دانلود تحقیق دستور کار آزمایشگاه روش های آبیاری

آشنایی با روش صحیح نمونه برداری آب آبیاری

مقدمه
ارزیابی کیفی منابع آب به صحت و دقت آزمایش های فیزیوکوشیمیایی و باکتریولوژیکی بستگی دارد.

داده های مورد ارزیابی نیز با نحوه برداشت آب در ارتباط می باشد.

بنابراین حتی در صورت بکارگیری روش های پیشرفته آزمایشگاهی چنانچه نمونه برداری آب از منبع اصلی با شرایط علمی و استاندارد مطابقت نداشته باشد، نتایج غلط و گمراه کننده ای در بر خواهد داشت.

از اولین اقداماتی که در طراحی یک سیستم آبیاری بایستی انجام گیرد بررسی خصوصیات کیفی آب است.

به بیان دیگر نمونه برداری صحیح از آب آبیاری نخستین و مهمترین مرحله بررسی کیفیت آب است.

نمونه ای که برای انجام آزمایشات کیفی برداشت می شود باید معرف منبع آب مورد استفاده در طول سال باشد.

فرایند نمونه برداری آب شامل مراحل نمونه گیری آب، تثبیت و انتقال به آزمایشگاه است.

به عبارت دیگر در نگهداری از نمونه برداشتی تا زمان انتقال آن به آزمایشگاه و انجام آزمایشات کیفی بایستی توجه ویژه داشت تا در خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن تغییری ایجاد نگردد.

روش کار
در نمونه برداری از آب آبیاری رعایت نکات زیر ضروری است:
 از نظر شیمیایی ظروف نمونه برداری باید پلاستیکی (پلی اتیلن) و یا شیشه ای باشند.

در نمونه برداری آب برای تعیین پارامترهایی مانند فسفات ها، حشره کش ها و مواد مشابه از ظروف شیشه ای استفاده می شود و در بقیه موارد می توان از بطری پلاستیکی استفاده نمود.

قسمت داخلی بطری های پلی اتیلن قبل از استفاده به مدت 24 ساعت با محلول پتاسیم یداید 8 درصد و نیز بطری های شیشه ای با محلول هیدروفلوئوریک اسید 5/0 درصد پر و نگهداری شود و سپس با آب مقطر شستشو داده شود.

این بطری ها پس از هر نمونه برداری بایستی با برس و آب مقطر تمیز شوند.

در نمونه برداری برای آزمایش های باکتریولوژیکی آب، بطری شیشه ای استریل یک بار مصرف به کار برده می شود.

 در هنگام نمونه برداری باید دقت شود که ظرف کاملاً از آب پر شود و سپس فوراً درب آن را بسته تا تمام هوای موجود در ظرف خارج گردد.

 در زمان نمونه برداری بهتر است دو یا سه بار بطری را از آب پر و خالی کرده و سپس نمونه اصلی را برداشت نمود.

 در بعضی مواقع بهتر است به جای برداشت یک نمونه، از یک منبع چند نمونه برداشت و سپس آنها را مخلوط کرد.

 برای نمونه برداری از آب چاه باید بعد از اینکه پمپ 30 دقیقه یا بیشتر کار کرد نمونه را برداشت نمود و اگر از آب لوله کشی استفاده می شود، شیر آب را به مدت چند دقیقه باز نگه داشته تا آب داخل لوله خارج شود.

 در نمونه برداری از آب رودخانه، استخر، قنات و یا کانال باید نمونه ها را از وسط آبراهه و کمی زیر سطح آب تهیه نموده و از برداشت نمونه از حاشیه جویها که در تماس با جدار کانال است خودداری نمود.

 مقدار نمونه لازم برای سری کامل آزمایشات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی حدوداً سه لیتر است ولی برای آزمایشات مرسوم آبیاری یک لیتر کفایت می کند.

 در زمان نمونه برداری بهتر است درجه حرارت و در صورت امکان اسیدیته را در محل ثبت کرد.

 روی هر بطری مشخصات نمونه از قبیل شماره نمونه، زمان و مکان نمونه برداری، نوع منبع آب و غیره قید شود و اطلاعات اضافی بر روی ورقه جداگانه ای ثبت گردد.

 نمونه های برداشت شده بایستی هر چه زودتر به آزمایشگاه منتقل و تحت آزمایش قرار گیرند.

هرگاه بعد از نمونه برداری شرایط انجام آزمایش فراهم نباشد بایستی نمونه آب را در دمای 4-0 درجه سانتیگراد نگهداری نمود.

 در صورتی که تشخیص دهید کیفیت آب در طول سال متغیر است، زمانی اقدام به نمونه گیری نمایید که آب در بدترین وضعیت کیفی باشد.

مثلاً اکثر رودخانه ها در بهار پر آب بوده و کیفیت آب نیز خوب است حال آنکه در فصل تابستان غلضت املاح زیاد بوده و آب از کیفیت خوبی برخوردار نمی باشد، بنابراین نمونه برداری در این زمان (تابستان) ارجح تر است.

همچنین اگر مواد معلق در زمان خاصی از سال در آبراهه بیشتر است نمونه گیری در آن زمان انجام گیرد.

 برای اندازه گیری اکسیژن محلول آب باید در نمونه گیری آب دقت زیادی صورت گیرد تا اکسیژن هوا وارد آب نشود.

به این منظور باید به آرامی و با بکارگیری لوله لاستیکی نرم به قطر 3 میلیمتر آب را به داخل ظرف نمونه برداری سیفون نمود.

آزمایش های صحرایی آب
اغلب پارامترهای کیفی آب ناپایدار بوده و اندازه گیری آنها یا در محل باید صورت گیرد و یا تثبیت شده و در فاصله زمانی معین آزمایش شوند.

از این دسته پارامترها می توان به دما، اسیدیته، هدایت الکتریکی، کلیه گازها، بو و ترکیبات نیتروژن دار اشاره نمود که باید در صحرا و در منبع اصلی با دستگاه های قابل حمل دیجیتال اندازه گیری شوند.

عمل تثبیت عموماً با کاهش دما و pH صورت می گیرد.

برای تثبیت فلزات آهن و منگنز، یک میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ به ازای هر لیتر نمونه آب افزوده می شود.

برای فلزات سنگین از اسید نیتریک و برای ترکیبات نیتروژن دار از اسید سولفوریک غلیظ استفاده می شود.

آزمایش شماره 2- وزن مخصوص خاک (1)
هدف: آشنایی با روش اندازه‌گیری وزن مخصوص ظاهری (Density Bulk )

مقدمه
در روشهای آبیاری سعی می‌گردد که آب به طور یکنواخت در سطح مزرعه توزیع شده تا با نفوذ در خاک و توزیع مناسب درون خاک ذخیره رطوبتی مناسبی را برای گیاه فراهم آورد.

لذا لازم است ابتدا آشنایی مختصری با اجزا و خصوصیات فیزیکی خاک حاصل نموده و به بررسی نحوه اندازه‌گیری خصوصیات خاک بپردازیم.

اگر یک جزء حجم خاک را درنظر بگیریم این جزء حجم خاک از سه فاز تشکیل شده است.

این سه فاز عبارتند از فاز جامد, مایع و گاز.

هرکدام از این سه بخش دارای حجم مشخص و جرم معینی هستند.

در شکل زیر سه فاز خاک و علامتهای مربوط به آنها نشان داده شده است.

فاز مایع معمولاً آب و فاز گاز معمولاً هوا است.

در شکل M بیانگر جرم و V بیانگر حجم است.

اندیس‌های s , w و a به ترتیب برای جزء جامد (Solid)، آب (Water) و هوا (Air) می‌باشد.

مجموع فاز گاز و مایع حجم خلل و فرج خاک است که با اندیس f و حجم کل با اندیس t نشان داده می‌شود.

لازم به ذکر است که قسمت جامد خاک از مواد آلی و مواد معدنی تشکیل شده است.

وزن مخصوص ظاهری خاک عبارت است از نسبت جرم خاک خشک به حجم کل خاک.

وزن مخصوص ظاهری را با نشان می‌دهند و بعد آن به صورت نسبت واحد جرم به واحد حجم است (به عنوان مثال gr/cm3).

وزن مخصوص ظاهری خاک به مواد تشکیل دهنده خاک, مقدار مواد آلی و درجه فشردگی خاک (تراکم خاک) بستگی دارد.

وزن مخصوص ظاهری خاک ها معمولاً بین 10/1 تا 6/1 گرم بر سانتی‌مترمکعب متغیر می‌باشد.

در مورد خاک های آلی, وزن مخصوص ظاهری خاک ها ممکن است از این مقدار کمتر باشد.

خاکهای با بافت درشت (خاکهای شنی) به دلیل داشتن خلل و فرج کمتر نسبت به خاکهای با بافت ریز (خاکهای رسی) دارای وزن مخصوص ظاهری بیشتری هستند.

روش کار 1- یک سیلندر آزمایش بردارید.

2- اندازه‌های سیلندر را مشخص و آن را دقیقاً وزن کنید (W1).

3- استوانه را روی خاک قرار داده و آن را با ضربه به طوری که خاک فشرده نشود کاملاً وارد خاک کنید (دقت شود استوانه در محلی که رطوبت آن در حد ظرفیت زراعی است در خاک فرو برده شود).

4- اطراف استوانه را خالی کرده و استوانه را از خاک بیرون آورید.

5- خاک اطراف, بالا و پایین استوانه را با کاردک بریده و پاک کنید به طوری که سطح خاک درون استوانه کاملاً مسطح گردد.

6- نمونه را به آزمایشگاه منتقل کنید و آن را در دمای 105 تا 110 درجه سانتی‌گراد آون قرار دهید.

7- پس از 24 ساعت نمونه را از آون بیرون آورده و آن را دقیقاً وزن کنید (W2).

وزن مخصوص ظاهری از رابطه زیر بدست می‌آید: حجم استوانه = حجم کل خاک وزن سیلندر خالی- وزن سیلندر و خاک خشک = W1- W2 = وزن خاک خشک آزمایش شماره 3- وزن مخصوص خاک (2) هدف: آشنایی با روش اندازه گیری وزن مخصوص حقیقی (Density Particle ) مقدمه وزن مخصوص حقیقی خاک عبارت است از نسبت جرم جزء جامد خاک به حجم جزء جامد خاک.

وزن مخصوص حقیقی خاک های معدنی برعکس وزن مخصوص ظاهری تقریباً مقدار ثابتی است و از 6/2 تا 7/2 گرم بر سانتیمتر مکعب متغیر می‌باشد.

وزن مخصوص حقیقی خاک بستگی به وزن مخصوص کانیهای خاک دارد.

وزن مخصوص کانیهای کوارتز, فلدسپات و سیلیکاتهای رس که قسمت عمده کانیهای خاک را تشکیل می‌دهد در محدوده‌ فوق قرار دارد.

مواد آلی که دارای وزنی به مراتب کمتر از اجزاء معدنی خاک می‌باشند تأثیر زیادی در کاهش وزن مخصوص حقیقی خاک دارند, هرچه مقدار مواد آلی خاک بیشتر باشد وزن مخصوص حقیقی خاک کمتر خواهد بود.

وزن مخصوص خاکهای دارای مواد آلی گاهی تا 4/2 گرم بر سانتیمترمکعب می‌رسد.

به همین دلیل خاکهای سطحی عموماً دارای وزن مخصوص حقیقی کمتری نسبت به خاکهای تحت‌الارضی هستند.

رابطه وزن مخصوص حقیقی به صورت زیر است: لازم به ذکر است که با داشتن و می‌توان تخلخل خاک را محاسبه نمود: تخلخل یا درصد خلل و فرج خاک (f) عبارت است از درصدی از حجم خاک که به وسیله جزء جامد اشغال نشده باشد که مقدار آن بین 30% تا 60% تغییر می‌کند.

تخلخل در خاکهای ریزبافت بیشتر از خاکهای درشت بافت است.

روش کار جهت تعیین وزن مخصوص حقیقی از روش ریچاردز استفاده می‌گردد در این روش از ظرفی با حجم مشخص با نام پیکنومتر استفاده می‌شود.

1- برای خارج ساختن هوا از آب مقطر, مقداری آب مقطر را به مدت 10 دقیقه در یک بشر جوشانده و سپس آنرا سرد می‌کنیم.

2- یک عدد پیکنومتر را از آب مقطر پر نموده درب آن را قرار می‌دهید و دقت کنید که لوله کاپیلاری آن از آب پر باشد.

قسمت خارجی پیکنومتر را با دستمال خشک نموده و آن را دقیقاً وزن کنید (W1).

تذکر: باستفاده از نفت سفید به جای آب مقطر دقت اندازه گیری وزن مخصوص حقیقی را بالا می برد.

3- حدود نیمی از پیکنومتر را خالی کرده درب آن را گذاشته و پس از خشک کردن اطراف پیکنومتر با دستمال دوباره آن را وزن کنید (W2).

4- حدود 15 گرم خاک خشک را به پیکنومتر اضافه کنید (خاک مورد استفاده بایستی کوبیده و از الک 2 میلیمتری عبور داده شده باشد و سپس در آون خشک گردد) و پس از قراردادن درب, آن را وزن کنید (W3).

5- پیکنومتر محتوی خاک و آب را در دسیکاتور قرار داده و آن را به پمپ خلاء وصل کنید تا هوای محبوس در پیکنومتر خارج شود.

این عمل را حدود یک ساعت به طور متناوب ادامه دهید تا هوای محبوس کاملاً خارج شود.

پیکنومتر را با آب مقطر به حجم کامل برسانید و آن را دقیقاً وزن کنید (W4).

6- وزن مخصوص از رابطه زیر محاسبه می گردد: آزمایش شماره 4- اندازه گیری رطوبت خاک (1) هدف: تعیین رطوبت خاک به روش وزنی (Gravimetric Method) مقدمه در آزمایش شماره 2 گفته شد که خاک از سه فاز هوا, مایع و گاز تشکیل شده است و همچنین ذکر شد که مجموع فاز مایع و گاز, خلل و فرج خاک است.

حال اگر تمام حجم خلل و فرج را آب اشغال کند خاک اشباع است و اگر قسمتی از خلل و فرج توسط هوا پر شده باشد خاک غیراشباع است.

در هنگام آبیاری و پس از آن رطوبت خاک تحت تأثیر فرآیندهای نفوذ و تبخیر و تعرق از خاک خارج می‌شود.

بنابراین رطوبت خاک به طور دائم با زمان تغییر می‌کند.

به دو دلیل باید رطوبت خاک را اندازه گیری نمود: با تعیین مقدار آبی که در واحد حجم خاک موجود است آب مورد نیاز گیاه و عمق خاک لازم برای ذخیره آب را تخمین می‌زنند.

کمیت پتانسیل رطوبت خاک را که عبارت است از کار لازم جهت انتقال واحد حجم, وزن و یا جرم آب موجود در خاک تحت تأثیر قرار می دهد.

عکس‌العمل گیاهان نسبت به رطوبت خاک تابعی از پتانسیل آب در خاک است و مقدار آن, زمان آبیاری و آب مورد نیاز را تعیین می‌کند.

برای تعیین رطوبت خاک روشهای متفاوتی وجود دارد که چهار روش متداول آن عبارتند از روش وزنی، بلوک گچی و نوترون‌متر.

پس از روش مشاهده و لمس کردن خاک، روش وزنی متداول‌ترین و قدیمی‌ترین روش تعیین رطوبت خاک می‌باشد.

این روش را به این دلیل وزنی نامیده اند که رطوبت خاک را به روش وزن کردن تعیین می نماید.

با استفاده از روش وزنی می توان رطوبت خاک را به دو صورت درصد رطوبت جرمی و درصد رطوبت حجمی اندازه گیری نمود، اما از آنجا که اندازه گیری درصد رطوبت جرمی آسان تر است، عموماً با استفاده از روش وزنی درصد رطوبت جرمی خاک اندازه گیری شده و سپس به کمک رابطه دیگر درصد رطوبت حجمی محاسبه می گردد.

درصد رطوبت جرمی عبارت است از نسبت وزن آب موجود در خاک به وزن خاک خشک که با نشان داده می شود و بر حسب درصد بیان می شود.

بزرگترین حسن این روش ساده بودن و بزرگ‌ترین عیب آن نیاز به مدت زمان طولانی (حدود 24 ساعت) برای رسیدن به جواب است.

با داشتن درصد رطوبت جرمی و وزن مخصوص ظاهری خاک و با استفاده از رابطه زیر می‌توان درصد رطوبت حجمی خاک را محاسبه کرد: درصد رطوبت حجمی عبارت است از نسبت حجم آب خاک به حجم کل خاک: روش کار 1- یک ظرف نمونه برداری تهیه کرده و آن را وزن نمایید (W1).

1- توسط اوگر از عمق مورد نظر (عمق توسعه ریشه گیاه) نمونه خاکی به وزن تقریبی 100 تا 200 گرم برداشت نمایید.

2- نمونه‌ها را داخل قوطی ریخته درب آنها را گذاشته و سریعاً به آزمایشگاه منتقل کنید.

3- نمونه‌ مرطوب را وزن کرده و آن را در دمای 105 تا 110 درجه سانتی‌گراد آون قرار دهید (W2).

4- پس از 24 ساعت نمونه را از آون بیرون آورده و دقیقا" وزن کنید (W3).

5- درصد رطوبت وزنی خاک از رابطه زیر بدست می‌آید: آزمایش شماره 5- اندازه گیری رطوبت خاک (2) هدف: اندازه‌گیری رطوبت خاک به وسیله بلوکهای گچی (Blocks Gypsum ) مقدمه یکی از روشهای ساده برای اندازه‌گیری رطوبت خاک استفاده از بلوکهای گچی است.

در سال 1936 بایکاس دو قطب پیلی را به الکترود خازن فلزی که در داخل یک قطعه گچ پاریس به شکل مکعب به ابعاد cm 5/1*3*4 نصب شده بود متصل نمود، مکعب مزبور را در محیط خاک قرار داد و از آن برای اندازه‌گیری رطوبت استفاده نمود.

اصول کار قالبهای گچی براساس هدایت الکتریسیته استوار می‌باشد.

وقتی که دو الکترود در یک محیط متخلخل و به موازات یکدیگر قرار بگیرند جریان الکتریسیته متناسب با رطوبت خاک, ترکیب شیمیایی و غلظت نمکهای محلول در آن, بین دو الکترود برقرار می‌گردد و بر این اساس می‌توان رابطه‌ای بین مقاومت الکتریکی قالبهای گچی و میزان رطوبت خاک بدست آورد که این رابطه را می‌توان بر روی یک کاغذ نیمه‌لگاریتمی نشان داد.

به این منحنی, منحنی واسنجی قالبهای گچی گویند.

با داشتن این منحنی و با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بین دو الکترود می‌توان رطوبت خاک را بدست آورد.

مهمترین مزیت بلوک‌های گچی علاوه بر سرعت اندازه‌گیری درجه دقت آنها در رطوبتهای کم است.

علاوه بر آن بلوکها نسبت به سایر وسایل اندازه‌گیری رطوبت نسبتاً ارزان هستند.

اما بزرگترین مشکل آنها حساسیت به شوری است، چون شوری باعث می‌شود هدایت الکتریکی افزایش یافته و این امر باعث اشتباه در تخمین رطوبت می‌گردد.

روش کار برای اینکه بتوان از بلوکهای گچی در مزرعه استفاده کرد ابتدا باید آنها را واسنجی نمود.

بنابراین روش کار شامل دو مرحله است: 1- تهیه منحنی واسنجی بلوکهای گچی 2- نصب در مزرعه 1- تهیه منحنی واسنجی بلوکهای گچی روش تهیه منحنی واسنجی بلوکهای گچی به شرح زیر است: 1- بلوکهای گچی را در داخل ظرف آب قرارداده و اجازه دهید تا اشباع شود.

2- بلوکهای گچی را از آب خارج کرده و به مدت 10 دقیقه در مجاورت هوا قراردهید و مجدداً وارد آب کنید.

این عمل را چندین بار تکرار کنید تا هوای محبوس داخل بلوک کاملاً خارج گردد.

3- پس از هواگیری بلوک ها را وارد سطل آب کرده و با استفاده از مقاومت‌سنج مقاومت آن را اندازه‌گیری کنید.

4- گلدان را از خاک مزرعه پر نموده و بلوک را در آن نصب نمائید.

گلدان را آبیاری کرده و به مرور زمان که خاک خشک می‌شود مقاومت را به وسیله مقاومت‌سنج اندازه‌گیری و رطوبت خاک را با نمونه‌برداری ( به صورت وزنی) تعیین کنید.

5- ارقام مقاومت بدست آمده را در مقابل درصد رطوبت خاک روی کاغذ نیمه‌لگاریتمی رسم کنید به طوری که محور عمودی به مقاومت الکتریکی و محور افقی به رطوبت اختصاص داده شود.

نمودار بدست آمده را منحنی واسنجی بلوک گچی می‌نامند.

با داشتن این منحنی و نصب بلوک گچی در مزرعه می توان با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بلوک در مزرعه، درصد رطوبت خاک را تعیین کرد.

2- نصب بلوک در مزرعه 1- توسط آگر تا عمق دلخواه حفره‌ای برای نصب بلوک حفر نمایید.

2- بلوک را در کف حفره قرار داده و دقت نمائید که حداقل از یک طرف با خاک دست نخورده در تماس باشد سپس روی بلوک خاک ریخته و خاک را فشرده سازید.

3- بلوکهای گچی را در جهت عمودی در فاصله بیش از 30 سانتی‌متر از یکدیگر نصب نمایید.

4- پس از نصب بلوک سطح خاک را کمی برآمده کنید تا از تجمع آب در بالای بلوک جلوگیری شود.

5- مزرعه را آبیاری نموده و مقاومت بلوک را اندازه‌گیری نمایید.

با توجه به نیاز تعادل پتانسیل بین بلوک و خاک لازم است که پس از نصب بلوک به مدت چندین ساعت صبر کرد تا این تعادل برقرار شود.

6- بلوکها را باید در منطقه توسعه ریشه و در امتداد ردیف گیاهان نصب نمود.

آزمایش شماره 6- اندازه گیری رطوبت خاک (3) هدف: آشنایی با نوترون‌متر (Neutron meter) مقدمه یکی از روش های دیگر برای اندازه‌گیری رطوبت نوترون‌متر می‌باشند.

در اوایل سال 1950 روش پخش نوترون برای اندازه‌گیری رطوبت در مزرعه مورد استفاده قرار گرفت این روش نسبت به روش وزنی دارای مزایایی است که عبارتند از: 1- اندازه‌گیریها سریع انجام شده و نیازی به صرف وقت 24 ساعته برای خشک کردن نمونه‌ها نیست.

2- اندازه‌گیری مستقیماً در مزرعه و در شرایط طبیعی صورت می‌گیرد.

3- می‌توان یک آزمایش را چندین مرتبه تکرار نمود تا از نتایج آن اطمینان حاصل شود.

در عین حال، این روش دارای معایبی نیز می باشد که عبارت است از گران بودن دستگاه، خطرات ناشی از تابش نوترون و عدم امکان اندازه‌گیری رطوبت در لایه سطحی خاک.

دستگاه نوترون‌متر از دو قسمت تشکیل شده است 1- میله (Probe) که قطر آن حدود 5 سانتی‌متر و ارتفاع آن 30 تا 40 سانتی‌متر است.

2- دستگاه شمارشگر برای ثبت شار نوترونهای کند شده.

چشمه نوترون سریع معمولاً مخلوطی از ذرات آلفا (هسته هلیوم) و بریلیوم در نظر گرفته می‌شود.

در بعضی از دستگاهها برای چشمه نوترون سریع از مخلوط آمریسیوم و بریلیوم استفاده می‌شود.

آمریسیوم مانند رادیوم از چشمه‌های تابش گاما می‌باشد اما انرژی آمریسیوم کمتر بوده و لذا خطرات ناشی از آن کمتر است.

نوترونهای سریع که از چشمه خارج می شوند وارد خاک شده و همانند توپهای بیلیارد بصورت الاستیک با هسته اتمهای مختلف موجود در خاک برخورد می کنند.

در اثر برخوردهای متعدد نوترونها از مسیر خود منحرف شده و در فضای اطراف پرا کنده می‌شوند که البته به تدریج مقداری از انرژی جنبشی خود را نیز از دست می‌دهند.

درجه مؤثر بودن هسته‌های مختلف موجود در خاک و نقش آنها در کند کردن نوترونهای سریع سیار متفاوت است.

بیشترین کاهش انرژی در اثر برخورد ذره‌ها هنگامی رخ می‌دهد جرم ذره‌ها مساوی باشند.

از هسته‌های موجود در خاک که بیشترین تشابه جرمی را با نوترون داشته باشد هسته اتم هیدروژن است.

بنابرین هسته‌های هیدروژن موجود در خاک بیشترین تأثیر را در کند کردن سرعت نوترونها دارد.

لازم به ذکر است که پیش از استفاده از نوترون متر در مزرعه باید آن را واسنجی نمود، یعنی رابطه بین رطوبت و شمارش نوترونهای کند شده مشخص شده باشد.

معمولاً یک واسنجی برای یک دستگاه برای خاکهای مختلف کافی است.

معادله‌ای که برای محاسبه رطوبت حجمی به کار می‌رود بصورت زیر است: که در آن a و b ضرایب واسنجی هستند که باید برای هر دستگاه برآورد شوند.

I تعداد شمارش نوترونهای کند شده در خاک و I std تعداد شمارش در شرایطی که میله نوترون متر در داخل محفظه خود قرار دارد است.

آزمایش شماره 7- اندازه گیری پتانسیل ماتریک خاک هدف: آشنایی با تانسیومتر (Tensiometer) مقدمه از تانسیومتر برای اندازه‌گیری نیروی مکش یا پتانسیل ماتریک خاک استفاده می‌شود.

تانسیومترها به دو صورت جیوه‌ای و فلزی هستند.

تانسیومتر جیوه‌ای بیشتر در کارهای آزمایشگاهی و تحقیقی استفاده می‌شود و چون کاربرد آنها در صحرا مشکل است در عمل از نوع دیگر تانسیومتر یعنی فلزی استفاده می‌شود.

در تانسیومتر فلزی از یک خلاءسنج فلزی به جای خلاءسنج جیوه‌ای مورد استفاده در تانسیومتر جیوه‌ای استفاده شده است.

هر تانسیومتر از یک کلاهک متخلخل به طول تقریبی 5/7 سانتیمتر, یک لوله غیرقابل نفوذ و یک خلاءسنج یا مانومتر جیوه‌ای تشکیل شده است.

کلاهک تانسیومتر معمولاً از جنس سرامیک بوده و باید دارای هدایت آبی بالایی باشد و در هنگام نصب در مزرعه کاملاً اشباع از آب و عاری از هوا باشد.

اگر کلاهک متخلخل پر از آب خالص و فاقد هوا را در خاک اشباع یا مخزنی از آب قرار دهید, خلاءسنج عددی را نشان می‌دهد که آن را صفر دستگاه فرض می‌کنند.

حال اگر تانسیومتر را به خاک غیراشباع یا خشک منتقل کنید آب از کلاهک وارد خاک گردیده و در لوله رابط محتوی آب خلاء ایجاد می‌شود که در خلاءسنج منعکس می‌گردد.

بدیهی است این خلاء بستگی به نیروی مکش خاک و در نتیجه رطوبت آن دارد.

درجه تانسیومتر از صفر تا 100 سانتی ‌بار (یک اتمسفر) درجه‌بندی شده است، بنابراین تانسیومترها تا مکش یک اتمسفر بیشتر کار نمی‌کند.

چون خلاءسنج اندازه نسبی خلاء را در مقابل فشار اتمسفر، که مقدار آن حدوداً معادل یک بار است، اندازه‌گیری می‌کند، بنابراین در صورتی که پتانسیل خاک از یک بار بیشتر شود هوا از طریق کلاهک وارد تانسیومتر شده و فشار آن را با فشار اتمسفر متعادل می‌سازد.

بنابراین در عمل کارایی تانسیومترها فقط تا پتانسیل ماتریک 85/0 اتمسفر است.

معمولاً درجه 25-10 سانتی‌بار معرف ظرفیت زراعی و درجه 75-55 سانتی‌بار زمان آبیاری است.

روش کار در این آزمایش روش کار شامل سه قسمت آماده کردن تانسیومتر جهت نصب در مزرعه، انتخاب محل نصب و نحوه نصب تانسیومتر است.

1- آماده کردن تانسیومتر جهت نصب در مزرعه 1- لوله تانسیومتر را کاملاً با آب مقطر جوشیده و سرد شده پر کنید.

2- کلاهک متخلخل باید اشباع از آب گردد و تانسیومتر هواگیری شود.

بدین منظور تانسیومتر را به مدت 2 الی 3 روز درون یک سطل آب مقطر قرار داده و روزانه چند مرتبه لوله تانسیومتر را از آب مقطر پر کرده تا آبی که از قسمت کلاهک خارج می‌شود تأمین شود.

در صورت امکان بهتر است تمام تانسیومتر در آب مقطر مستغرق باشد.

3- توسط پمپ دستی داخل تانسیومتر ایجاد خلاء کنید و با زدن ضربات آرام به لوله محافظ و خلاءسنج به خارج شدن حبابهای هوا کمک کنید و این عمل را در چند مرحله روزانه انجام دهید.

4- پس از آنکه تانسیومتر کاملاً هواگیری شد و کلاهک آن اشباع گردید آماده نصب در مزرعه می‌باشد.

لذا درپوش آن را بسته کلاهک را با پارچه تمیز و مرطوب پوشانده و آن را داخل سطل آب مقطر به محل نصب در مزرعه حمل نمائید.

در موقع نصب دقت شود کلاهک در معرض هوای آزاد قرار نگیرد.

2- انتخاب محل نصب تانسیومتر: در انتخاب محل نصب تانسیومتر روش آبیاری, نوع کشت, وضعیت توپوگرافی زمین، درجه نفوذپذیری خاک و ظرفیت نگهداری خاک مؤثر است.

تانسیومتر باید همیشه در منطقه فعالیت ریشه‌ها نصب شوند در صورتی که عمق توسعه ریشه‌ها بیش از 45 سانتی‌متر باشد بایستی دو تانسیومتر در مجاور هم در دو نقطه، یکی در چهارک اول منطقه توسعه ریشه و دیگری در عمق چهارک سوم قرار گیرد.

در آبیاری جوی و پشته معمولاً تانسیومتر را روی پشته‌ها نصب می‌نمایند.

بعلاوه هرچه نوک کلاهک به کف جوی نزدیکتر باشد بهتر است.

در آبیاری کرتی تانسیومتر را معمولاً در طول کرت و بر روی مرز نصب می‌نمایند.

در آبیاری قطره‌ای و بارانی تانسیومتر در آن قسمتی که آفتاب بیشتری می‌تابد در ردیف درختان یا محصولات دیگر نصب می‌گردد.

فاصله آن تا قطره‌چکانها در آبیاری قطره‌ای بایستی در حدود 30 الی 45 سانتیمتر باشد.

3- نحوه نصب تانسیومتر تانسیومتر باید در محلی نصب گردد که معرف تمامی مزرعه باشد و بهتر است در هر مزرعه از دو تانسیومتر استفاده گردد.

کارگذاشتن تانسیومتر باید به طریقی باشد که بین کلاهک و خاک اطراف تماس کامل وجود داشته باشد بدین منظور یک چاهک تا عمق مناسب به وسیله آگر (مته دستی) در زمین کنده و مقداری خاک نرم در کف چاهک قرار داده و کلاهک را به طور ملایم در خاک فشار می‌دهند سپس اطراف کلاهک و لوله را با خاک پر می‌نمایند.

پس از نصب با مقداری خاک اطراف آن را برآورده می‌نمایند تا آب اطراف آن جمع نگردد.

درهر شرایطی می‌توان این وسیله را در خاک نصب نمود ولی بهتر است وقتی که رطوبت خاک در حالتFC است نصب گردد.

در هنگام نصب باید دقت شود بین کلاهک رسی و انتهای چاهک فاصله‌ای نباشد.

آزمایش شماره 8- اندازه‌گیری ضرایب رطوبتی خاک (1)‌ هدف: تعیین رطوبت ظرفیت زراعی به روش صحرایی و آزمایشگاهی مقدمه آب موجود در خاک را می توان به سه بخش تقسیم نمود: آب ثقلی، آب کاپیلاری (موئینه‌ای) و آب هیگروسکوپی آب ثقلی: آن قسمت از آب خاک است که منافذ بزرگ خاک را اشغال کرده و در شرایطی که خاک زهکش داشته باشد, در نتیجه نیروی ثقل از آن خارج می‌شود.

آب ثقلی برای گیاه قابل استفاده نمی باشد.

حد بالای رطوبت ثقلی رطوبت اشباع است.

آب ثقلی با کشش برابر یا کمتر از اتمسفر در خاک نگهداری می‌شود.

عمل زهکشی آب ثقلی برای خاکهای شنی کمتر از یک روز و برای خاکهای رسی 3 تا4 روز طول می‌کشد.

آب کاپیلاری: آبی است که به وسیله کشش سطحی و یا نیروی بیش از نیروی ثقل در خاک نگهداری می‌شود.

آب کاپیلاری با کشش بیش از اتمسفر (هر اتمسفر برابر 10 متر ستون آب) و کمتر از 31 اتمسفر در خاک نگهداشته می‌شود حد بالای این رطوبت وقتی است که تمامی آبهای ثقلی خارج شده باشد در این حالت می‌گویند رطوبت خاک در گنجایش زراعی مزرعه است.

آب کاپیلاری برای گیاه قابل استفاده بوده و منبع اصلی آب مورد نیاز گیاه است.

آب هیگروسکوپی: به صورت لایه‌ای نازک اطراف ذرات خاک را گرفته و در نتیجه نیروی ثقل و کاپیلاری قادر به حرکت در خاک نیست.

این آب چنان محکم نگهداشته می‌شود که به جز در حالتهای خاص برای گیاه قابل استفاده نیست.

این آب با کشش بیش از 31 اتمسفر در خاک نگهداری می‌شود.

ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم دو نقطه پتانسیلی مهم آب خاک هستند که در زیر تشریح می شوند.

ظرفیت زراعی (Field Capacity): همانگونه که ذکر شد رطوبت باقیمانده در خاک پس از خارج شدن آب ثقلی, گنجایش زراعی یا ظرفیت زراعی گویند که باFC نشان داده می شود.

ظرفیت زراعی یکی از نقاط پتانسیلی مهم خاک می‌باشد.

در گنجایش زراعی مکش خاک بین 200 تا 400 سانتیمتر آب است این مکش برای خاکهای شنی نزدیک 200 و برای خاکهای رسی نزدیک به 400 سانتیمتر آب و به طور متوسط 300 سانتیمتر آب یا یک سوم اتمسفر است.

درصد رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی در خاکهای مختلف متفاوت است.

نقطه پژمردگی دائم (Permanent Wilting Point): محدوده دیگر رطوبت خاک که گیاه در آن قادر به جذب رطوبت از خاک نیست نقطه پژمردگی دائم گویند که با PWP نشان می‌دهند.

در این نقطه گیاه نمی‌تواند برای رفع نیاز خود آبی از خاک جذب کند.

پژمردگی دائم بستگی به شرایط آب و هوایی, نوع گیاه و بافت خاک دارد.

مکش خاک در نقطه پژمردگی دائم را به طور متوسط 15 اتمسفر در نظر می‌گیرند.

قبل از نقطه پژمردگی دائم یک نقطه پتانسیلی دیگر وجود دارد که به آن نقطه پژمردگی موقت گویند در این وضعیت گیاه در طول روز به دلیل تعرق زیاد پژمرده شده اما در شب به دلیل جذب رطوبت بیشتر شادابی خود را مجدداً کسب می‌کند.

اختلاف رطوبت خاک در فاصله بین گنجایش زراعی و نقطه پژمردگی دائم را کل آب قابل استفاده (TAW) گویند.

مقدار این آب نشان دهنده آبی است که توسط گیاه می‌تواند مصرف شود.

فاصله بین دو منحنی ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم در خاکهای مختلف متفاوت است و در یک خاک رسی به مراتب این اختلاف بیشتر از خاک شنی است بنابراین مقدار آب قابل ذخیره در خاک که بتواند مورد استفاده گیاه قرار گیرد در خاک رسی بیش از خاکهای سبک است.

میزان مواد آلی اثر قابل توجهی در قدرت نگهداری آب خاک دارد.

در شرایط یکسان خاک حاوی مواد آلی بیشتر دارای رطوبت زیادتری در ظرفیت مزرعه است اما در عین حال میزان آب قابل استفاده آن تفاوت زیادی نمی‌کند.

روش کار رطوبت خاک در ظرفیت زراعی را به دو روش می توان اندازه گیری نمود که عبارتند از روش آزمایشگاهی و روش صحرایی.

1- دستگاه آزمایشگاهی: برای تعیین رطوبت خاک در ظرفیت زراعی به روش آزمایشگاهی از دستگاه صفحات فشاری (Pressure Plate) استفاده می شود.

این دستگاه مطابق شکل از یک محفظه مانند دیگ زودپز که بتوان فشار داخل آن را از طریق یک کمپرسور افزایش داد, تشکیل شده است.

یک صفحه سرامیکی که قطر آن برابر قطر داخلی دستگاه است در داخل آن قرار می‌گیرد.

صفحه سرامیکی از طریق محفظه‌ای که در زیر آن قرار دارد با اتمسفر در تماس است.

همانگونه که گفته شد در گنجایش زراعی مکش خاک بین 2/0 تا 4/0 اتمسفر تغییر می‌کند.

به این ترتیب نمونه‌ای از خاک را برداشته و آن را بر روی صفحه متخلخل قرار داده و فشار 2/0 تا 4/0 وارد می‌گردد.

بعد از اینکه آب اضافی خارج شد رطوبت اندازه‌گیری می‌شود.

روش کار به صورت زیر است: مقداری خاک نرم شده که از الک 2 میلیمتر عبورکرده را بردارید.

خاک را در بوته چینی ریخته و کم کم به آن آب اضافه کنید تا اشباع شود (گل اشباع درست شود).

نکته: خصوصیات گل اشباع: 1- سطح گل براق است 2- مقداری از گل را با کاردک برداشته و ضربه ملایمی روی دسته آن می‌زنیم گل باید سقوط کند 3- شیاری روی گل ایجاد کرده دو طرف شیار باید براق باشد و آب ته شیار نایستد.