Měření vlhkosti půdy (závlahové systémy)

Snímač VIRRIB slouží k stacionárnímu měření objemové vlhkosti v půdním prostředí. Údaje jsou prakticky v určitém rozpětí nezávislé na  druhu půdy a jejím chemickém složení. Odezva snímače na změny vlhkosti je okamžitá. Rovněž dlouhodobá stálost parametrů je lepší vzhledem k principu činnosti i použitým materiálům, které ve vlhkém prostředí nepodléhají změnám parametrů.

Snímač půdní vlhkosti VIRRIB se vyrábí ve dvou tvarových modifikacích, kruhové, s průměrem 28 cm a úzké, o délce 20 cm a šířce 6 cm. Měřený objem substrátu dosahuje u kruhové varianty 15 ÷ 20 l.

Snímač se skládá ze dvou soustředných elektrod z nerezové oceli, spojených v tělese snímače, kde je umístěna elektronická část. Elektronika spolu s nerezovými elektrodami je mechanicky fixována zalévací hmotou, která rovněž zabraňuje pronikání vody k elektronice. Snímač je nerozebíratelný. 

Základní technické parametry: 

Snímače VIRRIB se používají nejčastěji k přímému trvalému monitorování obsahu půdní vlhkosti na předem zvoleném stanovišti.  Snímače připojujeme k modulům C-HM-0308M, C-HM-1113M nebo C-HM-1121M, viz příklad zapojení.

Pro měření je připraven FB v prostředí Mosaic, zabezpečující správnou obsluhu a zpracování naměřených hodnot. Při trvalém napájení dochází k elektrochemickým procesům, narušujícím strukturu měřících elektrod a tím zkracujícím životnost snímačů. Doporučený interval měření je 15 minut. Příliš časté měření může zkracovat životnost snímače! Připojení snímače je zpracováno ve spolupráci a dle podkladů firmy Amet.

Obr. 1 Připojení snímače půdní vlhkosti k modulu C-HM-0308M

Poznámky:

1. Přívodní kabel snímače je standardně dodáván s délkou 2m. Jiná délka je možná po dohodě.
2. Kabel je možno prodloužit až na max. délku 300 m. Doporučený kabel např. J-Y(St)Y 2x2x0,6.
3. Snímač je možno připojit na AI a AO modulů C-HM-0308M, C-HM-1113M a C-HM-1121M, předepsané zapojení je uvedeno na obrázku.
4. Paralelně ke vstupu modulu AI osadíme odpor 560 Ω (miniaturní odpor, přesnost není kritická, zatížení je minimální, stačí 0,1 W).
5. Zásady instalace snímače jsou uvedeny v následujícím textu. Podrobnější materiály k použití těchto snímačů jsou k dispozici na dotaz.

Umístění snímače:

Obecně platí, že snímače VIRRIB umísťujeme do každé samostatně ovladatelné závlahové sekce. Optimální umístění volíme tak, aby bylo typické pro druhy půdy převažující na daném pozemku. 

Instalace při použití kapkové závlahy 

V případě, že chceme měřit půdní vlhkost a řídit kapkovou závlahu, doporučuje se umístění snímače mimo linii kapkovací hadice a mezi dvěma kapkovači. Neumisťujeme jej přímo pod kapkovač, poněvadž zde je příliš velký pohyb vody, netypický pro okolní prostředí. V případě kapkovačů o vydatnosti 2 – 4 l/hod. Se doporučuje vzdálenost 30 cm,  při nižších vydatnostech kolem 15 cm. Je-li kapkovací hadice umístěna mezi dvěma řádky plodiny, snímač se umísťuje do řádku pod nebo mezi rostliny. V hlinitých a jílovitých půdách je průměr navlaženého objemu zeminy větší než v písčitých, je proto zapotřebí tuto skutečnost vzít v úvahu při instalaci snímače. Snímač VIRRIB měří průměrnou vlhkost kolem svých aktivních částí, ať už je umístěn vertikálně anebo horizontálně. Ve většině případů se jeho dosah zvětšuje o cca 7 cm na každou stranu.

Orientace snímače

Snímače mohou být umístěny v půdním profilu vertikálně nebo horizontálně, přičemž horizontální umístění je ve většině případů výhodnější. Při tomto způsobu umístění lze během instalace lépe vyplnit půdou prostor kolem aktivních prvků snímače a měřené hodnoty proto lépe vystihují skutečnost. Měřená vrstva přesahuje až o 7 cm aktivní prvky. 

Při vertikálním umístění snímač poskytuje údaje o průměrné vlhkosti ve vrstvě podél aktivních částí. Toto umístění může být vhodné při použití jednoho snímače pro měření vlhkosti ve vrstvě obsahující většinu aktivních kořenů dané plodiny. 

Upozornění: při zvětšení tloušťky měřené vrstvy může dojít k situaci, kdy její horní část je suchá a dolní naopak vlhká. Údaj ze snímače je průměrná vlhkost v této vrstvě, takže se může stát, že pokud jsou kořeny soustředěny většinou v horní části, mohou pěstované plodiny trpět suchem i v případě, že hodnota půdní vlhkosti je ještě dostatečně vysoká. 

Je nutno rovněž zvlášť obezřetně postupovat při zahrnování snímače hlínou, aby nevznikaly vzduchové kapsy mezi půdou a aktivními částmi snímače.

Vlastní instalace snímače

Kabel od snímače doporučujeme vést nejprve vodorovně do vzdálenosti min. 5 cm od snímače, aby se zamezilo případnému stékání závlahové nebo srážkové vody podél kabelu do měřené oblasti. 

Ochrana kabelu

Použitý kabel ke snímači je vhodný k přímému zahrnutí zeminou nebo vystavení povětrnostním vlivům. Bohužel v přírodě někdy dochází k jeho poškození hlodavci nebo při kultivaci pěstovaných plodin nebo jiné činnosti. Většina vzniklých problémů se snímači je většinou způsobena právě porušením kabelu. Proto doporučujeme na kabel navléct plastovou ochranu. Tuto ochranu navlečeme tak, jak je znázorněno na obrázku, tj. nejprve ji vedeme ve vodorovném směru, poté vzhůru asi jeden metr nad terén a poté obrátíme ústí ochrany směrem dolů. Doporučuje se toto ústí zatmelit vhodným silikonovým tmelem. Zeminu kolem ochranné trubky utužíme, aby nedocházelo k zasakování vody do měřeného prostoru a zkreslování měřených hodnot.  

Kolik vody je v půdě (substrátu) 

Půda  se skládá jak z částic pevných, tak i z vody a v ní rozpuštěných chemických látek a půdního vzduchu. Vzájemný poměr těchto tří složek se velmi dynamicky mění závislosti na  vodní bilanci, tj. jak rychle je voda odebírána anebo naopak dodávána do příslušného vzorku substrátu. Na Obr. 2 jsou vyneseny vlhkosti půdy vztahující se k jednotlivým hydrolimitům a půdním druhům. Při vlhkostech nad polní vodní kapacitou (PVK) jsou zaplněny póry a půda neobsahuje téměř žádný vzduch. Tento stav je pro většinu rostlin nepříznivý a většinou mívá tragičtější následky než nedostatek vláhy. Lze jej krátkodobě dosáhnout přemokřením, popřípadě, že přebytečná voda nemá kam odtékat, může jeho nepříznivý účinek trvat i dlouhodoběji. Naopak pokud nedojde k zavlažení, koncentrace solí ve zbytku půdní  vody dosahuje takových hodnot, které již rostlina nedokáže sací silou svých kořenů překonat a dochází k trvalému vadnutí. Hodnota půdní vlhkosti, odpovídající tomuto stavu se označuje jako bod vadnutí (BV). Rozdíl mezi polní vodní kapacitou a bodem vadnutí se nazývá využitelná vodní kapacita (VVK), z ní se pak stanovuje bod snížené dostupnosti jako určité procento její hodnoty. Většinou to bývá 50 ÷ 60 % VVK, u vlhkomilnějších rostlin je to více, u suchomilnějších naopak méně. 

Cílem optimálního řízení závlahy je udržovat hodnotu půdní vlhkosti v intervalu od tohoto bodu (60% VVK) po polní vodní kapacitu (PVK).  

Obr. 2 Graf množství vody v půdě ve vztahu s druhem půdy a zobrazené hydrolimity