Kalibrace senzorů pro měření půdní vlhkosti

Kristýna Váchová

Bachelor's thesis

Calibration of sensors for soil moisture measurement

Abstract:

Bakalářská práce se skládá z teoretické a praktické části. Teoretická část obsahuje informace o půdní vlhkosti a přehled metod měření půdní vlhkosti. Jednotlivé metody byly popsány, byl vysvětlen jejich princip a také výhody a nevýhody jejich využití v terénu. K jednotlivým metodám byly také přiřazeny příklady konkrétních senzorů, sloužících k měření půdní vlhkosti.Původním cílem bakalářské práce bylo provést kalibraci senzoru TMS-3 na různých půdních vzorcích. Během zpracovávání práce se naskytla možnost provést kalibraci novější verze senzoru TMS-4. Proto jsme se po konzultaci s mým vedoucím práce rozhodli provést kalibraci pouze na jednom půdním vzorku, za pomoci obou senzorů, TMS-3 i TMS-4. Dále byl sledován vliv přirozeného zasolení půd na měření vlhkosti půdy pomocí senzoru TMS-4.Zájmové území pro odběr vzorku půdy použitého ke kalibraci bylo vybráno na pozemku demonstrační a výzkumné stanice v Praze-Tróji. Důvodem pro výběr tohoto místa byl především probíhající experiment katedry pedologie a ochrany půd – vliv mulčovacího materiálu na půdní vlastnosti, hydraulické vlastnosti a vlhkost půdy. V tomto experimentu jsou pro měření půdní vlhkosti používány senzory TMS-3 a od roku 2018 také TMS-4.V praktické části byly stanoveny základní fyzikální a chemické vlastnosti půdy pomocí standardních laboratorních metod. Byla provedena kalibrace senzoru TMS-3 a TMS-4 při použití destilované vody. Pro senzor TMS-4 byla provedena kalibrace při použití roztoku KBr o různých koncentracích Br simulující zasolení půdy.Byly porovnány výsledky kalibrace senzoru TMS-3 a TMS-4 při ovlhčování destilovanou vodou. Tyto výsledky ukázaly, že starší senzor TMS-3 podhodnocuje výsledky měření vlhkosti půdy. Také bylo zjištěno, že při vlhkosti vyšší než 0,2 cm3 cm-3 se zvětšuje chybovost senzorů. Dále byl sledován vliv rozpustných solí na kalibraci senzoru TMS-4. Výsledky ukázaly, že se zvyšující se koncentrací Br v roztoku KBr jsou hodnoty odezvy senzoru TMS-4 pro stejnou objemovou vlhkost vyšší. Práce tak v této části potvrzuje vliv rozpustných solí na měření senzorů TMS-4.

Abstract:

The bachelor thesis consists of theoretical and practical part. The theoretical part contains information about soil moisture and summery of soil water content measurements methods. The principles of all methods, their advantages and disadvantages of the field use were explained. For each method of the soil water content measurement, the examples of particular sensors were described.The original goal of bachelor thesis was to make calibration of the TMS-3 sensor on the various soil samples. During the working on the bachelor thesis, the possibility of the new sensor TMS4 calibration occurred. Therefore, after consulting with my supervisor, we decided to make calibrate only on soil sample, with the both sensors (TMS-3 and TMS-4). Next the effect of natural soil salinity on the TMS-4 sensor measurement was also monitored.The soil samples used for calibration were taken in Praha-Trója demonstration and research station. The reason for choosing this place was the ongoing experiment of the Department of Soil Science and Soil Protection: The influence of mulching material on soil properties, hydraulic properties and soil water content. In this experiment, TMS-3 and newly TMS-4 sensors are used to monitor soil water content.In the practical part, the basic physical and chemical properties of the soil were determined using standard laboratory methods. TMS-3 and TMS-4 sensor calibration was performed using distilled water. For the TMS-4 sensor, calibration was performed also using KBr solution at different concentrations Br simulating salinization of the soil.The results of the calibration of the TMS-3 and TMS-4 sensor with the distilled water wetting were compared. These results showed that the older TMS-3 sensor underestimates the soil moisture measurement. It was documented that the sensor error rate is higher at soil water content greater than 0.2 cm3 cm-3. Next, the effect of soluble salts on the TMS-4 sensor calibration was investigated. For the same soil water content, the resulting values (counts) of sensor TMS-4 are higher in salinity soil. The results showed that with increasing concentration of Br in KBr solution the TMS-4 sensor resulting values, for the same soil water content, were higher. In this part of the thesis is was confirmed that the increased soil salinity affects the calibration.

Keywords

vlhkost půdy, zasolení půdy, senzor TMS-3, senzor TMS-4, půdní vlastnosti

Keywords

soil moisture, salinization of the soil, sensor TMS-3, sensor TMS-4, soil properties

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Fér, Ph.D.
• Reader: Aleš Klement, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape