Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of straw and soil tillage with the application of effective microorganisms on soil moisture and compaction for winter wheat monoculture

Kotwica K., Gałęzewski L., Skierucha W., Jaskulska I., Jaskulski D., Wilczek A., Szypłowska A., Kulpa D., Piekarczyk M., Wasilewski P.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2017

|

Vol. 62, nr 1

104--111

EN

The effect of using straw and the application of effective microorganisms on soil moisture and compaction in plowing tillage and direct sowing is presented. Data were collected during the spring growing season during the three-year monoculture of winter wheat. Soil moisture and compaction at four levels to a depth of 40 cm were measured. Plowing tillage in comparison to direct sowing resulted in a reduction of average soil moisture at all depths, and soil compaction at the 10-40 cm levels. The application of effective microorganisms in plowing tillage caused an increase in soil compaction at all depths and moisture content of the deepest layer. The effective microorganisms used in direct sowing resulted in higher moisture content primarily in the surface layer. The use of straw did not affect significantly soil moisture but resulted in a reduction in compaction under direct sowing conditions. Straw, soil tillage method, application of the effective microorganisms and the interaction among those factors significantly affected soil moisture and compaction. The influence of the effective microorganisms on soil moisture is the most significant in plowing tillage, while the effect of straw on soil compaction is the most evident for direct sowing.

PL

Właściwości fizyczne gleby są ważnym czynnikiem produkcyjności roślin. W trzyletniej monokulturze pszenicy ozimej określono wpływ stosowania słomy oraz zróżnicowanej uprawy roli (uprawa płużna, siew bezpośredni) wraz z aplikacją efektywnych mikroorganizmów na wilgotność i zwięzłość gleby do głębokości 40 cm w okresie wiosennej wegetacji. Wilgotność i zwięzłość wierzchnich warstw gleby do głębokości 20 cm były bardzo zmienne w czasie i silnie ujemnie ze sobą skorelowane. Stosowanie słomy nie wpłynęło istotnie na wilgotność gleby, spowodowało natomiast zmniejszenie jej zwięzłości w warunkach wykonywania siewu bezpośredniego. Płużna uprawa roli w porównaniu z siewem bezpośrednim spowodowała zmniejszenie średniej wilgotności gleby do głębokości 40 cm, a zwięzłości gleby na głębokości 10-40 cm. Wnoszenie efektywnych mikroorganizmów do gleby uprawianej płużnie wywołało tendencję wzrostu zwięzłości wszystkich jej warstw do głębokości 40 cm, a wilgotności zwłaszcza warstwy najgłębszej - 30-40 cm. W przypadku siewu bezpośredniego efektywne mikroorganizmy nie spowodowały wzrostu zwięzłości gleby, a większa wilgotność wystąpiła głównie w warstwie powierzchniowej.

2

Zasolenie gleby wyznaczane sensorami FDR działającymi w zmiennej częstotliwości

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

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2012

|

T. 12, z. 2

341-349

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.

3

Telemetryczny system pomiaru wilgotności gleby, działający w technice TDR

Skierucha W., Sławiński C., Wilczek A., Żyromski A., Biniak-Pieróg M.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2012

|

T. 12, z. 2

257-267

PL

Naziemne pomiary wilgotności gleby są niezbędne do kalibracji i weryfikacji modeli wyznaczania wilgotności wierzchniej warstwy gleby za pomocą zdjęć satelitarnych. Analiza długoterminowej zmienności czasowo-przestrzennej wilgotności gleby może bowiem ujawnić trendy w obiegu wody, związane ze zmianami klimatu i zmianami pokrycia terenu roślinnością. Stacje monitoringu wilgotności gleby są nadal nieliczne, a istniejące systemy nie są ujednolicone pod względem technik pomiarowych, formatu danych, dostępu, itp. Nowo powstała instytucja o nazwie International Soil Moisture Network (ISMN) ma służyć jako scentralizowana baza danych, dostępnych użytkownikom oraz jako próba standaryzacji informacji, odnoszących się do wilgotności gleby. Za pomocą przeglądarki internetowej zapewnia ona globalny dostęp do wyników pomiaru wilgotności gleby z istniejących stacji pomiarowych i pomiarów walidacyjnych w formie znormalizowanych i zharmonizowanych zbiorów danych. Obecnie ISMN zawiera dane z 16 sieci i ponad 500 stacji zlokalizowanych w Ameryce Północnej, Europie, Azji i Australii, w tym 6 stacji pomiarowych, należących do Instytutu Agrofizyki PAN (IA PAN) w Lublinie. Baza danych ciągle jest poszerzana, zarówno w odniesieniu do liczby stacji pomiarowych, jak i okresów pomiaru. Wkrótce ISMN stanie się ważnym źródłem informacji do weryfikacji modeli klimatycznych i zwiększenia dokładności satelitarnych pomiarów wilgotności gleby. Praca przedstawia podstawowe elementy systemu ISMN oraz sieci monitoringu wilgotności gleby, opracowanej i wdrożonej przez IA PAN w Lublinie oraz działającej również na poletkach doświadczalnych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Użytkownicy systemu z IA PAN mogą udostępniać swoje dane w ramach sieci ISMN oraz korzystać z dostępnych danych na zasadzie dobrowolności i bez ponoszenia żadnych kosztów.

EN

Ground measurements of soil moisture are invaluable for calibration and verification of models determining the surface soil moisture from satellite images. Furthermore, the analysis of long-term time-spatial variation of soil moisture can reveal trends in the water cycle related to climate change and changes in land cover vegetation. Soil moisture monitoring stations are still scarce, and the existing systems are not standardized in terms of measurement techniques, data format, access, etc. The newly formed organization called the International Soil Moisture Network (ISMN) has to serve as a centralized database available to users as well as an attempt to standardize information relating to soil moisture. It provides global access using a web browser to soil moisture data from the existing stations and validation campaigns in the form of standardized and harmonized data sets available to users. ISMN currently contains data from 16 networks and more than 500 stations located throughout North America, Europe, Asia and Australia, including six stations that belong to the IA PAS in Lublin. The database is still growing, both in terms of the number of stations and measurement periods. In the near future ISMN will be an increasingly important source of information to verify and improve the accuracy of satellite measurements of soil moisture. The paper presents the basic elements of the ISMN system and soil moisture monitoring network developed, implemented by the IA PAS in Lublin and operating also on experimental plots at the University of Life Sciences in Wroclaw. Users of the system from IA PAS can share their data in the ISMN voluntarily and at no cost.

4

Techniki spektroskopii dielektrycznej w badaniu jakości materiałów i produktów rolniczych

Skierucha W., Wilczek A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2012

|

R. 17, nr 1

6-14

PL

Spektroskopia dielektryczna opisuje właściwości dielektryczne próbki materiału w funkcji częstotliwości. Takimi materiałami mogą być obiekty agrofizyczne, np. gleba, owoce, warzywa, półprodukty i produkty przemysłu spożywczego, ziarno itp. Techniki spektroskopii dielektrycznej umożliwiają pomiar nieniszczący oraz nieinwazyjny obiektów agrofizycznych dając szybką ocenę ich wilgotności oraz jakości.

5

Reflektometria częstotliwościowa jako selektywna metoda pomiaru wilgotności gleby

Wilczek A., Skierucha W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 8

867-870

PL

W niniejszej pracy zbadano wpływ zasolenia gleby na selektywność pomiaru jej wilgotności wykonanego metodą reflektometrii częstotliwościowej. W pracy podjęto próbę opracowania i oceny nowej sondy dwu-prętowej. W oparciu o zjawisko transformacji impedancji opracowano model sondy umożliwiający pomiar widma do częstotliwości 500 MHz. Metodą referencyjną pomiaru wilgotności był pomiar termograwimetryczny. Z pomiarów wynika, że dla pasma powyżej 300 MHz zastosowana metoda pozwala na selektywny pomiar wilgotności gleby.

EN

The paper presents investigations of the influence of soil salinity on moisture measurements. The measurements were made by the (FDR) frequency domain reflectometry method. This method allows obtaining the frequency spectrum of complex dielectric permittivity when using the presented electrical model of the applied probe. Application of dielectric spectroscopy methods to analysis of results enables obtaining other information, besides moisture and salinity, about investigated soils. There is presented the use of a two-rod probe and its evaluation from the point of view of soil moisture selective measurements. An electrical model of the probe was formulated basing on the impedance transformation phenomenon in symmetrical waveguides. This model allows achieving 500 MHz frequency band unavailable till now for two-rod probes in commercial devices. Black earth soil type samples from Annopol were investigated. All measurements were taken with a vector network analyzer ZVCE produced by Rohde&Schwartz. The measured complex reflection coefficient S11 from the probe was used to obtain 10-500 MHz frequency spectrum of complex dielectric permittivity. The thermogravimetric measurement method of soil volumetric water content was used as the reference one. Five series of ten soil samples of different moisture and electrical conductivity values were analysed. The results show that the described FDR method allows measuring soil moisture selectively above 300 MHz.

6

Identyfikacja błędów pomiaru niskich wartości wilgotności gleby sondą reflektometryczną TDR

Skierucha W., Wilczek A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 8

875-878

PL

W pracy podjęto próbę identyfikacji źródeł błędu pomiaru małych wartości wilgotności gleby sondą reflektometryczną TDR, które powstają na skutek efektu splotu sygnałów. Wykazano, że wybór mediów kalibracyjnych o wartościach przenikalności elektrycznej bliskich dolnemu i górnemu zakresowi pomiarowego przenikalności elektrycznej mierzonej gleby zmniejsza błąd pomiaru tej wielkości i w konsekwencji błąd pomiaru wilgotności gleby oraz umożliwia użycie sond TDR o różnych długościach prętów.

EN

Reflectometric TDR sensors working in time domain (TDR - Time Domain Reflectometry) are successfully used for laboratory and field measurements of the soil bulk dielectric permittivity and, indirectly, the soil water content. Commonly applied methods for calibrating these sensors use two media, in which the respective parallel waveguides of the TDR sensor are inserted into: air - for low and water - for high values of dielectric permittivity. However, the variability range of the soil bulk dielectric permittivity is much smaller than the one associated with these calibration media. Application of air to calibration of short TDR sensors causes output waveform overlapping errors of the pulse reflected from the rods beginning with the pulses reflected from the rods open termination, which results in a relative time shift of these pulses. In the paper there is shown the way how to minimise these errors, called convolution effect errors, by application of other than air and water calibration media. The authors try to identify the error sources of low soil water content values measured by a TDR reflectometric sensor caused by the convolution effect. It is shown that the proper choice of calibration media having dielectric permittivity values close to low and high limits of the measurement range of the measured porous medium (soil) decreases the dielectric permittivity measurement error and, consequently, the measurement error of water content as well as enables application of variable length TDR sensors.

7

Polowy system monitorowania wilgotności gleby

Skierucha W., Wilczek A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

342--345

PL

Znajomość parametrów fizyko-chemicznych gleby takich jak wilgotność, zasolenie oraz temperatura umożliwia dokonanie analiz zasobów wodnych, zawartości składników odżywczych roślin i ich przemieszczania w profilu glebowym oraz ocenę pojemności cieplnej gleby. Monitoring wilgotności gleby w obecnym czasie staje się bardzo poważnym zagadnieniem w świetle zmniejszania się zasobów wodnych. W czasie, gdy coraz częściej mamy do czynienia z anomaliami pogodowymi związanymi z nadmiarem wody albo jej długotrwałym brakiem, monitorowanie jej zawartości w wierzchnich warstwach gleby i profilu glebowym zaczyna odgrywać decydującą rolę umożliwiającą modelowanie oraz weryfikację modeli i dostarczając informacji potrzebnych do interpretacji zdjęć satelitarnych. W pracy przedstawiono polowy system monitoringu wilgotności, elektrycznej konduktywności oraz temperatury gleby mierzonych za pomocą zintegrowanej sondy reflektometrycznej. Pomiary przenikalności dielektrycznej realizowane są w częstotliwości z zakresu kilkuset kiloherców, dzięki czemu unika się wpływu zasolenia gleby. Obecnie prace nad rozwojem systemu koncentrują się na ulepszaniu istniejących czujników przez wprowadzenie możliwości identyfikacji, przetwarzania sygnału mierzonego i zwiększenia możliwości obliczeniowych w bezpośredniej bliskości obiektu mierzonego, jak również wyposażeniem tych czujników w moduły komunikacji bezprzewodowej na krótkż odległość.

EN

Knowledge of the soil physico-chemical parameters, such as moisture, salinity and temperature enables evaluating water reserves, plant nutrients and their movement in the soil profile as well as soil heat capacity. Monitoring of soil moisture becomes a vital issue at the moment, when weather anomalies connected with the abundance or shortages of water are reported. The monitoring of the amount of water content in the upper soil layer together with other soil parameters, that do not change rapidly in time, allows modelling and validation of existing models of mass and energy transport in the soil and it is necessary for interpretation of satellite data. The study presents a field monitoring system of soil moisture, electrical conductivity (salinity) and temperature measured by an integrated reflectometric probe. This probe measures dielectric permittivity of surrounding medium in the frequency of hundreds of megahertz and therefore the results are not influenced by soil salinity. At present work on the system concentrates on improving existing sensors by introducing identification, conversion and computation facilities to the measured object as close as possible, as well as providing the sensors with a short range wireless communication.

8

Częstotliwościowa metoda pomiaru zespolonej przenikalności dielektrycznej materiałów porowatych przy zastosowaniu sond o różnej długości

Wilczek A., Skierucha W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

680--682

PL

Celem pracy jest porównanie dwóch metod pomiaru zespolonej przenikalności dielektrycznej gleby. W pierwszej metodzie wykorzystywanej do pomiarów referencyjnych użyta została sonda Open-Ended. W drugiej metodzie do pomiarów zostały wykorzystane sondy dwuprętowe o różnej długości, przy pomocy których dokonywano pomiaru przenikalności dielektrycznej w tak dobranych częstotliwościach, aby można je było traktować jako elementy o parametrach skupionych. W pracy przedstawiono kalibrację sond dwuprętowych metodą używaną do kalibracji sond Open-Ended. Polega ona na pomiarach sond w stanach zwarcia, rozwarcia i po umieszczeniu ich w ośrodku o znanych właściwościach dielektrycznych. Po kalibracji dokonano pomiarów parametrów odbiciowych na próbkach trzech gleb w wybranych częstotliwościach. Wszystkie pomiary wykonywane były wektorowym analizatorem sieci pracującym w zakresie częstotliwości 20 kHz + 8 GHz. Obiektami badanymi były trzy gleby o różnym rozkładzie granulometrycznym oraz wilgotności. Ze względu na specyfikę pomiaru w pracy przedstawiono analizę dla jednej tylko gleby. Porównanie wyników pozwala sądzić, że stosowane metody wykazują się wysoką korelacją wyników w przypadku pomiarów obu składowych zespolonej przenikalności dielektrycznej.

EN

The main aim of the study is comparision of two measurement methods of the complex dielectric permittivity of soils. The first one used an Open-Ended probe and it was a reference method. The other one used two-rod probes of different length. These probes measured reflection parameters soils in selected frequencies that enabled to treat the probes as elements of lumped parameters. The study presents calibration of the two-rod probes using the method applied in Open-Ended probes. Il consists of measurements in shorted and open states as well as the measurement in a medium of known dielectric properties. All measurements were done using a vector network analyzer of the frequency range 20 kHz 8 GHz. Three soils of various texture and moisture were the analysed objects. Due to specificity of the measurement the paper presents the analysis for only one soil. The comparison of the measured data shows that the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity measured by both methods are highly correlated.

9

Pomiar zespolonej przenikalności dielektrycznej materiałów porowatych w dziedzinie wysokich częstotliwości

Wilczek A., Skierucha W., Walczak R.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2005

|

z. 28 [223]

257-266

PL

Rozwijanie i doskonalenie metod pomiaru przenikalności dielektrycznej stanowi jeden z kierunków badań właściwości fizycznych materiałów porowatych. W pracy przedstawione zostały wyniki pomiarów wykonanych przy wykorzystaniu trzy-prętowej sondy TDR podłączonej do oscyloskopu próbkującego z generatorem impulsu skokowego o czasie narastania 20ps oraz otwartej sondy koncentrycznej dołączonej do wektorowego analizatora sieci pracującego w zakresie częstotliwości od 20 kHz do 8 GHz. Sonda koncentryczna kalibrowana była w cieczach a znanych właściwościach dielektrycznych. Jako obiekt badany zostały użyte trzy gleby o różnych rozkładach granulometrycznych oraz wilgotności. Porównanie wyników pozwala sądzić, że stosowane metody wykazują się wysoką korelacją wyników w przypadku pomiarów obu składowych zespolonej przenikalności dielektrycznej.

EN

Development and enhancement of dielectric permittivity measurement methods is one of the directions for research of porous materials physical properties. The study presents the results of measurements using three-rods TDR probe connected to the sampling oscilloscope equipped with the step pulse generator of 20 ps rise-time and the open-ended coax probe connected to the Vector Network Analyzer of 20 kHz-8 AGHz frequency range. The coaxial probc was calibrated on liquids if known dielectric properties. The analyzed objects were soil samples of different texture and moisture. The comparison of the measurement results shows high correlation of the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity of the both applied measurement methods.