Огляд датчиків вологості ґрунту, що застосовуються в комерційному плодоовочівництві

Основні типи датчиків вологості ґрунту

Принцип роботи: Ємнісні датчики вимірюють діелектричну проникність ґрунту між двома електродами. Вода має вищу діелектричну проникність, ніж повітря і сухий ґрунт, тому ємнісні датчики фіксують зміни вмісту вологи.
Переваги:● Доступна вартість;● Простота встановлення та експлуатації;● Прийнятна точність для комерційного сільського господарства.
Недоліки:● Чутливість до щільності та солоності ґрунту, що може впливати на точність;● Менш точні порівняно з більш прогресивними методами, такими як TDR або FDR.
Застосування: Ємнісні датчики широко використовуються на полях і плантаціях, де необхідно дотримуватися балансу між доступністю та точністю. Вони підходять для роботи в однорідних ґрунтах, де висока точність вимірювань не є критичною.

Принцип роботи: TDR датчики вимірюють час, за який електромагнітний імпульс проходить через ґрунт. Швидкість проходження імпульсу змінюється в залежності від вмісту вологи - чим більше вологи, тим більша затримка сигналу.
Переваги:● Дуже висока точність вимірювань, особливо в неоднорідних ґрунтах;● Надійність і довговічність;● Можливість роботи в широкому діапазоні типів ґрунту (глинистий, піщаний тощо).
Недоліки:● Висока вартість;● Складність установки та обслуговування, що вимагає спеціального обладнання.
Застосування: TDR датчики користуються попитом у великих господарствах, де потрібні високоточні дані для оптимізації поливу та контролю вологості ґрунту. Вони особливо корисні на плантаціях, де вирощуються вимогливі до умов культури, такі як фрукти та овочі преміум-класу.

Принцип роботи: TDT датчики вимірюють час, за який електричний імпульс проходить через ґрунт між двома електродами. Чим вищий вміст вологи, тим довше проходить імпульс, що і фіксується датчиком.
Переваги:● Висока точність за більш доступною вартістю порівняно з TDR;● Стійкість до зовнішніх впливів та змін структури ґрунту;● Простіша установка в порівнянні з TDR.
Недоліки:● Точність трохи нижча, ніж у TDR, але достатня для більшості комерційних потреб;● Може вимагати періодичного калібрування залежно від умов ґрунту.
Застосування: TDT датчики використовуються в комерційному сільському господарстві для автоматизації поливу. Це оптимальний вибір для господарств, де важливо поєднувати точність та доступну вартість.

Принцип роботи: FDR датчики вимірюють частоту електромагнітного поля, яка змінюється в залежності від рівня вологості ґрунту.
Переваги:● Висока точність вимірювань при відносно доступній вартості;● Простота встановлення та експлуатації;● Працює в різних типах ґрунту.
Недоліки:● Точність трохи нижча, ніж у TDR датчиків;● Залежно від ґрунту можуть вимагати калібрування.
Застосування: FDR датчики широко застосовуються на великих плантаціях овочів і фруктів, де точність вимірювань необхідна для належного управління поливом та ресурсами.

Принцип роботи: Тензіометри вимірюють водний потенціал ґрунту. Це прилади, які встановлюються у ґрунт і заповнюються водою. У міру висихання ґрунту вода з тензіометра надходить у ґрунт, створюючи розрідження всередині, яке вимірюється вакуумметром.
Переваги:● Простота та надійність при роботі з більшістю ґрунтів;● Низька вартість;● Висока точність для моніторингу водного потенціалу.
Недоліки:● Обмежена точність у пісках і дуже піщаних ґрунтах;● Потребують періодичного обслуговування (доливання води).
Застосування: Тензіометри часто використовуються на плантаціях фруктів і ягід, де важливо відстежувати водний потенціал для правильного поливу. Вони особливо популярні в регіонах із глинистими та суглинистими ґрунтами.

Принцип роботи: Watermark – це датчики, які вимірюють опір ґрунту, пов'язаний із його водним потенціалом. Пориста капсула датчика заповнюється водою, і в міру зміни вологості в ґрунті змінюється опір, який фіксується пристроєм.
Переваги:● Низька вартість;● Прості у встановленні та обслуговуванні;● Стійкі до засолення ґрунту та температурних змін.
Недоліки:● Не довговічні;● Менш точні порівняно з TDR і FDR датчиками;● Залежність показань від рівня солей у ґрунті.
Застосування: Датчики Watermark часто застосовуються в сільському господарстві для поливу культур, де потрібен постійний контроль рівня вологості, але висока точність не є критичною. Вони добре підходять для великих господарств із економічним підходом до ресурсів.

Порівняльна таблиця

При виборі датчиків вологості ґрунту для комерційного плодоовочівництва важливо враховувати потреби конкретних культур, характеристики ґрунту та фінансові можливості господарства. Високоточні TDR та TDT датчики є відмінним вибором для великих господарств із вимогливими культурами, оскільки вони дозволяють оптимізувати полив і контролювати вологість на професійному рівні. Більш доступні ємнісні датчики та системи типу Watermark можуть бути корисні для менш вимогливих культур і господарств, де важливий баланс між точністю і вартістю.
Тензіометри займають особливе місце в цій екосистемі, будучи одним із найпопулярніших і надійних методів контролю вологості ґрунту в комерційному плодоовочівництві. Тензіометри надають інформацію про водний потенціал ґрунту, що дозволяє точніше визначити "коли" поливати, що особливо важливо для культур із чутливою кореневою системою. Їхня простота і доступна вартість роблять їх популярним вибором для багатьох фермерів. Однак вони потребують регулярного обслуговування: необхідно періодично поповнювати їх водою та демонтувати на зимовий період, щоб уникнути пошкоджень від замерзання.
У більшості ґрунтів рівень засоленості залишається відносно низьким, що дозволяє тензіометрам показувати високу точність із похибкою від ±0,5% до ±2,5% (залежно від модифікацій). Проте, якщо електропровідність ґрунту перевищує 2 дСм/м, точність тензіометрів може знижуватися до ±5%. Тому на ділянках із засоленими ґрунтами важливо поєднувати їх з іншими методами контролю, такими як TDR датчики.
Особливий інтерес викликає комбінація різних типів датчиків, таких як тензіометри та TDR/TDT датчики. Професійні агрономи все частіше застосовують цю практику, оскільки така комбінація дає більш повну картину стану вологи в ґрунті. Тензіометри точніше визначають "коли" починати полив, ґрунтуючись на водному потенціалі ґрунту, тоді як інші датчики краще відповідають на питання "скільки" води потрібно для ефективного поливу. Така інтеграція технологій дозволяє ще більше оптимізувати процеси зрошення та підвищити врожайність.