WETsensoren: Watergehalte, EC en Temperatuur in de mat Jos Balendonck
(Wageningen UR Glastuinbouw)
Workshop sensoren (1 november 2011)
Overzicht
Achtergrond water en meststoffen dosering Sensoren en meetgrootheden voor water Werking WETsensor Toepassingen in de praktijk Praktica suggesties
Teelt in de grond (“open systeem”) WATER ET
NUTRIENTEN
UITSPOELING
Substraatteelt (“gesloten waterkringloop”)
ET
WATER NUTRIENTEN
RECIRCULATIE
Uitdagingen voor de tuinbouw
Watertekort, verzilting, plant stress of milieubelasting (uitspoeling ...) Optimaal gebruik van water en meststoffen Preciezer irrigeren op basis van:
Bemonstering Klimaat (straling, temperatuur) en verdampingsmodel Plantsensoren (IR bladtemperatuur, stengeldikte, ...) Bodemvochtgehalte sensoren
Bemesting op basis van:
Bemonstering, Ionspecifieke sensoren of ECmetingen
Vochtsensoren
Waterspanning
Watergehalte
Wanneer beschikbaar? B.v. watermarks en tensiometers
Hoeveel water is er beschikbaar? B.v. SM300, ECHOprobe, Trime
EC
Hoeveel meststof is er in de bodem? Gecombineerde sensoren voor WET (DeltaTDevices), 5TE (Decagon), HydraProbe
WETsensor
Watergehalte
Geeft “beschikbaar water” (Volume %) Bodemtype kalibratie
Elektrische Geleidbaarheid (EC)
Bulk EC: Totale EC in meetvolume (mS/cm) Voor PoriënwaterEC, correctie op watergehalte
Temperatuur
Correctie temperatuur invloed
Wanneer wat meten ?
Keuze hangt af van:
Waterspanning (kPa)
pFcurve, porositeit groeimedium, keuze van het vochtniveau. De nauwkeurigheid, resolutie en meetbereik van de sensoren, veelal:
Tensiometers vooral in drogere media Vochtsensoren vooral in nattere media (bv pot of substraatteelt) WETsensoren als verzilting en meststoffen een rol spelen (EC)
pF curve Tensiometers
Vochtsensoren
Watergehalte (%)
WET
Diëlektrisch gedrag van bodem + water i +
+
R
+ +
_ _ _
+
_ _
C
Permittiviteit (ε) ↔ Capaciteit (C) Elektrische Geleidbaarheid (σ) ↔ Weerstand (R)
v
Hardware concept
chip meet complexe impedantie bij 1030 MHz
Werkingsprincipe van WETsensor Klein EMveld tussen 3 pennen meet het diëlektrisch gedrag van de bodem of groeimedium bij 20 MHz Temp.
Capaciteit (C)
Permittiviteit (ε)
Weerstand (R)
Bulk EC (σ)
Watergehalte (θ) Poriënwater EC (ECP)
Temperatuur (T) Vertaalslag
kalibratie !
Correcties voor temperatuur invloeden
εwater (T) = 80 + 0.37 ( 21 T )
σ (T) = σ(T20) ·[ 1 + 0.0225 ( T – T20) ] *) *) hangt af van ionsamenstelling
Bodemspecifieke kalibratie Voc htgehalte (%)
40
θ (ε) = a0 + a1·ε + a2·ε2 + a3 ·ε3 30
θ = 0.115 ε − 0.176
20 Topp-curve Ovendroog methode
10 0 0
5
10 ε
15
20
25
Permiitiviteit Kalibratie hangt van de bodemsoort af !!!
Bodem model εlucht = 1, εbodem ≅ 4, εwater ≅ 80
Lucht
fractie: a %
Water Meststoffen
fractie: b %
Vaste delen εtotaal = a 1 + b 80 + c 4
fractie: c %
Effect van inklinken bodem kalibratie 20%
50%
30%
Water Lucht Vaste delen
ε = 17.7 Watergehalte: θ = 20.0
ingeklonken
Water
20%
Lucht
30%
Vaste delen 50%
ε = 18.3 θ ≈ 20.5
Poriënwater EC εwater · σbulk
*)
ECp = ε 4.1
*) correctie model (M.A. Hilhorst)
Kalibratie voor substraten
Steenwool, Perlite, Peat ... Schors, kokos, ... Mengsels Luchtige mengsels, variabiliteit ..
WE T
Full
Farmer
0.400
Over irrigation
0.350
m 3/m 3
0.300
0.250
0.200
Stress
0.150
0.100 27-07-2007 00:00:00
01-08-2007 00:00:00
06-08-2007 00:00:00
11-08-2007 00:00:00
16-08-2007 00:00:00
21-08-2007 00:00:00
26-08-2007 00:00:00
31-08-2007 00:00:00
05-09-2007 00:00:00
Plaatsing sensoren
[mS/cm] 0.5 0.4 0.3
Vochtgehalte (Horst) [v/v] 15 cm 30 cm
0.2 45 cm 0.1 1 mei
1 jun
1 jul
1 aug
1 sep
1 okt
Poriën EC metingen 5 EC [mS/cm]
SAMPLE Monstername
4
15 cm 3 Sigma probe
WET-sensor
2 1 1 mei
1 jun
1 jul
1 aug
1 sep
1 okt
Voorbeeld van WETsensor meting Irrigation and Fertigation Event 120
VWC
Water Content (%), EC (mS/m)
EC 100 80
Fertigatie 60
Irrigatie 40 20 0 Time
4.0
Timer
3.5
Laag EC Water (EC = 0.50 dS/m)
EC (dS m-1)
3.0
Gemend water
substraat water Acqua nel substrato
2.5 2.0 1.5 irrigatie water Acqua irrigua
1.0 0.5
Hoog EC water (EC = 1.80 dS/m)
0.0 3.5
WET substraat water Acqua nel substrato
Soglia
EC (dS m-1)
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
Acqua irrigua irrigatie water
0.5 0.0 40 Pardossi, 2008
60
80 100 120 Giorni Dagendal natrapianto planten
140
160
WETsensor voor bodem en groeimedia
Handmeter Voor bemonstering Kalibreren voor verschillende media Beperkte logger faciliteit
Realtime sturing irrigatie
Autonome werking Timer (wakker worden) Verschillende sensoren Sturing van elektronische kleppen Programmeerbaar vanaf computer (via GSM modem) Batterij gevoed (zonnepaneel)
Voor de gevorderde ICTers
Temperatuur sensor
Processor SENSOR
Elektroden
Kalibratie gegevens
Bedankt voor uw aandacht Meer documentatie beschikbaar via:
[email protected]
