Evolución de la detección de la humedad del suelo
TEROS son más duraderos, precisos, fáciles y rápidos de instalar, más consistentes y están vinculados a un potente e intuitivo sistema de registro y visualización de datos casi en tiempo real.
Calibración y evaluación del sensor de humedad del suelo de bajo coste EC-5
La programación del riego en la agricultura y el césped requiere un sensor de humedad del suelo que sea preciso fiable y de bajo coste. Muchos sensores están limitados porque se quedan cortos en alguna de estas áreas. Hasta ahora.
Resumen
La programación del riego en la agricultura y el césped requiere un sensor de humedad del suelo (SMS) que sea preciso, fiable y de bajo coste. Aunque hay muchos SMS en el mercado, su uso es limitado porque fallan en una de estas áreas. Existe la necesidad de un sensor que ofrezca mediciones de alta calidad pero que sea lo suficientemente barato para el riego comercial. Los objetivos de este estudio eran determinar cómo funcionaba un nuevo SMS de bajo coste en una variedad de suelos con distintos contenidos de agua y conductividades eléctricas (CE) y estudiar su durabilidad en el campo.
El SMS no mostró diferencias de calibración entre los suelos arenosos, limosos y arcillosos analizados, incluso en un amplio rango de CE. Las pruebas de campo también mostraron una buena fiabilidad a lo largo de una temporada de mediciones. Los resultados indican que el nuevo SMS sería una herramienta útil para medir la humedad del suelo y programar el riego.
Descargue la guía completa del investigador sobre la humedad del suelo
Introducción
El agua dulce es un recurso finito que requiere una gestión vigilante para garantizar su disponibilidad para las generaciones venideras. Uno de los mayores sumideros antropomórficos de agua dulce es el riego, ya sea en campos comerciales, campos de golf o céspedes y jardines residenciales. La clave para conservar el agua es tomar decisiones basadas en las necesidades hídricas de las plantas y la disponibilidad de agua en el suelo. Aunque se ha avanzado mucho en la estimación de la pérdida de agua de las plantas, el uso de las mediciones de la humedad del suelo como herramienta de riego se ha quedado atrás. Sigue siendo necesario un sensor de humedad del suelo (SMS) que combine precisión y estabilidad con un bajo precio para permitir una mayor cobertura del campo.
La tecnología de detección de la humedad del suelo lleva años a disposición del mercado del riego. Sin embargo, su adopción en el uso ha sido lenta, posiblemente debido a la mala medición asociada a algunos sensores y al elevado precio de otros. Para ser viable, un SMS debe ser preciso, fiable y asequible para el usuario final. El objetivo de este estudio era desarrollar y probar un SMS de bajo coste y evaluar su viabilidad para su uso en el mercado del riego.
Fondo
A lo largo de los años, se han utilizado numerosas técnicas para controlar la humedad del suelo in situ. Los primeros métodos empleaban a menudo la resistencia eléctrica o la capacitancia de baja frecuencia para inferir el contenido de agua. Aunque estas técnicas se correlacionaban con el contenido de agua, también se veían afectadas por la salinidad y la textura del suelo. Es probable que la poca fiabilidad de este tipo de sensores haya provocado una desconfianza generalizada hacia los sensores de suelo por parte del mercado del riego en su conjunto.
Los sensores que miden la constante dieléctrica del suelo y la utilizan para deducir el contenido volumétrico de agua (VWC) del suelo son cada vez más populares. La mejor comprensión de la teoría de funcionamiento, junto con las mejoras en la electrónica, se han combinado para producir un gran número de diseños de sensores en el mercado con una excelente capacidad a un coste cada vez menor. La disponibilidad de sensores de alta calidad y bajo coste ha dado lugar a un enorme aumento de nuevas aplicaciones de sensores, desde la supervisión geoespacial en investigación hasta la mejora de la gestión del riego en explotaciones agrícolas y de césped.
Existen dos clases generales de sensores dieléctricos. Una clase mide el tiempo que tarda un impulso eléctrico en atravesar una línea de transmisión de longitud fija en el suelo. La otra mide algún componente de la impedancia de un condensador en el que el suelo es el dieléctrico. Los sensores del primer tipo se denominan de dominio temporal (reflectometría de dominio temporal, o TDR; transmisometría de dominio temporal, o TDT). Los miembros de la segunda clase se denominan a veces sensores del dominio de la frecuencia, ya que suelen funcionar a una frecuencia fija, pero más a menudo se denominan sensores de capacitancia.
A veces se cree que los sensores en el dominio del tiempo son intrínsecamente mejores o más precisos que los sensores en el dominio de la frecuencia. Esta creencia puede deberse a varias razones. Normalmente, los sensores en el dominio del tiempo son mucho más caros que los sensores de capacitancia, lo que implica que la precisión se obtiene a través del coste. Además, los sensores de capacitancia llevan probándose más de un siglo, mientras que los métodos de dominio temporal se han empezado a utilizar en los últimos 30 años. Los primeros sensores de capacitancia tenían muchas limitaciones, y aunque éstas se han superado gracias a la electrónica moderna y a una mejor comprensión de la teoría, es posible que el método siga teniendo mala fama por las experiencias con las primeras versiones.
Cualquiera que sea la razón de la percepción de que existe una diferencia entre el rendimiento de los dos tipos de sensores, esta percepción se ve favorecida por los proveedores de sensores de dominio temporal que desean promocionar sus propios productos. Estas afirmaciones constituyen una buena base para debatir los méritos relativos de los sensores del dominio de la frecuencia y del dominio del tiempo.
Precisión
Los sensores dieléctricos no detectan el contenido de agua, sino la constante dieléctrica del suelo. Por lo tanto, para determinar la precisión intervienen dos elementos: la precisión con la que el sensor es capaz de determinar la constante dieléctrica aparente y la precisión de la relación entre la constante dieléctrica aparente y el contenido de agua del suelo. Considerando en primer lugar esta última, podemos analizar la precisión utilizando un modelo típico de mezcla dieléctrica:
donde ε es la permitividad dieléctrica relativa, x es la fracción de volumen, y los subíndices b, a, m y w se refieren a la masa, el aire, el mineral y el agua. La permitividad del aire es 1. La permitividad de los minerales del suelo puede oscilar entre 3 y 16, pero a menudo se utiliza un valor de 4. Podemos sustituir xa por la expresión 1 - xw - xm, y xm por la relación entre la densidad aparente y la densidad de partículas del suelo, ρb/ρs, para obtener una ecuación que relacione el contenido de agua con la permitividad medida:
Esta ecuación puede utilizarse para determinar la sensibilidad del contenido de agua previsto a las incertidumbres de los distintos parámetros que determinan el contenido de agua. Los cálculos pueden realizarse para cualquier conjunto de parámetros. A efectos ilustrativos, se han elegido los valores nominales de la Tabla 1. Para esos valores, la Tabla 1 da las sensibilidades. Para esos valores, la Tabla 1 da las sensibilidades.
| Cantidad | Símbolo | Valor nominal | Sensibilidad1 |
|---|---|---|---|
| Permitancia aparente | εb | 10 | -5 |
| Permittividad del agua | εw | 80 | 8.5 |
| Permittividad mineral | εm | 4 | 16.2 |
| Densidad aparente | ρb | 1.3 | 16.2 |
| Densidad de partículas | ρs | 2.65 | -16.4 |
| 1La sensibilidades el cambio porcentual en la cantidad indicada que produce un cambio del 1% en el contenido volumétrico de agua previsto. |
Efectos de la densidad aparente en la precisión
La densidad aparente de los suelos varía mucho. En los suelos minerales típicos utilizados para la agricultura, la densidad aparente puede variar de 0,8 a 1,8 g cm-3, lo que supone aproximadamente una variación del 80%. Si se consideran los suelos orgánicos o los suelos en aplicaciones geotécnicas, el rango es mucho más amplio. Considerando sólo la gama de suelos agrícolas minerales, la ecuación 2 predice un cambio en el contenido de agua de 0,05 m3m-3 al pasar de 0,8 a 1,8 g cm-3. Si no existe una medición independiente de la densidad (como es el caso de los sensores de humedad dieléctricos), entonces los límites de precisión para los suelos agrícolas minerales, considerando sólo la incertidumbre en la densidad, es de ±2,5% en el contenido de agua. Si se consideran los suelos orgánicos y compactados, el error es mucho mayor.
Claramente, afirmar que cualquier sensor dieléctrico tiene una precisión absoluta, independiente del tipo de suelo, del 1% es una exageración. La Tabla 1 indica que las sensibilidades a la incertidumbre en la permitividad mineral y la densidad de las partículas son casi las mismas que para la densidad aparente, lo que se añade a la incertidumbre global de la variación en las propiedades del suelo sólido.
Efectos de la permitividad dieléctrica del agua en la precisión
La permitividad dieléctrica del agua libre es de alrededor de 80 a temperatura ambiente. Disminuye con el aumento de la temperatura en torno al 0,5%/°C. Un error del 8,5% en la permitividad del agua da lugar a un error del 1% en el contenido de humedad previsto con un contenido volumétrico de agua del 20%. Con este contenido de agua, un cambio de temperatura de ±20 °C sólo da lugar a un cambio de ±1,2% en el contenido de agua previsto, lo que para la mayoría de los fines es insignificante. El efecto es mayor a mayor contenido de agua, pero muchos sensores miden la temperatura, por lo que a menudo puede aplicarse una corrección adecuada, haciendo que este efecto sea insignificante.
Efectos del "agua ligada" en la permitividad del agua
El "agua ligada" también puede afectar a los sensores TDR y TDT. La permitividad dieléctrica del agua libre es relativamente constante con una frecuencia por debajo de la frecuencia de relajación de 15 GHz. Sin embargo, el agua cristalina (como la del hielo) tiene una constante dieléctrica elevada sólo por debajo de frecuencias de unos pocos kHz. Por lo tanto, la unión o estructura del agua puede afectar en gran medida a su constante dieléctrica a una frecuencia determinada. El agua adsorbida en los minerales y la materia orgánica del suelo no es libre. Tiene una amplia gama de energías de enlace, algunas lo suficientemente fuertes como para reducir la frecuencia de relajación del agua por debajo de la frecuencia a la que operan muchos sensores TDR y TDT (rango de MHz alto a GHz bajo). El efecto sobre la precisión de esta fracción de agua ligada es insignificante en suelos de textura gruesa con poca materia orgánica, pero puede conducir a una subestimación sustancial en suelos con alto contenido en arcilla. Dado que los sensores de capacitancia suelen funcionar a frecuencias más bajas, no están sujetos a estos errores a menos que el agua del suelo se congele. En suelos congelados, ambos tipos de sensores "ven" sólo el agua no congelada.
Otro efecto se debe a que la frecuencia de relajación del agua ligada depende de la temperatura, lo que da lugar a una dependencia de la temperatura de la permitividad aparente mayor de lo normal cuando se mide con sensores TDR y TDT de alta frecuencia. De nuevo, los sensores de baja frecuencia no tienen este efecto.
Efectos de la permitividad dieléctrica en la precisión
Según la Tabla 1, la precisión en la permitividad aparente requerida para una precisión del 1% en la determinación del contenido de agua es del 5%. Cambia con el contenido de agua y oscila entre el 3% para suelos saturados y el 10% para suelos secos. Los sensores de dominio temporal y de capacitancia no suelen tener dificultades para cumplir este requisito, pero existen escollos. Los más graves tienen que ver con la capacidad del sensor para muestrear correctamente la constante dieléctrica del medio circundante y la capacidad del sensor para separar los efectos capacitivos de los conductivos en suelos que contienen sal. El problema del muestreo se abordará más adelante.
El problema de la sal puede entenderse teniendo en cuenta que el suelo puede modelarse como una resistencia en serie con un condensador. La resistencia del resistor es proporcional a la conductividad eléctrica del suelo. La capacidad del condensador es proporcional a la permitividad del suelo. Si la conductividad eléctrica del suelo es despreciablemente pequeña, la medición de la permitividad mediante métodos en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia es fácil y precisa.
A medida que aumenta la conductividad eléctrica, las formas de onda de la TDT y la TDR, que se analizan para determinar el tiempo de recorrido, se atenúan cada vez más, sobre todo a altas frecuencias. Hasta cierto punto, los algoritmos pueden distinguir el inicio y el final de la onda, pero finalmente no se distingue ninguna señal. Se pueden acortar las guías de ondas y obtener de nuevo alguna señal, pero la atenuación de las altas frecuencias hace que la permitividad aparente inferida sea demasiado grande, y el efecto debe compensarse para medir correctamente el contenido de agua. Estos problemas suelen producirse por encima de 2 dS/m de CE del agua de poros. Dado que la producción agrícola puede tener lugar en suelos con una CE de hasta unas diez veces este valor, esto puede suponer una grave limitación.
Las frecuencias más altas disminuyen los efectos de la CE
Los métodos en el dominio de la frecuencia también pueden verse afectados negativamente por la CE del suelo. Algunos sensores separan la señal en una parte real y otra imaginaria. La parte real se debe a la capacitancia y la imaginaria a la resistencia. El aumento de la CE del suelo no es un problema para estos sensores porque miden los dos componentes por separado. Sin embargo, la mayoría de los sensores de capacitancia no son capaces de separar los dos componentes, por lo que la parte resistiva se suma a la capacitancia aparente, lo que puede dar lugar a un error sustancial. La impedancia de un condensador disminuye con la frecuencia, mientras que la resistencia (componente imaginario) no se ve afectada por la frecuencia. Por lo tanto, al aumentar la frecuencia disminuye el efecto relativo de la conductividad eléctrica del suelo en comparación con la permitividad. Por tanto, cuanto mayor sea la frecuencia de un sensor dieléctrico, mayor puede ser la salinidad del suelo sin afectar a la lectura.
En suelos no salinos, las frecuencias en el rango de 1 a 10 MHz son adecuadas para realizar buenas mediciones de permitividad, pero a mayor salinidad, son necesarias frecuencias más altas. Los sensores de frecuencias más altas, que funcionan a 70 MHz, muestran efectos salinos insignificantes hasta unos 10 dS/m. Cuando la CE del agua de poro supera estos umbrales, los sensores siguen mostrando cambios en la salida con el contenido de agua, pero la permitividad calculada a partir de la salida ya no es la verdadera permitividad del suelo. Esta permitividad aparente puede calibrarse para el suelo concreto en cuestión, pero muestra una respuesta de temperatura más fuerte y positiva debido a la respuesta de temperatura del 2%/°C de la CE.
Volumen de muestreo de los sensores en el dominio del tiempo y de la frecuencia
La mayor debilidad de los sensores dieléctricos de humedad del suelo proviene de su volumen de muestreo. Tanto los sensores de dominio temporal como los de dominio frecuencial forman un campo eléctrico alrededor del sensor, siendo el campo más intenso cerca de la superficie del sensor y disminuyendo su intensidad con la distancia al sensor. Al aumentar la permitividad del medio circundante, el campo se contrae aún más alrededor de la superficie del sensor. Las regiones de alta o baja permitividad en el campo de influencia distorsionan la forma del campo de forma no lineal, haciendo que la permitividad medida difiera de la media de las permitividades de los materiales en el campo. Cualquier espacio de aire entre el sensor y el medio que detecta provoca grandes errores en la permitividad medida. Las mediciones en líquidos se realizan sin dificultad, pero los suelos son mucho más difíciles.
El volumen de influencia de uno u otro tipo de sensor viene determinado totalmente por la forma y el tamaño de las guías de ondas en el caso del instrumento de dominio temporal o por la forma y el tamaño de las placas del condensador en el caso del sensor de capacitancia. Éstas difieren de un diseño de sensor a otro, pero el volumen de influencia no depende de si el sensor es de dominio temporal o de dominio frecuencial. Cuando se pretende modelizar el rendimiento de uno u otro sensor en el suelo, se utiliza exactamente el mismo software de simulación para ambos.
Evaluación de sensores en laboratorio y sobre el terreno
Se seleccionaron al azar cinco sensores comerciales de humedad del suelo (EC-5METER, Pullman, WA) seleccionados al azar para su calibración y evaluación. Se recogieron cuatro suelos minerales (arena de dunas, marga arenosa de Patterson, marga limosa de Palouse y arcilla negra de Houston) para representar una amplia gama de tipos de suelo (Tabla 2). Los suelos se trituraron en una trituradora de suelos para romper los terrones grandes y permitir un empaquetamiento uniforme. Se tomaron medidas adicionales para proporcionar una amplia gama de salinidades del suelo.
En primer lugar, se prepararon varias soluciones con valores de CE de ~1 a >15 dS/m. A continuación, los suelos se subdividieron en porciones más pequeñas y se añadieron soluciones a los suelos seleccionados para crear una gama de conductividades eléctricas del suelo. Los suelos a los que se añadieron soluciones se secaron al horno, se trituraron y se utilizó un extracto de saturación para determinar la CE real del suelo (U.S. Salinity Laboratory Staff, 1954). Durante los procedimientos de prueba, calibración y caracterización (véase más adelante), estos suelos se mojaron con agua destilada y luego se secaron al horno para garantizar que la salinidad se mantuviera relativamente constante.
| Suelo | Arena | Limo | Arcilla | Conductividad eléctrica nativa |
|---|---|---|---|---|
| ---- | kg kg-1 | ---- | dS m-1 | |
| Arena de dunas | 0.87 | 0.03 | 0.03 | 0.04 |
| Marga arenosa Patterson | 0.79 | 0.09 | 0.12 | 0.34 |
| Palouse Silt Loam | 0.03 | 0.71 | 0.26 | 0.12 |
| Arcilla negra de Houston | 0.13 | 0.34 | 0.53 | 0.53 |
Calibración de sensores en el suelo
Los sensores se calibraron adaptando la técnica recomendada por Starr y Paltineanu (2002). Cobos (2006) ofrece una descripción detallada del procedimiento. Brevemente, se empaquetó un suelo seco al aire en un recipiente alrededor de un sensor. Se tuvo cuidado de empaquetar el suelo uniformemente para no sesgar las mediciones. Después de tomar una lectura del sensor, se obtuvo un contenido volumétrico de agua (VWC) utilizando un pequeño cilindro, y se determinó el contenido gravimétrico de agua utilizando un horno de secado y una balanza (Topp y Ferre, 2002).
El siguiente contenido de agua se creó vertiendo el suelo en un recipiente más grande, mezclándolo bien con un volumen conocido de agua y, a continuación, empaquetando de nuevo el suelo alrededor del sensor en el recipiente original. Esto se repitió cuatro o cinco veces para cada tipo de suelo y conductividad eléctrica con el fin de crear una correlación entre la salida del sensor y el VWC. Los datos se representaron gráficamente para determinar el efecto del tipo de suelo y la conductividad eléctrica en la salida del sensor.
Análisis estadístico
Para determinar la significación estadística, los datos de cada calibración se consideraron únicos. Es decir, cada contenido de agua del suelo junto con su conductividad eléctrica medida se consideró una combinación única de tipo de suelo. Las combinaciones de tipo de suelo y conductividad eléctrica se compararon mediante un análisis de covarianza con el contenido de humedad como variable dependiente y la conductividad eléctrica como variable independiente. El análisis de covarianza se realizó utilizando PROC GLM (SAS Institute, 2006). Los sensores individuales se consideraron observaciones replicadas y no efectos del tratamiento porque los sensores dentro del tipo de suelo no eran una fuente significativa de variación (datos no mostrados). La función de estimación de PROC GLM se utilizó para comparar las pendientes de las curvas de calibración individuales para cada combinación de tipo de suelo/EC.
Caracterización de los sensores
Ya se ha analizado la sensibilidad de una estimación de precisión a los factores de confusión del suelo. Sin embargo, sigue siendo necesario caracterizar cómo se compara la ecuación de calibración suministrada por el fabricante con el contenido volumétrico real de agua en condiciones de suelo típicas. Para comprobarlo, se han utilizado una EC-5 y una sonda ThetaProbe (modelo ML2, Delta-T Devices, Cambridge, Reino Unido) se seleccionaron aleatoriamente de un lote de producción y se probaron en arena, limo, arcilla y tierra para macetas. Los resultados se compararon con el contenido volumétrico de agua medido directamente.EC-5 y una sonda ThetaProbe (Modelo ML2, Delta-T Devices, Cambridge, Reino Unido) se seleccionaron al azar de un lote de producción y se probaron en arena, limo, arcilla y tierra para macetas. Los resultados se compararon con el contenido volumétrico de agua medido directamente.
Evaluación sobre el terreno
Se instalaron tres sensores EC-5 en un campo comercial de patatas a 15, 30 y 60 cm de profundidad en un suelo franco arenoso fino. El campo estaba bajo riego de pivote central cuya frecuencia variaba en función de las necesidades del cultivo. Por encima de los sensores enterrados se situó un pluviómetro de cubo basculante (con una resolución de 1 mm) para registrar los eventos y las cantidades de riego. Los sensores se monitorizaron durante toda la temporada de cultivo para investigar su fiabilidad, sensibilidad a los eventos de riego y estabilidad a largo plazo.
Resultados y debate
En la Figura 1 se muestra la calibración de cinco sensores estándar EC-5 en cuatro tipos de suelo (Tabla 2) a varios niveles de conductividad eléctrica. No se observó ninguna variación significativa de sensor a sensor entre todos los sensores probados (datos no mostrados.). Las comparaciones estadísticas entre las pendientes de calibración de las combinaciones individuales de tipo de suelo/conductividad eléctrica no muestran diferencias significativas entre 11 de las 12 curvas de calibración (Tabla 3). Curiosamente, la pendiente que fue significativamente diferente fue la del suelo Palouse a 0,7 dS/m de CE de extracto de saturación, que fue la conductividad eléctrica media de los tres suelos Palouse probados. No parece probable que estas diferencias se deban al tipo de suelo o a la conductividad eléctrica.
| Tipo de suelo | Solución CE
(dS m-1) |
Pendiente de calibración
Curva (x 10-1)* |
|---|---|---|
| Arena | 0.65 | 9.8a |
| Arena | 7.6 | 9.9a |
| Patterson | 5.3 | 10.3a |
| Palouse | 1.5 | 10.3a |
| Arena | 2.2 | 10,5ab |
| Patterson | 0.52 | 11,9ab |
| Patterson | 0.83 | 12.1ab |
| Palouse | 0.2 | 12,5ab |
| Patterson | 1.7 | 12,7ab |
| Houston Negro | 0.53 | 12,8ab |
| Palouse | 0.7 | 13.4b |
| *Slopes followed by the same letter are not significantly different (p <0.01) |
La falta de diferencias significativas entre las curvas de calibración a diferentes salinidades no es sorprendente si se tienen en cuenta los hallazgos en sensores que funcionan a frecuencias de medición similares (Campbell, 1991). Pruebas similares de una versión anterior del sensor (EC-20, METER, Inc.) mostraron una variación considerable en la calibración dependiendo del tipo de suelo (Campbell, 2001). Los datos de la Figura 1 sugieren que el sensor no requerirá calibración cuando se utilice en suelos minerales.
La figura 2 muestra los mismos cinco sensores EC-5 calibrados en tres tipos de tierra para macetas. De nuevo, la salida del sensor se correlaciona linealmente con el contenido volumétrico de agua obtenido gravimétricamente con un valor R2 de 0,977. Los datos muestran que se puede utilizar la misma ecuación de calibración para cualquiera de los tipos de tierra para macetas analizados, independientemente de la mezcla de tierra para macetas o de la conductividad eléctrica. La calibración de la tierra para macetas es diferente de la de los suelos minerales debido a la gran diferencia en la densidad aparente, como se ha señalado anteriormente.
Las pruebas realizadas con los sensores EC-5 y ML2 mostraron una muy buena concordancia entre los VWC reales y los generados a partir de la calibración del fabricante (figura 3). Las desviaciones estándar de ambos sensores en todos los suelos ensayados fueron muy buenas (0,0089 y 0,013 m3m-3 para EC-5 y ML2, respectivamente).
Estos datos sugieren que deberían poder obtenerse datos precisos sobre el contenido de agua con cualquiera de los dos sensores en el campo. Sin embargo, está claro que una especificación de precisión del 1% del VWC (como se indica en las especificaciones de algunos productos) es difícil de obtener incluso en condiciones de laboratorio, por no hablar del campo.
Los sensores instalados en el campo comercial de patatas proporcionaron resultados fiables y estables durante toda la temporada de cultivo (figura 4). La Figura 4 muestra la respuesta de los sensores al riego abundante durante algunas partes de la temporada, así como a algunos episodios de sequía durante fases críticas del ciclo de maduración del cultivo. También se observan cambios en el uso del agua en función de la profundidad: el contenido de agua a 15 cm es menor, inicialmente, que a 30 cm cuando el cultivo es relativamente joven. Pero a medida que madura, las raíces comienzan a desplazarse a mayor profundidad y el riego se hace más abundante, lo que hace que el contenido de agua a ambas profundidades sea similar. El contenido de agua a 60 cm permaneció mucho más constante durante toda la temporada, lo que sugiere que las raíces no estaban tomando tanta agua de esa profundidad, así como que no se movía tanta agua tan abajo en el perfil.
La figura 5 muestra un subconjunto de datos de contenido de agua y de riego de un periodo de secado y de humedecimiento. Estos datos muestran la respuesta relativa de los sensores de contenido de agua a cada riego. Está claro que el riego produjo un aumento del agua en todos los niveles del perfil, pero la respuesta relativa se retrasó en los sensores más profundos. En el sensor de 60 cm, el agua de riego hizo que el sensor respondiera ligeramente, pero el cambio global es un aumento general del contenido de agua en lugar de grandes picos de contenido de agua seguidos de drenaje, como se observa en los sensores menos profundos.
Conclusión
Las calibraciones de los SMS no se vieron afectadas significativamente por el tipo de suelo o la salinidad en varios suelos minerales y para macetas sometidos a ensayo. Este hallazgo sugiere que usuarios relativamente inexpertos podrían instalar los sensores en suelos intactos y medir con precisión el VWC del suelo. Se trata de un hallazgo especialmente importante porque la mayoría de las aplicaciones de supervisión y control incluyen la instalación de sensores en suelos de textura desconocida. Además, los cambios en las condiciones de salinidad, ya sea del suelo o del agua de riego, apenas afectan a las mediciones de los sensores. Se trata de una cualidad muy importante si se tiene en cuenta el fracaso de sensores anteriores en este ámbito. Además, la calibración del fabricante proporcionó mediciones precisas del contenido de agua en todos los suelos analizados en el laboratorio. El riego a lo largo de la temporada y las mediciones del VWC en un campo de patatas mostraron que el SMS era robusto y respondía como se esperaba a los eventos de riego.
¿Preguntas?
Nuestros científicos cuentan con décadas de experiencia ayudando a investigadores y cultivadores a medir el continuo suelo-planta-atmósfera.
Descubra nuestra nueva línea de sensores
Durante los últimos 20 años nos hemos centrado en la precisión del propio sensor de humedad del suelo. Con el nuevo TEROS 12, no sólo hemos mejorado nuestro sensor, sino que también hemos centrado nuestra atención en cuestiones más amplias que pueden confundir los datos del sensor de humedad del suelo, como la variabilidad entre sensores, el volumen de influencia, los espacios de aire y el flujo preferencial.
Más información:
- TEROS 12 coherencia de los datos y respuesta a los frentes húmedos
- Cómo funciona el nuevo procedimiento de calibración para minimizar la variabilidad entre sensores
- Cómo laherramienta de instalación reduce los espacios de aire y las molestias en la obra, al tiempo que mejora la uniformidad.
- Qué esperar durante una instalación
Referencias
Campbell, Colin S. "Respuesta de la sonda de humedad del suelo ECH2Oa la variación del contenido de agua, el tipo de suelo y la conductividad eléctrica de la solución". Nota de aplicación, METER, 2001. Enlace al artículo (acceso abierto).
Campbell, Jeffrey E. "Dielectric properties and influence of conductivity in soils at one to fifty megahertz". Soil Science Society of America Journal 54, no. 2 (1990): 332-341. Enlace al artículo.
Cobos, Doug R. "Calibración de los sensores de humedad del suelo ECH2O". Nota de aplicación, METER, Inc., 2006. Enlace al artículo (acceso abierto).
Starr, J. L., e I. C. Paltineanu. "Métodos para la medición del contenido de agua del suelo: dispositivos de capacitancia". Métodos de análisis de suelos: Parte 4 (2002). Enlace del artículo.
Topp, G.C., y T.P.A. Ferre. "La fase de solución del suelo". Métodos de Análisis de Suelos: Parte 4 (2002): 417-1074
Personal del Laboratorio de Salinidad de Estados Unidos. "Diagnóstico y mejora de suelos salinos y alcalinos". USDA Handbook 60 ed. U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. (1954).
Asista a nuestra clase magistral sobre la humedad del suelo
Seis breves vídeos le enseñarán todo lo que necesita saber sobre el contenido de agua del suelo y el potencial hídrico del suelo, y por qué debe medirlos juntos. Además, domine los conceptos básicos de la conductividad hidráulica del suelo.
Información sobre medición
Por qué los sensores de humedad del suelo no pueden decirle todo lo que necesita saber
Los sensores de humedad del suelo, precisos y económicos, hacen que el VWC del suelo sea una medición justificadamente popular, pero ¿es la medición adecuada para su aplicación?
Sensor de humedad del suelo: ¿Qué sensor de suelo es perfecto para usted?
Entre las miles de publicaciones revisadas por expertos que utilizan sensores de suelo METER, ningún tipo se perfila como el favorito. Por lo tanto, la elección del sensor debe basarse en sus necesidades y aplicación. Utilice estas consideraciones para identificar el sensor perfecto para su investigación.
Casos prácticos, seminarios web y artículos que le encantarán
Reciba periódicamente los contenidos más recientes.