التحكم في الري باستخدام سنسور قالب الجبس

التحكم في الري والفترة بين الريات باستخدام سنسور قالب الجبس

قد يصعب على مشرف أو مهندس الري أن يتخذ قرار الري أو تقدير الفترة بين الريات بالعين المجردة إلا عند توفر الخبرة الكافية للقيام بذلك، لذا فقد عكف الباحثون التطبيقيين بالمزارع على إيجاد طرق مبسطة للإجابة على السؤال: متى يتم الري ؟؟ وما هي الفترة بين الريات المثالية ؟؟

والأساس الوحيد لتقدير ذلك هو تقدير أو معرفة المحتوى الرطوبي بالتربة ساعة اتخاذ قرار الري وبناءاً عليها حساب الفترة بين الريات لفترة لا تزيد عن الأسبوعين تحت ظروف المناخ المصرية ويتم تعديلها باستمرار مرتين شهرياً أو تبعاً للتغيرات المناخية المفاجئة كهطول الأمطار أو هبوب الرياح الشديدة أو موجات ارتفاع درجات الحرارة، أو قد يتم تعديلها بناءاً على فترة نمو المحصول كالتزهير مثلاً أو فترة النمو الثمري القصوى أو فترة النضج قبل حصاد المحصول.

ومن الطرق البسيطة لقياس المحتوى الرطوبي بالتربة هي قوالب الجبس Gypsum Blocks، فما هي قوالب الجبس لقياس المحتوى الرطوبي بالتربة ؟؟

هي قوالب اسطوانية من الجبس العادي تستخدم كسنسور لقياس محتوى رطوبة التربة معتمدة على نظرية الشد الرطوبي للتربة كعلاقة مع المقاومة الكهربائية، فقالب الجبس يكون مفرغاً ويتخلله قضيبين من السلك المجلفن داخل هذا الفراغ والاسطوانة مغلقة من أعلى وأسفل والأسلاك ذات جلفنة عالية الجودة لامعة بطول 20 سم ويتم لحام سلك كهربائي بكل طرف بلحام من القصدير ليتصلا بالتيار الكهربائي مع وحدة لقياس مقاومة القضيبين لتوصيل التيار الكهربي من خلال التربة وتحويل القراءة مباشرةً إلي قيمة الشد الرطوبي.
والقضيبين داخل القالب يشترط أن تكون الــ 5 سم الطرفية من كل سلك مكشوفة داخل القالب وباقي السلك معزول، وبناءاً عليه فتكون فكرة قياس الرطوبة الأرضية بتلك المكعبات هي قراءة قيمة مقاومة القضيبين لتوصيل التيار الكهربي في التربة بوحدة الأوم داخل التربة عند ساعة القياس بالتربة، فكلما كانت التربة ذات محتوى رطوبي عالي كلما ازدادت توصيليتها الكهربية نتيجة تشبعها بالماء فتقل قراءة مقاومة القضيبين، وكلما كان المحتوى الرطوبي للتربة قليل أو التربة جافة يقل التيار الكهربي المار بين القضيبين خلال التربة نتيجة جفاها فتزداد قراءة مقاومة القضيبين بالأوم.

أنواع سنسور قالب الجبس لقياس الرطوبة الأرضية لليمين مباشرةً في الجبس ولليسار حماية معدنية من الخارج

والمهمة الأساسية لمادة الجبس هي العزل فقط بين القضيبين وليس له دخل في مستوى قراءة المقاومة، كما يمكن استبدال مادة الجبس بنوع قوي من الإستيروفوم Styrofome blocks أو مادة البلاستر Plaster blocks، والمهم عند صب تلك القوالب مع تركيب الإلكترودات المجلفنة هو أن تكون بقطر كلي لا يزيد عن 5 سم وأن يكون هناك فاصلة بين إلكترودي السلك المجلفن لا تسمح بتلامسهما في حدود 3 سم، كما يلزم عند دفنها بالتربة أن تدفن في منطقة تعبر عن قراءة الرطوبة حول الجذور.

وتتميز قوالب الجبس بقلة تكلفتها وسهولة تركيبها بالتربة وسهولة تقدير الحاجة للري عند قلة الرطوبة بالتربة أو العطش ولكن يعاب عليها في قياس المحتوى الرطوبي لتحديد مدى حاجة التربة للري أن كفاءتها ودقتها في قياس الرطوبة غير عالية بمجرد وصول الرطوبة لمستوى السعة الحقلية (أي أقل من 50 kpa أو ما يوازي 0.5 bar من الشد الرطوبي) أو عند التشبع فتنخفض القراءة بمجرد الوصول للسعة الحقلية وتتساوى معها القراءة عند التشبع ولكن أعلى من هذا المستوى فهي جيدة في تقدير الشد الرطوبي كلما قلت رطوبة التربة أو حالة العطش فلذا فهي تفضل للاستدلال على الرطوبة الأرضية بعد فترة من الري وعند الاقتراب من الرية التالية، كما يعاب عليها أيضاً أن القضبان المجلفنة تتآكل مع الوقت بفعل الرطوبة الأرضية مع تأثير ملوحة التربة والمياه إن وجدت مع التيار الكهربي مما يستدعي تغيير القوالب ولكن يمكن التغلب على ذلك بفصل التيار الكهربي وتوصيله فقط عند القياس لاتخاذ قرار الري كما تم التغلب على ضرر الملوحة في بعض السنسورات الحديثة Granular matrix sensor بوضع القضيبين بداخل حبيبات من الجبس داخل قالب مع حماية القالب من الخارج بغطاء معدني.

ويتم تقدير الشد الرطوبي بقوالب الجبس ببساطة متناهية فكل 10000 Ohm تعادل 345 kpa من الشد الرطوبي وتساوي 3.45 bar من الشد الرطوبي للتربة، وعليه فكلما انخفض الشد الرطوبي لأقل من 50 kpa أو 0.5 bar يعني أن المحتوى الرطوبي للتربة في مستوى أكبر من السعة الحقلية أو التشبع ولا نحتاج للري وكلما ازدادت القراءة إلى 1 بار فيعني ذلك أن الرطوبة بالتربة جيدة ولا داعي للري ويمكن الري عند شد رطوبي 2 بار فأعلى بالتربة.

ويمكن توصيل قوالب الجبس في لوحات الري الإلكترونية لاستعراض بيانات رطوبة التربة مباشرةً باعتبار تلك القوالب سنسور لقياس الرطوبة الأرضية وتسجيلها بالكمبيوتر ويمكن أن يلحق به سنسور لقراءة حرارة التربة أيضاً نظراً لتأثر مقاومة القضبان بالحرارة وللحصول على ملخص يعكس وضع التربة من رطوبة وحرارة للاستعانة بتلك البيانات في الري في جميع مراحل المحصول وتحديد مواعيد الزراعة لمحاصيل أخرى، ومن أشهر تلك اللوحات الإلكترونية بوردة فيندوينو التي أمكن في أحد المشاريع تركيب وتصميم نظام التحكم في الري على بوردة فيندوينو Vinduino وأيضاً يمكن تسجيل بيانات الأرصاد كالحرارة والرطوبة الجوية من خلال تلك البوردة، وأيضاً فقد أمكن تصميم وتركيب نظام التحكم في الري على بوردة أردوينو Aruduino  في الحدائق المنزلية بتركيب سنسور قياس الرطوبة الأرضية وحرارة التربة مع محبس سولونيد.
قوالب الجبس بسيطة في تصميمها وسهلة في تصنيعها حتى يدوياً بالمزرعة فيمكن تصنيع قالب الجبس من أجل قراءة الرطوبة الأرضية بقليل من المستلزمات ويمكن من خلالها قراءة حاجة التربة للري بسهولة ويسر كما يوضح المنحنى أدناه.

معايرة جهاز قالب الجبس وعلاقته بالشد الرطوبي والمقاومة الكهربائية

العلاقة بين قيمة الشد الرطوبي ومحتوى التربة من الرطوبة