بخشی از مقاله
چکیده
اندازهگیری رطوبت خاک به روش انعکاسسنج حوزه زمانی - TDR - 1 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، و سنگینی بافت با خطا همراه میباشد. در این پژوهش سه نوع خاک با بافتهای سنگین، متوسط و سبک آزمایش گردید که به ترتیب از اراضی جنگلی، زراعی و مرتعی استان آذربایجان شرقی تهیه شدند. برای هرکدام از خاکها سه سطح شوری شامل شوری طبیعی، 8 و 16 دسیزیمنس بر متر درنظر گرفته شد. و تغییرات رطوبت آنها نسبت به زمان از حالت اشباع تا هوا خشک به روش TDR با استفاده از حسگر دفنی اندازهگیری شد. نتایج نشان داد با افزایش شوری خاک، رطوبت اندازهگیریشده به روش TDR افزایش یافته و در صورتی که شوری خاک از یک حدی فراتر رود دستگاه TDR دچار اختلال شده وعملاً اندازه گیر رطوبت غیرممکن میگردد.
-1 مقدمه
اطلاع از میزان دقیق رطوبت خاک بخصوص در زمینه کشاورزی که بیشترین مقدار مصرف آب را به خود اختصاص داده است از اهمیت خاصی برخوردار است. روشهای متعددی برای اندازه گیری رطوبت خاک وجود دارد که میتوان به روشهایی وزنی، حجمی، تانسیومتری، بلوک گچی، نوترونمتری، اشعه ایکس، تتاپروب، انعکاس سنج حوزه زمانی و فرکانسی اشاره نمود. برخی از روشهای مذکور زمانبر بوده و دستخوردگی خاک را به همراه دارد و گاها با محدودیت همراه بوده، برخی دیگر همراه با تشعشع مواد رادیواکتیو بوده که برای سلامتی انسان زیانبار میباشد. اما روشهایینسبتاً جدید که اخیراً بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد روشهای انعکاسسنجی میباشد که در این پژوهش از روش انعکاسسنج حوزه زمانی - TDR - استفاده شده است. این روش در خاکهای دارای شرایط متعارف نتایج قابل قبولی میدهد اما در شرایط غیرمتعارف همچون شوری و ماده آلی زیاد، تراکم خیلی کم و یا خیلی زیاد و تغییرات دمای زیاد با خطا همراه بوده که باید واسنجی شود. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر شوری بر میزان رطوبت اندازهگیری شده خاک با دستگاه TDR میباشد که در بافتهای مختلف خاک صورت می گیرد. تحقیقات صورت گرفته توسط هوک و لونگستن نشان داد که شوری زیاد خاک باعث پراکنده شدن سیگنال منعکس شده در خاک گردیده و درنتیجه باعث طولانی شدن زمان برگشت امواج و باعث خطا در اندازهگیری مقدار رطوبت حجمی توسط دستگاه TDR میشود .[1] این شوری زیاد ضریب دیالکتریک خاک را افزایش میدهد و منجر به تخمین زیادتر مقدار رطوبت اندازهگیری شده میشود 2]و.[3 وایزر نشان داد که خاکهای شور تأثیر زیادی بر روی زمان برگشت امواج و فرکانس دارد به همین دلیل این تأثیر باعث تخمین بیش از حد رطوبت خاک میشود .[4] رودس و همکاران در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که میزان شوری خاک منجر به تخمین زیاد در محتوای رطوبتی خاک میشود .[5] نامدار خجسته و همکاران در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که با افزایش شوری خاک ضریب دیالکتریک خاک نیز افزایش یافته و درنتیجه مقدار رطوبت اندازهگیری شده خاک با دستگاه TDR بیش از مقدار واقعی نشان داده میشود .[6]
-2 مواد و روشها
-1-2 تهیه خاک
در این مطالعه سه نوع بافت خاک شامل بافت سبک، متوسط و سنگین در نظر گرفته شد. بافت سبک از ایستگاه آبخوانداری تسوج، بافت متوسط از مزرعه مرکز تحقیقات خسروشهر و بافت سنگین از منطقه جنگلی ارسباران در استان آذربایجان شرقی تهیه گردید. خاکهای مذکور از عمق 0-30 سانتیمتر برداشت گردید که برخی از خصوصیات فیزیکوشییمیایی آنها در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول -1 برخی از مشخصات فیزیکوشیمیایی خاکهای مورد مطالعه
-2-2 نحوه ایجاد شوری در خاک
با توجه به تحقیقات صورت گرفته توسط اصغرزاد، درصد نمکهای غالب خاکهای استان آذربایجان شرقی مشخص گردیده که شامل سولفات منیزیم 14/9 - درصد - ، سولفات منیزیم 30/6 - درصد - ، کلرید سدیم 27/7 - درصد - و کلرید کلسیم 26/8 - درصد - میباشد . برای ایجاد شوریهای مشخص در بافتهای مختلف خاک به ازای مقدار مشخصی از وزن خاک خشک، مقدار نمک با ترکیبی از درصدهای چهار نوع نمک مذکور به خاک اضافه گردید و هدایت الکتریکی عصاره اشباع آنها اندازهگیری شد. سپس دادههای بدست آمده بر روی محورهای مختصات پیاده گردید و معادله رگرسیونی مناسب به ازای وزن مشخصی از خاک خشک برای هرکدام از بافتهای خاک استخراج گردید. بر اساس معادلات بدست آمده با فرض هدایت الکتریکی مشخص برحسب دسیزیمنس بر متر میتوان وزن نمک را برای وزن مشخصی از خاک خشک بدست آورد و چنانکه وزن خاک کمتر یا بیشتر از وزن نمک مورد استفاده در معادلات باشد با یک نسبت ساده میتوان وزن نمک را برای هدایت الکتریکی موردنظر محاسبه نمود.
-3-2 آمادهسازی خاک و نصب حسگر رطوبتی
همانطوریکه گفته شد در این پژوهش سه نوع بافت خاک مورداستفاده قرار گرفت و با گذر الک شماره 5 با پهن کردن بر روی زمین به رطوبت هوا خشک رسید. ظروف استوانهای که برای پر کردن خاک مورد استفاده قرار گرفت دارای قطر 20 و ارتفاع 30 سانتیمتر بود. بعد از ایجاد زهکش در قسمت تحتانی ظروف، به ضخامت دو سانتیمتر فیلتر شنی در کف ظروف ریخته شد. با توجه به اینکه طول میلههای حسگر رطوبتی 20 سانتیمتر بود عمق خاک داخل ظروف 21 سانتیمتر در نظر گرفته شد که قرار شد در پنج لایه متوالی به داخل ظرف ریخته و با چگالی طبیعی متراکم شود. به همین دلیل وزن خاک خشک برای هرکدام از لایهها با در نظر گرفتن تراکم طبیعی و رطوبت هوا خشک خاک برای هر سه نوع بافت خاک محاسبه و بطور جداگانه در داخل کیسههای پلاستیکی قرار گرفت
شکل -1 خاکهای آماده شده جهت پر نمودن ظروف
در این مرحله خاک مربوط به هر لایه را در داخل ظرف جداگانهای ریخته و نمک مربوط به هر لایه خاک را که قبلاً آماده شده به خاک اضافه و بطور کامل با خاک مخلوط میشود. بهمنظور تراکمپذیری خاک مقداری رطوبت آن را با اضافه کردن آب به حد ظرفیت زراعی رسانده و آنقدر به هم زده میشود تا رطوبت آنکاملاً یکنواخت
شده و غیر چسبنده باشد. شکل 2 مراحل مذکور را نشان میدهد.
شکل -2 مراحل اضافه نمودن نمک به خاک
بعد از اینکه خاک مربوط به هر لایه آماده شد آنها را بطور متوالی داخل ظروف استوانه ای ریخته و هر لایه با چکش مخصوص در حد طبیعی متراکم میشود. بدین ترتیب با توجه به اینکه برای هرکدام از بافتهای خاک سه تکرار و سه سطح شوری در نظر گرفته شده است درنتیجه 27 ظرف حاوی خاک وجود خواهد داشت. برای اشباع نمودن خاکهای ظروف حاوی خاک، ظروف در داخل کیسه پلاستیکی قرار گرفته است
