بخشی از مقاله
چکیده:
آب از عوامل اصلی رشد گیاه است و بسیاري خصوصیات خاك - پایداري، مقاومت، قابلیت تراکم، نفوذپذیري و .... - بستگی به مقدار آب دارد. خاك یک مجموعه سه جزئی است که گیاه براي رشد به هر سه جزء آن نیاز دارد. مقدار آب موجود در هر واحد حجم خاك را رطوبت خاك و حالت فیزیکی-شیمیایی آب در خاك را پتانسیل آن گویند. رطوبت به صورت مزرعهاي یا آزمایشگاهی، مستقیم یا غیر مستقیم به صورت کمی یا کیفی اندازه گیري می شود که بعضی از سنسورها هم مزرعهاي و هم آزمایشگاهی هستند.
در روش مستقیم مقادیر جرمی و حجمی رطوبت به طور مشخص اندازه گیري میشود ولی در روش غیر مستقیم ابتدا یک عامل دیگر که درصد رطوبت بر آن مؤثر است اندازه- گیري شده و سپس مقدار رطوبت از روي آن تخمین زده میشود. موضوع مقاله معرفی یک سنسور با قابلیت استفاده آسان براي عموم و دقت بالا و همچنین قیمت پایین - ساخته شده در شهرك علمی تحقیقاتی اصفهان و دانشگاه صنعتی اصفهان - در مقایسه با دیگر نمونههاي مشابه میباشد.
سنسور ساخته شده بر مبناي ظرفیت خازنی - FDR - 1 عمل می- کند که همراه با کنترل کننده آن در راستاي کشاورزي دقیق و آبیاري به صورت خاص مکانی طراحی شده است. براي ارزیابی سنسور، رطوبت در یک بافت خاك ثابت در سه سطح و با سه تکرار ابتدا توسط سنسور اندازهگیري شده و سپس با قرار دادن نمونهها در آون رطوبت آنها بر مبناي خشک بدست آمده که دقت سنسور را در بدترین حالت حدود %4 نشان میدهد، که البته با خطی کردن رابطه رطوبت با ظرفیت خازنی توسط فرمولهاي مربوطه میتوان دقت را تا حد %1 بالا برد
مقدمه:
با توجه به افزایش جمعیت و افزایش نیاز به مواد غذایی و همچنین فرآیند گرم شدن زمین و کاهش بارندگی، مدیرت آب در کشاورزي و شهرنشینی امري لازم و ضروري است، همچنین با توجه به رقابتی شدن استفاده از منابع آب توسط بخشهاي مختلف و با در نظر گرفتن این نکته که بخش کشاورزي به عنوان بزرگترین مصرف کننده آب مطرح می باشد، این بخش باید راهکارهاي مختلف افزایش بهره وري آب، بخصوص راهکارهاي مدیریتی، را مورد آزمایش قرار دهد تا در آینده نه چندان دور براي تامین نیاز غذایی دچار مشکل نشود. یکی از مهمترین راهکارهاي مدیریتی برنامهریزي آبیاري می باشد.
زمانبندي آبیاري یک روش سیستماتیک، اصولی و منظم است که از طریق آن تولید کننده میتواند زمان آبیاري و مقدار آب مورد نیاز را مشخص نماید. هدف یک برنامه زمانبندي موثر، فراهم کردن آب لازم و کافی در حداقل زمان براي گیاهان است، درحالیکه بتوان زیانهاي ناشی از هدر رفت آب، عدم ایجاد روان آب و یا تجمع آب اضافی در ناحیه ریشه گیاه را به حداقل رساند. زمانبندي کردن آبیاري وابسته به عواملی چون خاك، گیاه، شرایط جوي، سیستم آبیاري و فاکتورهاي عملی می باشد.
یک برنامه زمانبندي آبیاري مناسب مستلزم اطلاعات و تجربیات سازنده وبیعیب براي تصمیمگیري میباشد. سطح این نظرات و تجربیات شامل بازهاي است از تجربیات شخصی تا دنبال کردن تکنیکها و راهکارهاي دیگران، که بر پایه تجهیزات کامپیوتري گران قیمتی که میتوانند آب، خاك و پارامترهاي آب و هوایی را ارزیابی کنند، بنا شده است. تکنیکهاي زمان بندي کردن آبیاري می توانند براساس، میزان آب موجود در خاك، اطلاعات آب و هوایی ویا زیرنظر داشتن کمبودهاي گیاهان، باشند.
روشهاي زمانبندي معمولی شامل سنجش مقدار آب موجود در خاك یا محاسبه میزان تبخیر و تعرق گیاهان است. مدیرت آب در کشاورزي و شهرنشینی بدون سنجش محتواي آب موجود در خاك محقق نمیشود. در راستاي این مهم روشهاي متعددي به صورت مزرعهاي و آزمایشگاهی کشف و مورد استفاده قرار گرفته است که در این میان برخی روشها به صورت مستقیم و برخی به صورت غیر مستقیم،کمی و کیفی، رطوبت را اندازهگیري میکنند.
بررسی منابع:
روشهاي کیفی قدرت حفظ آب توسط خاك را نشان میدهند. کشش آب توسط خاك یا مکش آب توسط خاك و یا پتانسیل آب در خاك از انواع انرژي آب خاك هستند. رابطه بین کشش آب و محتواي آب خاك خطی نیست لذا از این روشها براي اندازهگیري آب در دسترس گیاه استفاده میشود نه براي اندازهگیري محتواي رطوبت خاك. ابزار اندازهگیري در این روش در یک محل و یک عمق کار گذاشته و عموما جابجا نمیشوند. به عنوان مثال بلوك گچی و تانسیومتر را می توان نام برد.
در روشهاي کمی مقدار رطوبت خاك تعیین میشود و بر خلاف روش کیفی چندین اندازهگیري در مکانها و عمقهاي مختلف میتوان انجام داد - بینام، . - 2003 روش مستقیم یعنی اینکه رطوبت را از روشهاي جرمی یا حجمی بدست میآورند ولی در روشهاي غیر مستقیم ابتدا فاکتوري که در ارتباط مستقیم با آب است اندازهگیري میشود و سپس از روي این فاکتور، رطوبت خاك محاسبه میشود که در زیر به مواردي از آنها اشاره میشود - علیزاده، . - 1387
اندازهگیري رطوبت به روش مستقیم:
-1 روش حرارت دادن نمونه در آون: در این روش ابتدا نمونه مرطوب را وزن کرده - ww - سپس نمونه را به مدت 24 ساعت در آون قرار میدهیم و حال نمونه خشک را دوباره وزن میکنیم - - wd که میزان رطوبت از روابط زیر بدست میآید. این روش که یک روش کمی است به صورت آزمایشگاهی انجام شده و محتواي وزنی آب خاك را بدست میآورد. زمان پاسخ گویی در این روش 24 ساعت است.
معایب: زمان بر، مشکل، نیاز به ابزار آزمایشگاهی - آون و ترازوي دقیق -
مزایا: ساده، دقت بالا، مستقل از شوري و بافت خاك - علیزاده، 1387و وامر، . - 2008
-2 روش تانسیومتر:
تانسیومتر لوله ساده پر آبی است که از بالا به در- پوش و از انتها به کلاهک سرامیکی منتهی میگردد. قطر لوله تانسیومتر معمولا یک اینچ است اما طول آن بر اساس عمق نصب انتخاب میشود - شکل . - 1 اندازههاي استاندارد طول تانسیومتر 6 ، 12 ، 18 ، 2 4، 36، 48 و 60 اینچ میباشد. این وسیله به یک خلاسنج متصل است که فشار نسبی داخل لوله را نسبت به فشار اتمسفر اندازهگیري میکند. کلاهک سرامیکی از آب اشباع میباشد و هوا از آن عبور نمیکند، با قرار دادن لوله در خاك آب از کلاهک خارج شده تا به تعادل برسد در این حالت با قرائت فشار سنج از روي جدول متناسب با بافت خاك میزان رطوبت را بدست میآوریم.
