکی بلوک افزایش یافته و این امر باعث اشتباه در تخمین رطوبت گردد . زیرا اساس اندازه گیری رطوبت با بلوک گچی این است که وقتی یک بلوک خشک در خاک قرار می گیرد به دلیل خشک بودن بلوک هدایت الکتریکی بین دو سر الکترود صفر یا بسیار اندک است . اما چون بلوک از گچ با دانه های ریز درست شده است بلافاصله به لحاظ پتانسیلی با خاک تبادل رطوبت کرده و از این نظر با آن متعادل می شود . جذب آب توسط بلوک باعث افزایش هدایت الکتریکی می شود . حال اگر خاک شور باشد آبی که جذب بلوک می شود حاوی نمک بوده و لذا هدایت الکتریکی بیشتر افزایش می یابد . به طوریکه در دو خاک مشابه با رطوبت یکسان ، اگر یکی شور بود و دیگری شور نباشد ، عدد قرائت شده با بلوک یکسان نخواهد بود . با توجه به نیاز تع
ادل پتانسیلی بین بلوک و خاک لازم است که پس از نصب بلوک به مدت چندین ساعت صبر کرد تا این تعادل برقرار شود . برای این منظور بلوکها قبل از آبیاری در خاک قرار داده می شوند و معمولا در تمام فصل رشد در خاک باقی مانده و فقط سیمهای متصل شده به الکترودها از خاک خارج می باشد که در موقع اندازه گیری به دو سر مقاومت س
نج وصل شوند . گرچه در خاکهای معمولی بلوک می تواند تا 5 سال مورد استفاده واقع شود ولی در خاکهای شور یا آلی و خاکهای مرطوب بیش از یک سال عمر نخواهند کرد . در استفاده از بلوکهای گچی توصیه می شود فاصله آنها از یکدیگر در خاک کمتر از 30 سانتی متر نباشد بلوکها نسبت به درجه حرارت حساس بوده و در هنگام واسنجی آنها باید مساله در نظر گرفته شود .
پیزومتر : برای اندازه گیری پتانسیل فشاری در خاک معمولا از لوله های پیزومتر استفاده می شود . پیزومتر یک لوله ساده است که دو سر آن باز می باشد . اگر یک سر لوله را در خاک و نقطه مورد نظر قرار دهیم در صورت وجود پتانسیل فشاری آب در لوله بالا خواهد آمد . ارتفاعی که آب در لوله بالا می آید برابر پتانسیل فشاری در آن نقطه است
عیار رطوبت خاک عبارتست از نسب وزن آب موجود توده خاک به وزن اجزاء جامد آن. وزن اجزاء جامد /وزن آب توده خاک W = عیار رطوبت خاک در عمل برای تعیین وزن آب ،
وزن معینی از خاک مرطوب را در گرمخانه با دمای ثابت 105 درجه سانتی گراد قرار می دهند. کاهش وزن خاک خشک شده وزن آب موجود در توده خاک را نتیجه میدهد. وزن خاک خشک شده بعنوان وزن ذرات جامد خاک بکار برده میشود. عیار رطو
بت خاک بصورت درصد نشان داده میشود.
در بسیاری از خاکها درصد رطوبت طبیعی یکی از خواص فیزیکی مهم است که رفتار خاک را در مقایسه با حدود اتربرگ بیان می کند و بیشتر به صورت حجمی بکار میرود. در خاکهای ریز دانه (چسبنده) پایداری و مقاومت خاک بستگی به درصد رطوبت آن دارد.
در این حالت رطوبت طبیعی خاک با نشانه های حد روا
اشتباهات معمول:
1- استفاده از ترازوی کالیبره نشده یا بد کالیبره شده.
2- از دست رفتن خاک بین توزین اولیه و ثانویه.
3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از توزین اولیه.
4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشک کردن و قبل از توزین ثانویه.
5- دمای نامناسب آون، نمونه خیلی کوچک یا وزن غلط ظرف.
6- خارج نمودن نمونه از آون قبل از دستیابی به وزن خشک ثابت.
7- توزین نمونه هنگامیکه هنوز داغ است (برای ترازوهای حساس به دما).
اندازه گیری رطوبت خاک :
اندازه گیری رطوبت ذخیره شده در خاک و نیز ظرفیتی که خاک برای ذخیره آب دارد در مناطق مرطوب و خشک حائز اهمیت است . این که در خاک بعضی از مناطق مرطوب علی رغم روزها و گاهی هفته های ممتد بدون باران ، در فاصله بین بارندگی ها ، باز هم گیاهان رشد می کنند حاکی از آن است که مقداری آب در خاک ذخیره شده است ، زیرا گیاهان در حال رشد پیوسته به آب نیاز دارند . در مناطق آبیاری شده ظرفیت خاک در ذخیره رطوبت قابل استفاده برای مصرف گیاهان در حال رشد اهمیت زیادی دارد و قابل توجه است ، زیرا ارتفاع آبی که در هر آبیاری مورد استفاده قرار می گیرد و فاصله زمانی بین آبیاری ها ، هر دو تحت تاثیر ظرفیت خاک در ذخیره رطوبت قرار دارند . جایی که به علت کمبود آب امکان آبیاری به دفعات مورد نظر وجود ندارد ، اگر خاک بتواند رطوبت قابل توجهی ذخیره کند محصول فراوانی به دست خواهد آمد .
مقاومت خاک در برابر نفوذ آب :
کشاورزان از دیرباز می دانسته اند که هر چه خاک مرطوبتر باشد انسان بیشتر در آن فرو می رود . سالهاست که برای نشان دادن کیفیت آبیاری از چنین تعبیری استفاده می شود . درست است که این روش می تواند شاخص خوبی برای نشان دادن میزا
ن رطوبت خاک باشد ، ولی کشاورزی که از کیفیت خاک مزرعه خود آگاه است بزودی می آموزد که برای مشخص کردن میزان رطوبت خاک روشی را انتخاب کند که با مقدار آبیاری مطابقت داشته باشد .
برای مشخص کردن میزان رطوبت با فرو کردن یک بیل درون خاک نتیجه بهتری حاصل می شود تا فرو رفتن انسان در زمین مرطوب . داخل کردن میله ای به قطر 1 سانتی متر به درون زمین هنوز روش مناسبی برای تعیین میزان رطوبت خاک است .
در مورد بسیاری از خاک ها عمقی که می توان میله را تا آن جا در خاک فرو کرد شاخص خوبی برای تعیین میزان رطوبت است . اتصال یک لوله عرضی در انتهای میله مورد نظر موجب سهولت در فرو کردن و در آوردن آن می شود .
تشخیص میزان رطوبت خاک از روی وضع ظاهری و لمس کردن آن :
یکی از قدیمی ترین و رایجترین روشهای تعیین رطوبت خاک مشاهده و لمس کردن آن است . معمولا با استفاده از یک مته خاک می توان از خاک تمام قسمت های زیر سطح زمین نمونه برداری کرد . به هر صورت ، با توسعه تکنولوژی ، تجهیزات دقیق تر و کارآمدتری به بازار عرضه می شود . با افزایش قیمت زمین و محصولات امکان بکارگیری روشهای دقیقتر برای تعیین رطوبت موجود در خاک نیز زیاد می شود .
تعیین رطوبت به روش ثقل سنجی (وزنی) :
تعیین رطوبت خاک از طریق توزین آن قبل و بعد از خشک کردن خاک درون یک گرمخانه مخصوص اندازه گیریهای مقدماتی است و کارایی آن به علت زمان لازم برای جمع آوری نمونه ها و خشک کردن آنها درون یک گرمخانه محدود است . معمولا برای خشک کردن خاک 24 ساعت وقت لازم است . غالبا نمونه های حدودا 200 گرمی انتخاب می شود تا خیلی زود و بطور یکنواخت خشک شوند . طبیعی است که هر یک از این نمونه ها به تنهایی نمی توانند شاخص منطقه ای وسیع باشند و معمولا هم چنین نیست . بنابراین لازم است چندین نمونه برداری صورت گیرد تا میزان رطوبت به شکلی رضایت بخش مشخص شود . در حال حاضر برای خشک کردن خاک ، سریع تر از آنچه که با روش سنتی و درون گرمخانه انجام می گرفت ، از حرارت مادون قرمز استفاده می شود ؛ با این روش در وقت و هزینه ی کار صرفه جویی می شود . به هر صورت ، بایستی دقت شود که خاک بیش از حد لازم خشک نشود ، وگرنه مواد آلی می سوزد و از بین می رود .
از بلوکهای متخلخل به روش وزنی نیز تا حدودی استفاده می شود . بدین ترتیب که یک بلوک متخلخل را درون حفره ای که از قبل تا عمق مورد نظر حفر شده است قرار می دهند ، به طوری که بلوک مورد نظر با خاک تماس داشته باشد ، رطوبت جذ
ب بلوک و یا از آن خارج می شود تا زمانی که میزان رطوبت بلوک با مقدار رطوبت خاک برابر شود . بلوک مورد نظر را در زمانهای مشخص از حفره بیرون می آورند و آن را وزن می کنند تا میزان رطوبت مشخص شود .
مزایای عمده ی روش استفاده از بلوکهای متخلخل عبارتند از :
تاخیر در رسیدن به تعادل ، حساسیت زیاد مورد نیاز به هنگام توزین و دقت عمل در وسیله ی توزین . آماده کردن حفره ای که بتوان بلوک متخلخل را برای تماس با خاک درون آن قرار داد و به راحتی برای توزین ، آن را بیرون آورد مستلزم صرف وقت و هزینه است .
