Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Shariatmadari,Abbas Hemmat,Jafar Ghaisari
حسین شریعتمداری (استاد مشاور) عباس همت (استاد راهنما) جعفر قیصری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Shafizadeh
علیرضا شفیع زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Design, Construction and Evaluation of a Soil Apparent Electrical Conductivity Sensor
recision farming is a comprehensive approach to farm management and has the following goals and outcomes: increased profitability and sustainability, improved product quality, effective and efficient pest management, energy, water and soil conservation, and surface and ground water protection. In Precision farming, the farm field is broken into “management zones” based on soil pH, yield rates, pest infestation, and other factors that affect crop production. Management decisions are based on the requirements of each zone and precision farming tools (e.g. GPS/GIS) are used to control zone inputs. In contrast, traditional farming methods have used a “whole field” approach where the field is treated as a homogeneous area. Decisions are based on field averages and inputs are applied uniformly across a field in traditional farming. The advantage of precision farming is that management zones with a higher potential for economic return receive more inputs, if needed, than less productive areas. Therefore, the maximum economic return can be achieved for each input. Use of sensors that can sense physical and chemical properties of soil fast, accurate and with low cost is essential for precision farming. Various sensors, including mechanical, acoustic, chemical, magnetic and electrical sensors have been developed; among them sensors which measure apparent electrical conductivity of soil (Ec a ) are very popular. Because in addition to fast, accurate and low cost of measurement, Ec a has strong correlation with some soil properties (such as moisture content, cation concentration and soil texture) that are very effective on crop yield. Electrical sensors that measure soil Ec a are commonly designed based on the Wenner array. In Wenner array, four electrodes are placed into soil while they are arranged in equal intervals. An electric current is sent into the soil from the two outer electrodes and a potential difference between the two inner electrodes is measured. Ratio between the current and potential difference indicates the apparent soil strength (or apparent soil electrical conductivity). In this study, a sensor based on Wenner array for measuring soil apparent electrical conductivity in topsoil layer (0 to 30 cm) was designed and constructed. The Sensor consists of four copper electrodes that can be assembled in four specific rigid cultivator shanks equipped with a narrow blade. The sensor was evaluated under laboratory conditions. Effect of salinity, moisture and soil texture (clay percentage) variation on Ec a was investigated. The tests were conducted in a uniform soil bulk density (1354 kg m -3 ). Effect of four types of texture (clay loam, loam sand, sandy loam and sand), four salinity levels (3.2, 5.2, 7.2 and 9.2 dS m -1 ) and several levels of moisture (from 2.5% (cm 3 cm -3 ) up to the field capacity of
به منظور تامین غذای جمعیت رو به افزایش جهان، همراه با حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی منابع آبی و خاکی، شیوه های نوین کشاورزی مانند کشاورزی پایدار باید مورد استفاده قرار گیرد. کشاورزی پایدار می تواند منجر به دستیابی به عملکرد مطلوب همراه با کاهش مصرف نهاده ها گردد بنحویکه کمترین آسیب را به منابع آبی و خاکی وارد می شود. کشاورزی دقیق و یا به عبارت دیگر مدیریت ناحیه ای تولید از مهمترین ابزارها در تحقق کشاورزی پایدار است. برخلاف روش های مرسوم که در آن، اعمال نهاده ها براساس میانگینی از ویژگی های خاک در کل مزرعه، بصورت یکنواخت اعمال می شود؛ در مدیریت ناحیه ای تولید، اعمال نهاده ها در هر ناحیه از مزرعه براساس ویژگی های همان ناحیه انجام می گیرد. برای دستیابی به این نوع مدیریت، استفاده از حسگرهایی که بتوانند با سرعت، دقت و هزینه پایین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک را اندازه گیری کنند ضروری است. تاکنون حسگرهای متنوعی شامل حسگر های مکانیکی، صوتی، شیمیایی، مغناطیسی و الکتریکی برای تحقق مدیریت ناحیه ای تولید توسعه یافته اند. حسگرهای اندازه گیر هدایت الکتریکی ظاهری خاک (EC a ) به خاطر سرعت و دقت در اندازه گیری، هزینه پایین و همچنین همبستگی قوی با برخی ویژگی های خاک (مانند رطوبت، کاتیون های خاک و بافت) که بر عملکرد محصول اثرگذارند، امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. حسگرهایی الکتریکی که EC a خاک را اندازه گیری می کنند، براساس آرایش ونر طراحی می شوند. در آرایش ونر 4 الکترود به فواصل مساوی درون خاک قرار داده می شوند. از 2 الکترود بیرونی یک جریان الکتریکی به درون خاک ارسال می شود و اختلاف پتانسیل بین دو الکترود داخلی اندازه گیری می شود. نسبت بین اختلاف پتانسیل به جریان بیانگر مقاومت ظاهری خاک و یا هدایت الکتریکی ظاهری خاک است. در این تحقیق یک حسگر برای اندازه گیری هدایت الکتریکی ظاهری خاک لایه (0 تا 30 سانتی متر) طراحی و ساخته شد. حسگر از 4 الکترود مسی تشکیل شده که به ترتیبی خاص می توانند روی چهار ساقه صلب یک کولتیواتور مجهز به تیغه باریک نصب شوند. سامانه ساخته شده در شرایط آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر تغییرات شوری، رطوبت و بافت خاک بر EC a بررسی شد. آزمایش ها در صندوق خاک با جرم مخصوص ظاهری تر یکنواخت kg m -3 1354 انجام گرفت. تاثیر 4 نوع بافت (لوم رسی، شن لومی، لوم شنی و شنی)، 4 سطح شوری (2/3، 2/5، 2/7 وdS m -1 2/9) و سطوح رطوبتی مختلف (از سطح 5/2% حجمی برای هر بافت آغاز و با گام های 5/2% تا رسیدن به گنجایش ظرفیت مزرعه برای هر بافت ادامه یافت) بر EC a مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که مقادیر هدایت الکتریکی ظاهری با افزایش رطوبت و افزایش سطح شوری با کاهش روبرو بود. همچنین در یک سطح رطوبت و شوری ثابت، با افزایش درصد رس مقادیر هدایت الکتریکی کاهش یافت. براساس نتایج رطوبت حجمی خاک و هدایت الکتریکی محلول اشباع خاک (ECc e ) در واقع عوامل اصلی تاثیرگذار بر EC a می باشند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی