HENRYK DOMŻAŁ, MAREK MALICKI
STACJONARNA ELEKTRODA-SONDA DO POMIARÓW DYNAMIKI WILGOTNOŚCI GLEB WYTWORZONYCH Z PIASKÓW
Katedra G leboznawstwa W ydziału Rolnego WSR Lublin. Kierownik: prof. dr B. Dobrzański
K ontynuując badania nad możliwością zastosowania elektrom etrycz- nej m etody do pom iaru dynam iki wilgotności gleb lekkich skonstruowano stacjonarną elektrodę probierczą, wprowadzaną do gleby na stałe.
Elektroda probiercza (naczyniowa elektroda-prasa), stosowana we w stępnej fazie badań [1, 2], wym agała pobierania próbek glebowych, co powodowało naruszenie naturalnego układu gleby. F akt ten był po ważną wadą m etody elektrom etrycznej w zastosowaniu jej do pom iaru dynam iki wilgotności. Wadę tę wyeliminowano zastępując elektrodę- -prasę stacjonarną elektrodą-sondą, którą po jednorazowym w prowadze niu w żądane miejsce profilu pozostawia się w glebie na czas trw ania doświadczenia. K onstrukcję sondy w yjaśnia rys. 1. Elektroda-sonda to w gruncie rzeczy dwie umieszczone we wspólnym korpusie koncentrycz ne elektrody metalowe, pokryte antykorozyjną w arstw ą niklu i chromu. Sondę wprowadza się do gleby za pomocą specjalnego wciskacza, k tó re go budowę pokazano na rys. 2. Wciskacz w ykonany jest ze stalowej ru ry o średnicy zew nętrznej równej średnicy sondy. W górnej p artii wciska cza w yw iercony jest boczny otwór. Przed wprowadzeniem sondy do gle by przewody łączące ją z m iernikiem oporu elektrycznego przew leka się przez wciskacz i wyprowadza otworem bocznym na zewnątrz. Po osa dzeniu sondy w glebie wciskacz w yjm uje się. P ow rotny ruch wciskacza powoduje w prowadzenie przewodów łączących na powierzchnię gleby.
W celu spraw dzenia działania elektrod-sond w zastosowaniu ich do pomiarów dynam iki wilgotności gleb w ytw orzonych z piasków przepro wadzono szereg prób laboratoryjnych, a następnie założono doświadcze nie polowe.
194 H . D O M Z A Ł , M. M A L IC K I
/
V
Rys. 1. Elektroda-sonda Rys. 2. W ciskacz
1 — u szc zelk a , 2 — p r z e w o d y łą c z ą c e so n - 1 — g łó w k a , 2 — p rzety czk a , 3 — o tw ó r b o cz-dę z m iern ik iem , 3 — e le k tr o d y , 4 — izo - n y, 4 — p ro w a d n ica z p od ziałk ą c e n ty m e tr o
-1 — g a sk e t, 2 — ca b le co n n e c tin g th e e le k - 1 — h ead , 2 — c o tte r , 3 — la te r a l o p en in g , trod e w ith th e m easu rin g d e v ic e , 3 — e le c - 4 — g u id e w ith c e n tim e te r sc a le, 5 — sonde
tro d es, 4 — in su la to r
Doświadczenie założono 5.IV.1964 r. w RZD Uhrusk. W celu ujęcia przebiegu dynam iki wilgotności w w ybranym punkcie poletka w prow a dzono do gleby 4 pary sond na głębokości 10, 30, 50 i 70 cm w odpowia dających im wartościach (0—20, 20—40, 40—60, 60—80 cm), po dwie obok siebie. Do pomiarów przystąpiono 28.IV, po pierwszym od m om entu za łożenia sond opadzie deszczu (postąpiono tak, aby naruszona w trakcie wprowadzania sond gleba ,,ułożyła się” wokół nich w sposób naturalny). Przez cały czas trw ania doświadczenia mierzono w gruncie rzeczy nie dynam ikę wilgotności gleby, lecz dynam ikę jej oporu elektrycznego. O trzym any w jednostkach oporu elektrycznego w ynik przeliczono na wilgotność w procentach już po zakończeniu doświadczenia. Przeliczeń dokonano na podstawie sporządzonych dla gleby z każdej głębokości prostych kalibracji [2], które otrzym ano w następujący sposób: po zało żeniu doświadczenia przystąpiono do okresowych pomiarów elektrycz nego oporu gleby z w szystkich głębokości prowadząc równocześnie ozna czenia jej wilgotności metodą suszarkową. Z dokonanych pomiarów opo ru elektrycznego gleby w ybrano te, których term iny są zgodne z term i nami suszarkowych oznaczeń jej wilgotności. O trzym ane w ten sposób pary liczb log R, W (R — oporność gleby, W — jej wilgotność w pro centach suchej masy) posłużyły do w ykreślenia prostych kalibracji. Po nieważ współczynniki proporcji między w artością R i W, określające
lator w ą, 5 — sonda
położenie prostej kalibracji w układzie współrzędnych, nie są niestety, dla danej gleby stałe w całym okresie wegetacji, lecz różnią się dla okre sów wczesnowiosennego, letniego i późnojesiennego, należy sporządzać proste kalibracji w każdym z tych okresów. Momentem sygnalizującym konieczność przekalibrow ania sond jest zmiana średniej tem peratu ry gleby o w artość przekraczającą w przypadku powyższego doświadcze nia 5 °C. W ykres na rys. 3 przedstaw ia dynam ikę wilgotności gleby mierzoną metodą elektrom etryczną (krzywa ciągła) na tle dynam iki suszarkowej (krzywa przeryw ana). W celu wyraźnego przedstaw ienia stopnia zgodności obu metod odłożono na w ykresie tylko te po m iary, których term iny były zgodne. Pom iary metodą elektrom e tryczną prowadzono w dwu powtórzeniach (para sond). Ponieważ po w tórzenia są zgodne, na w ykresie odłożono w yniki pomiarów tylko jed nej z sond.
Rys. 3. Dynam ika w ilgotności gleby mierzona metodą elektrom etryczną (krzywa ciągła) na tle dynam iki suszarkowej (krzywa przerywana)
Curves of soil m oisture dynam ics determined electrom etrically (continuous line) and w ith drying method (dashed line)
19 6 H . D O M Z A Ł , M. M A L IC K I
O trzym ane metodą elektrom etryczną w yniki porównano statystycz nie, używając testu „t°”, z wynikam i otrzym anym i metodą suszarkową. Tabela 1 zawiera współczynniki korelacji obliczone dla każdej z sond oddzielnie, a tabela 2 — statystyczne porównanie różnic w yników otrzy manych obu metodami.
T a b e l a 1
Zestawienie współczynników k o re la c ji poszczególnych sond C orrelation c o e ffic ie n ts of the sondes
Sonda Sonde Głębokość Depth r*y 1 0-20 -0,963 2 -0,971 1 20-40 -0,955 2 -0,958 1 40-66 -0,903 2 -0,899 1 60-80 -0,939 2 -0,958 T a b e l a 2
Statystyczne porównanie różnic wyników uzyskanych metodą elektrometryczną i suszarkową. Przy posługiwaniu się dwupunktową p rostą k a lib ra c ji różnice nieznacznie przekraczają
granicę is to tn o ś ci dla *0^5» a są n ie isto tn e dla tg
S t a ti s t i c a l comparison of the differences between the r e s u lts obtained with the electrom etric and the drying method. When using 2-point d ire c t c a lib ra tio n , the differences exceed s lig h tly
the significance lim it fo r t 0#0^, and are in sig n ific a n t fo r t Q
n t° *0,05 *0 ,0 1 Średni błąd Mean e rro r %
Dla c ało ści wyników uzyskanych z prostych re g re s ji
For to ta l r e s u lts obtained from d irec t regresion 8 8 1 ,0 3 8 1 ,9 8 6 2,371 1 7 ,6
Dla cało śc i wyników uzyskanych przy k a lib ra c ji z dwu punktów log R, log W
For to ta l r e s u lts obtained by c a lib ra tio n from two p o in ts log R, log W
86 2,105 1,987 2,372 16,3
WNIOSKI
Statystyczna analiza w yników wykazała, że do w ykreślenia prostej kalibracji mogą wystarczyć naw et dwie pary liczby log R, log W. Znaczy to, że podczas pomiarów dynamiki w ilgotności gleby metodą elektro metryczną w okresie w egetacyjnym wystarcza naw et sześć pomiarów
suszarkowych, potrzebnych do sporządzenia prostych kolibracji, z któ rych można przeliczyć dowolną ilość pomiarów oporu elektrycznego gle by na jej wilgotność w procentach. O czywiste jest, że im więcej par liczb log R tworzy prostą kalibracji, tym w ynik pomiarów dynamiki w ilgot ności metodą elektrom etryczną są dokładniejsze.
LITERATURA
[1] D o b r z a ń s k i B.: W ilgotnościom ierz elektrom etryczny do pomiarów w ilgot ności gleb w ytw orzonych z piasków. Roczn. Glebozn., dodatek do t. X, War szawa 1961.
[2] D o b r z a ń s k i B. t G l i ń s k i J., M a l i c k i M.: Electrical resistance method for m easuring m oisture dynam ic in sandy soils. Roczn. Glebozn., dodatek do t. XIV, W arszawa 1964.
[3] D o b r z a ń s k i В., D o m ż a ł H.: Dynam ika w ilgotności gleby wytw orzonej z piasku użytkow anej pod uprawą połową i lasem . A nnales UMCS, sec. E, vol. XVIII, z. 1. X. ДОМ Ж АЛ, М. М АЛИЦКИ СТАЦИОНАРНЫЙ ЭЛЕКТРОД — ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИКИ ВЛАЖНОСТИ В ПОЧВАХ ОБРАЗОВАВШ ИХСЯ ИЗ ПЕСКОВ К а ф е д р а П оч воведен ия Л ю блинской С ельск охозя й ств ен н ой А кадем ии Р е з ю м е Сконструирован новый тип электрода для измерения динамики влажности в почвах образовавш ихся из песков. Электрод прочно водворяется в почву, что позволяет избеж ать разруш ения структуры опытной делянки. В связи с этим частота измерений может быть произвольно большой. Статистические вычи сления показали несущественность разниц в результатах определений по элек трометрическому и сушильному методу.
Hi. DOMZAŁ, М. M ALICKI
STATIONARY SOUNDING ELECTRODE FOR MEASUREMENT OF MOISTURE DYNAMICS IN SOILS FROM SANDS A g ricu ltu ra l D ep a rtm e n t, C ollege o f A g ricu ltu re, L u b lin , Chair o f S o il S cie n c e
S u m m a r y
A new electrode type for m easuring m oisture dynam ics in soils from sands was designed. The electrode is fixed in the soil perm anently, avoiding thus distur bance of the internal structure of the experim ental plot. Statistical analysis has shown that the differences b etw een m easurem ent values obtained by the electro- metric and the drier m ethod are insignificant.
