Öntözővízben.

A víz elektromos vezetési képessége a sók koncentrációjával növekszik. Ily módon a víz elektromos vezetőképességének (EC) mérésével egy pár elektróda segítségével gyorsan és megbízhatóan megbecsülhető a sótartalma. Az elektromos vezetőképességet általában dS/m egységekben mérik (deciSiemens/méter). A víz ezen elektromos vezetőképessége a hőmérséklettől függ, ezért az érvényes összehasonlítás érdekében az elektromos vezetőképességet a referencia hőmérséklethez viszonyítva kell kifejezni. Ez a hőmérséklet általában 25єC. Következésképpen, minél magasabb a vezetőképesség 25 єC-on (EC25), annál magasabb a víz sókoncentrációja. Az elektromos vezetőképesség mérésére használt eszközöket vezetőképességmérőknek nevezzük. Vannak hordozható, nagyon könnyen használható modellek, amelyek megbízhatóan mérik a sók koncentrációját a vízben. Ezeket az eszközöket rendszeresen kalibrálni kell az ismert sótartalom-előírásokkal a megbízható mérések biztosítása érdekében.

elektromos vezetőképesség

1.ábra. Vizes oldat elektromos vezetőképességét mérő hordozható vezetőképesség-mérő.

Ahhoz, hogy képet kapjunk az öntözővíz elektromos vezetőképességének értékeiről a különböző vizek tekintetében, az alábbi 1. táblázat a különböző forrásokból származó vizek átlagos elektromos vezetőképességének értékeit mutatja be.

Eredeti elektromos vezetőképesség (dS/m)
Esővíz 0,15
Emberi fogyasztásra szánt víz 0.5
Öntözővíz0,8 - 2,5
Tengervíz60

Asztal 1. A különböző vizek elektromos vezetőképességi értékei származásuk szerint.

Az öntözővíz szodicitásának értékelése valamivel bonyolultabb, mint a sótartalom értékelése, mivel nincsenek olyan eszközök, amelyek közvetlenül mérnék. Ennek megismeréséhez a laboratóriumban elemeznie kell egy vízmintát. A víz nátriumtartalmát a nátrium-adszorpciós arány (SAR) meghatározásával értékeljük. Ez az arány a nátrium relatív koncentrációját fejezi ki a kalcium és a magnézium koncentrációihoz viszonyítva. Ezt a három ion (Na +, Ca 2+ és Mg 2+) koncentrációjának az öntözővízben való elemzésével és a következő egyenlet felhasználásával mérjük.

Ebben az egyenletben a Na +, Ca 2+ és Mg 2+ koncentrációkat meq/L-ben kell kifejezni. Minél több nátrium van egy vízben a kalcium és a magnézium összegéhez képest, annál nagyobb lesz a talajban a szodicitás hatása. A kalcium-karbonátok és kisebb mértékben a kalcium és a magnézium ásványi anyagok, amelyek széles körben elterjedtek a száraz és félszáraz éghajlatú régiók talajában, beleértve a mediterrán térségeket is. Ezen ásványi anyagok oldódása növeli a talajoldat kalciumkoncentrációját, és következésképpen csökkenti a szikesedés kockázatát. A karbonát ásványi anyagok talajszerkezetre gyakorolt ​​védőhatásának figyelembevétele érdekében kiszámítják az úgynevezett korrigált RAS értéket. A korrigált RAS kiszámításakor az analízissel meghatározott kalciumkoncentrációt az előző egyenlet felváltja a kalciumkoncentrációval, amely a meszes talajok oldatában a szén-dioxid, valamint az elektromos vezetőképesség, a bikarbonát és a kalcium függvényében létezhet. öntözővíz. A következő egyenlet módszer az említett kalciumkoncentráció kiszámításához.

ahol ECar az öntözővíz elektromos vezetőképessége dS/m-ben kifejezve, Ca 2+ az öntözővíz kalciumkoncentrációja meq/L-ben mérve, és Alk az öntözővíz bikarbonát-koncentrációja meq/L-ben is mérve, és pCO2 a CO2 parciális nyomása a telítési extraktumban, atmoszférában kifejezve, amelyet a legtöbb talajban megfelelő értékként 0,01-nek lehet venni.

Öntözővíz minőségének értékelése.

Az öntözővíz minőségének a sótartalom és a szódaság függvényében történő értékeléséhez az elektromos vezetőképesség és a nátrium-adszorpciós arány (RAS vagy módosított RAS) méréseit a 2. ábra grafikonja mutatja be.

2. ábra. Ábra az öntözővíz minőségének értékelésére sótartalma és nátriumtartalma alapján.

Az öntözéshez a legjobb minőségű vizek a 2. ábra grafikonjának bal alsó részében látható zöld háromszögben helyezkednek el. Ezeknek a vizeknek alacsony a sótartalma (kevesebb, mint 1,3 dS/m) és alacsony a RAS-értéke ( kevesebb, mint 3 (mmolL -1) 1/2).

A 3. ábra néhány példát mutat be a valenciai közösségben használt öntözővízről. A legjobb minőségű vizek olyan vizekből származnak, mint a Jъcar, a Turia, a Mijares, a Palancia, az Ebro és a Tajo-Segura Transfer. A víztartó rétegekből származó vizek általában magasabb sótartalmat mutatnak, mint azok a kezelt vizek, amelyek a mérsékelten sós vizekkel határosak. Fontos megjegyezni azt is, hogy a sótalanított vizeknek általában alacsony a sótartalma, de magas a SAR-értéke, ami némi szódásproblémát okozhat, ha ionos összetételüket nem korrigálják használat előtt.

3. ábra. A valenciai közösségben használt különféle öntözővizek értékelése.

EGYÉB öntözési vízparaméterek.

Az öntözéshez használt öntözővíz minősége egyéb paraméterek alapján értékelhető. Az alábbi 2. táblázat bemutatja közülük néhányat, és azt, hogy a vizek hogyan vannak általában besorolva alattuk.

ParaméterAlacsonyMérsékeltMagas vagy magas
pH 8.5
Na - SAR 9.
Cl - 10.
NO3 1.42
SO4 4,687
AC 3.75
Mg 0.123
HCO3 7.5
RSC (maradék nátrium-karbonát) 2.5

* Valamennyi érték meq/l-ben van kifejezve, a Na-SAR kivételével.

2. táblázat. Az öntözővíz osztályozása több paramétere szerint.

A padlón.

Amikor a só látható a talaj felszínén, a sótartalma nagyon magas lehet, és a termést szinte biztosan befolyásolja. E problémák megjelenésének előrejelzéséhez a sótartalom tüneteinek észlelése előtt a talajban lévő sók szintjének értékelésére alkalmas eszközöket kell használni.

Ehhez több stratégia követhető:

Időben és pénzben nagyon költséges, mivel a talajmintákat a telek különböző helyein, különböző mélységekben kell venni, majd egy speciális talajlaboratóriumba kell eljuttatni meghatározásokra.

A talajok sótartalmának laboratóriumi meghatározására szolgáló standard eljárás megköveteli az úgynevezett "telített talaj paszta" megvalósítását, hogy később a telítési extraktumot nyerjük, ahol mérni fogjuk az elektromos vezetőképességet. Az eljárást úgy végezzük, hogy desztillált vizet adunk egy talajmintához, majd összekeverjük vízzel telített paszta készítésével. A telítettségi extraktumot ezután a pép kiszűrésével szívószivattyúval nyerjük, és ennek elektromos vezetőképességét megmérjük. A telítettségi kivonat (CE) elektromos vezetőképességének ezen értékével lehetőség van a talaj sótartalma szerinti osztályozásra.

Vannak egyszerűsített módszerek, amelyek azon alapulnak, hogy öt rész vízből és egy rész talajból álló talaj-víz szuszpenzióból nyerik az extraktumot. Ebben a kivonatban mérik az elektromos vezetőképességet, amely nagyjából összefüggésben áll a telítési kivonat referencia mérésével.

A talaj sótartalmának mérése szondákkal közvetlenül a terepen.

Elektromágneses típus: Geonis EM38, Dualem 1S szonda stb.

Ez egy nem invazív mérési technika, amelyet széles körben alkalmaztak a felülettel öntözött parcellák sótartalmának feltérképezésére, mivel az ezekkel a szondákkal végzett mérések megközelítőleg 1,5 m mély talaj sótartalmának felelnek meg. A talaj sótartalmának megbízható mérése érdekében a szondákat kalibrálni kell a telítettségi extraktum elektromos vezetőképességének méréseihez. Ezeknek a szondáknak a mérések végrehajtásának könnyűsége és sebessége nagyon hasznosá teszi őket a sótartalom területi eloszlásának megismerésében a növényterületen. Ezeket a szondákat széles körben alkalmazták a precíziós mezőgazdaságban, mivel könnyen csatlakoztathatók GPS-hez és laptophoz.

4. ábra Az EM38 szonda különböző mérési pozíciói (függőleges és vízszintes)

5. ábra. EM38 szonda a sótartalom mérésére a terepen

Az EM38 szonda működése.
Ezt a szondát több mint 30 évvel ezelőtt kezdték használni. Méri a talaj látszólagos elektromos vezetőképességét (CEa) a talajban a szonda által indukált mágneses tér intenzitásának függvényében.

A műszernek két tekercse van, egy adó és egy vevő, amelyek mindegyike a szonda mindkét végén található. A két tekercs közötti egy méter elválasztás lehetővé teszi a mérések elvégzését 1,5 m mélységig. A mérésekhez a szonda 9 V-os akkumulátort használ, amely több órás autonómiát biztosít számára.

Az átviteli tekercs egy 13,2 kHz frekvencián működő oszcillátorhoz van csatlakoztatva, amely változó mágneses teret hoz létre, az elsődleges Hp intenzitású mágneses mezőt. Az indukciós jelenség miatt ez a változó mágneses mező elektromos teret indukál, szintén változó a földben. Erre a földi elektromos mezőre reagálva váltakozó elektromos áram keletkezik. Ennek az elektromos áramnak az intenzitása arányos a talaj elektromos vezetőképességével és a primer mágneses tér (Hp) intenzitásával, vagyis a szonda földhöz való közelségével. A földben generált váltakozó áram viszont ugyanazon indukciós jelenség által indukál egy másodlagos Hi mágneses teret. Mindkét mágneses mező (Hp és Hi) összege olyan áramot indukál a vevőtekercsben, amely a megfelelő beállítások elvégzése után arányos a talaj elektromos vezetőképességével (CEa). A következő ábra (6. ábra) a szonda működésének magyarázó diagramját mutatja.

6. ábra. Az EM38 szonda működésének magyarázó diagramja. (Feladó: Robinson et al. 2004, Soil Sci.Soc.Am.J. 68: 339-345)

A szonda két vízszintes és függőleges mérési helyzetében három CEa tartományban képes közvetlenül mérni: 0-100, 0-300, 0-1000 mS/m. Vízszintes helyzetben a sótartalom mérése a talaj legfelszínesebb részéről történik. Függőleges helyzetben a szonda nagyobb talajmélységet integráló méréseket végez. Ismerve a nedvesség eloszlását a talaj mélységével, a vízszintes és függőleges helyzetben végzett mérés közötti különbség megmondhatja, hogy mi a sók eloszlása ​​a mélységgel. A vízszintes helyzet magasabb CEa-értéke, mint a függőleges helyzet esetén, azt jelzi, hogy a talaj felszínének sótartalma magasabb, mint a mély részen. Éppen ellenkezőleg, a vízszintes helyzet alacsonyabb CEa-értékei azt jelzik, hogy a sótartalom nagyobb a mélységben, mint a felszínen. E két érték közötti egyenlőség a sótartalom egyenletes eloszlását jelzi a talaj mélységével. Ami a talajmélységnek a jelhez való hozzájárulását illeti, a szonda válaszának 75% -át a talaj biztosítja vízszintesen 90 cm mélységig és függőlegesen 1,9 m mélységig.

Ellenálló típus: Martek SCT szonda, Decagon ECH2O-TE.

7. ábra. Martek SCT érzékelő részlete.

A víz elektromos vezetőképességéhez hasonlóan a talaj látszólagos elektromos vezetőképessége hőmérsékletfüggő. Ugyanúgy, mint a vízben, a hőmérséklet hatását úgy kell korrigálni, hogy az elektromos vezetőképesség méréseit 25 ° C-os standard hőmérsékletre viszonyítjuk. Erre a célra a legtöbb szonda beépít egy érzékelőt, amely reagál a hőmérsékletre, például egy hőelemet vagy egy termisztort. Hasonlóképpen, ez az ellenállás mértéke változik a talaj nedvességtartalmától is, ezért célszerű a terepi kapacitáshoz közeli páratartalom mellett, 2-3 napos öntözés vagy heves esőzés után méréseket végezni.

8. ábra. MARTEK SCT szonda mély horizont méréseket végez.

További modernebb szondák az 5TE és a GS3 (Decagon, 9. ábra). Ezek a szondák integrálják a sótartalom- és hőmérséklet-érzékelőket, olyan érzékelőkkel, amelyek kapacitásmérések alapján képesek megbecsülni a talajnedvességet. Ily módon kombinált szondákat kapunk, amelyek lehetővé teszik a páratartalom, a sótartalom és a talaj hőmérsékletének egyidejű mérését. Néhány eredmény az ilyen típusú szondák kalibrálásáról, valamint gyakorlati hasznosságukról a talaj, a víz és a növények szántóföldi kezelésében Visconti és mtsai. 2014 (lásd a kutatási cikkekről szóló részt a kezdőlapon)

9. ábra. Kapacitív típusú szondák: 5TE és GS3.

Reflektometrikus szondák (TDR, FDR): CS655, WET

FDR típusú szonda (WET, Delta-T) TDR típusú szonda (CS655, Campbell)

10. ábra. Reflektometrikus szondák: WET és CS655.

A ma kifejlesztett ellenállási és reflektometriai szondák többsége könnyen csatlakoztatható adattároló egységekhez (adatgyűjtőkhöz). Ily módon a talaj sótartalma folyamatosan ellenőrizhető, és így felhasználható az automatizált öntözővíz-gazdálkodási és -szabályozási rendszerekben. Az ilyen típusú rendszerek megvalósítása azonban a jelenlegi kutatás és fejlesztés területe.

A talaj sótartalmának értékelésében a szondák alkalmazásának összefoglalásaként az alábbiakban bemutatjuk a 3. táblázatot, amely bemutatja a piacon létező különféle szondák általános jellemzőit.

TalajosztályozásMagatartás. Elektromos * a telítési kivonatban (dS/m)Hatás a termésre
Nem sóoldat 0 - 2 Nem érinti a növényeket
Enyhén sós 2 - 4 Csökkentheti az érzékeny növények hozamát
Mérsékelten sós 4 - 8 Csökkenti a legtöbb növény termését.
Sóoldat 8 - 16 Kielégítő teljesítmény csak toleráns növényeknél
Rendkívül sós > 16 Kielégítő teljesítmény csak nagyon toleráns növényeknél

* Elektromos vezetőképesség a relatív terméshozam 90% -ához, kivéve az utolsó kategóriát, amely 70%.

A talaj SZODIKITÁS osztályozása.

A talaj szodicitását általában a nátriumcsere százalékos arányának (PSI) meghatározásával értékelik a következő egyenlet alkalmazásával:

A PSI kiszámításához meg kell határozni a talaj cserélhető nátriumtartalmát és kationcserélő képességét (CEC). A 15% -nál nagyobb PSI-értékek általában azt jelentik, hogy a talajban beszivárgási és vízáramlási problémák jelentkeznek. E meghatározások elvégzéséhez felszerelt laboratóriumra van szükség, mivel ezek nem egyszerű meghatározások. Ezért ezt a meghatározást általában az oldható kationok telítettségi extraktumban mért nátrium-adszorpciós arányának (SAR) mérésével helyettesítik, mivel a két meghatározás arányos.

Az USSL által kapott egyenlet, amely a PSI-t egy másik, könnyebben végrehajtható intézkedéshez, például RAS-hoz kapcsolja, a következő:

Ez a számítás grafikusan elvégezhető, a 11. ábra nomogramjának felhasználásával.

11. ábra. Grafikon a nátriumcsere (PSI) százalékának kiszámításához a talajoldat nátrium-adszorpciós arányának függvényében (SAR és RAS).

A PSI meghatározása után a talaj szodicitása értékelhető a kapott érték összehasonlításával a Massoud (1971) által javasolt tartományokkal, amelyeket a következő táblázat mutat be.

Általánosságban elmondható, hogy a valenciai közösség talajain általában nem jelentkeznek a szodicitás tünetei, mert a magas PSI-értékeket nem figyelik meg. Ez, valamint az a tény, hogy a valenciai talajok agyagai illitálisak, amelyek rosszul diszpergálható agyagok, valamint a kalcium- és magnézium-karbonátok aggregáló funkciója a nátrium diszpergáló hatása ellen, a valenciai talajokat nem hajlamosak szodicitási problémákra.