Zasolenie gleby wyznaczane sensorami FDR działającymi w zmiennej częstotliwości

• Autorzy: Wilczek A. , Skierucha W. , Janik G. , Cieśla J. , Pichler V.

Warianty tytułu

EN

Soil salinity determined by FDR sensors working in variable frequency

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomiar zasolenia gleby jest dokładnie opisany w literaturze, zwłaszcza przez autorów zajmujących się badaniem parametrów fizykochemicznych gleby w rejonach zagrożonych suszą. Zasolenia gleby, rozumianego jako elektryczna konduktywność ekstraktu roztworu glebowego, nie można zmierzyć w sposób selektywny. Wynika to z faktu, że na pomiar wpływa nie tylko zawartość soli w postaci rozpuszczonych jonów, ale także wilgotność gleby, temperatura i tekstura. Zatem pomiar poziomu zasolenia gleby, szczególnie w warunkach polowych, nadal wymaga prac związanych z metodyką oraz stosowaną aparaturą pomiarową. Idealny miernik zasolenia gleby powinien mierzyć chwilowe wartości wszystkich elementów istotnie wpływających na wynik pomiaru, w tym samym czasie i w tym samym miejscu. Zastosowanie sensorów dielektrycznych, tj. sensorów działających w technice TDR (ang. "time domain reflectometry") (TOPP i in. 1980) i FDR (ang. "frequancy domain reflectometry") (HILHORST, DIRKSEN 1994), umożliwiło integrację czujników wilgotności, przewodnictwa elektrycznego i temperatury gleby w jednym urządzeniu pomiarowym. W artykule przedstawiono elektryczny model sensora FDR, działającego w zakresie częstotliwości od 10-500 MHz, przeznaczonego do pomiaru stanu zasolenia gleby, określonego jako pochodna cząstkowa jej przewodnictwa elektrycznego w stosunku części rzeczywistej zespolonej przenikalności elektrycznej. Jego innowacyjność polega na zastosowaniu szerokiego zakresu częstotliwości pomiaru w celu identyfikacji czynników wpływających na zasolenie gleby, objawiających się w różny sposób przy zmianie częstotliwości sygnału badanego.

EN

Measurement of salinity of the soil is thoroughly described in the literature, especially by authors dealing with the examination of physicochemical parameters of soil in areas threatened by drought. Soil salinity, treated as electrical conductivity of the soil solution, can't be measured in a selective way. This follows from the fact that on the measurement has influence not only the salt content in the form of dissolved ions, but also soil moisture, temperature and texture. Thus, measurement of soil salinity, especially in field conditions require continued work on the methodology and measuring apparatus used. The ideal meter of soil salinity should be measured instantaneous values of all elements of significantly affecting the measurement result, at the same time and same place. The use of dielectric sensors working in the time and frequency domain reflectometry method, opened up new opportunities to integrate measurement sensors of humidity, electrical conductivity and soil temperature in one device. The article presents the electrical model of the FDR sensor designed to measure the salinity of soil as a partial derivative its electrical conductivity to relative real part of complex dielectric permittivity, working in the frequency range from 10-500 MHz. His innovation is to use a wide range of measuring frequency in order to identify factors influencing the soil salinity observed by changing the test frequency.

Słowa kluczowe

PL

metrologia agrofizyczna; reflektometria częstotliwościowa; sondy reflektometryczne; wilgotność gleby; zasolenie gleby

EN

agro-physical metrology; frequency reflectometry; reflectometric probe; soil moisture; soil salinity

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 12, z. 2
• Strony: 341--349
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wilczek A.

autor

Skierucha W.

autor

Janik G.

autor

Cieśla J.

autor

Pichler V.

• Instytut Agrofizyki PAN w Lublinie, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin; tel. [phone] w. 113,

Bibliografia

• GLIŃSKI J., OSTROWSKI J., STĘPNIEWSKA Z., STĘPNIEWSKI W. 1991. Bank próbek glebowych reprezentujących gleby mineralne Polski. Problemy Agrofizyki. T. 66. ISBN 8304039397 ss. 61.
• HASTED J.B. 1973. Aqueous Dielectrics. London. Hapman and Hall. ISBN 0412098008 ss. 137.
• HILHORST M.A., DIRKSEN C. 1994. Water content sensors: Time domain versus frequency domain. W: Symp. and Workshop on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infra-structure, and Mining Applications. Northwestern Univ., Evanston, 7-9 Sept. 1994. Special publ. SP1994. Washington U.S. Dep. of Interior, Bureau of Mines s. 23-33.
• MALICKI M.A. 1993. Wpływ fizycznych właściwości gleby na elektryczne parametry układu elektrody/ gleba w aspekcie pomiaru jej wilgotności i zasolenia. Rozprawa habilitacyjna. Acta Agrophysica. Vol. 1 s. 5763.
• MALICKI M.A., SKIERUCHA W. 1989. A manually controlled TDR soil moisture meter operating with 300ps rise-time needle pulses. Irrigation Science. Vol. 10 s. 153-163.
• RHOADES J.D. 1984 . Principles and methods of monitoring soil salinity. Ecological studies: analysis and synthesis. Vol. 51 s. 130-142.
• Rohde&Schwarz 2001. Operating Manual Vector Network Analyzer ZVR/ZVRE/ZVRL.
• SKIERUCHA W. WILCZEK A. 2010. A FDR sensor for measuring complex soil dielectric permittivity in the 10-500 MHz frequency range [online]. Sensors. Vol. 10 [Dostęp: 05.04.2010]. Dostępny w Internecie: http://www.mdpi.com/1424-8220/10/4/3314
• TOPP G.C., DAVIS J.L., ANNAN A.P. 1980. Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research. Vol. 3 s. 574-582.