WET sensoren: 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 WET sensor 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, Ion specifieke sensoren of EC metingen
Vochtsensoren Waterspanning Wanneer beschikbaar? B.v. watermarks en tensiometers Watergehalte EC Hoeveel water is er beschikbaar? B.v. SM300, ECHO probe, Trime Hoeveel meststof is er in de bodem? Gecombineerde sensoren voor WET (Delta T Devices), 5TE (Decagon), HydraProbe
WET sensor Watergehalte Geeft beschikbaar water (Volume %) Bodemtype kalibratie Elektrische Geleidbaarheid (EC) Bulk EC: Totale EC in meetvolume (ms/cm) Voor Poriënwater EC, correctie op watergehalte Temperatuur Correctie temperatuur invloed
Waterspanning (kpa) Wanneer wat meten? Keuze hangt af van: pf curve, 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) WET sensoren als verzilting en meststoffen een rol spelen (EC) pf curve Tensiometers Vochtsensoren WET Watergehalte (%)
Diëlektrisch gedrag van bodem + water + + _ + + + R C i v Permittiviteit (ε) Capaciteit (C) Elektrische Geleidbaarheid (σ) Weerstand (R)
Hardware concept chip meet complexe impedantie bij 10 30 MHz
Werkingsprincipe van WET sensor Temp. Klein EM veld tussen 3 pennen meet het diëlektrisch gedrag van de bodem of groeimedium bij 20 MHz Capaciteit (C) Weerstand (R) Temperatuur(T) Permittiviteit(ε) Bulk EC (σ) Vertaalslag Watergehalte(θ) Poriënwater EC (EC P ) kalibratie!
Correcties voor temperatuur invloeden ε water (T) = 80 + 0.37 ( 21 T ) σ (T) = σ(t 20 ) [ 1 + 0.0225 ( T T 20 ) ] *) *) hangt af van ion samenstelling
Bodemspecifieke kalibratie Vochtgehalte (%) 40 30 20 10 0 θ (ε) = a 0 + a 1 ε + a 2 ε 2 + a 3 ε 3 θ = 0.115 ε 0.176 Topp-curve Ovendroog methode 0 5 10 ε 15 20 25 Permiitiviteit Kalibratie hangt van de bodemsoort af!!!
Bodem model ε lucht = 1, ε bodem 4, ε water 80 Lucht Water Meststoffen Vaste delen fractie: a % fractie: b % fractie: c % εtotaal = a 1 + b 80 + c 4
Effect van inklinken bodem kalibratie ingeklonken 20% Water Water 20% 50% Lucht Lucht 30% 30% Vaste delen Vaste delen 50% ε = 17.7 ε = 18.3 Watergehalte: θ = 20.0 θ 20.5
Poriënwater EC EC p = ε water σ bulk 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 0.350 Over irrigation 0.300 m 3/m 3 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 15 cm 30 cm Vochtgehalte (Horst) [v/v] 0.2 45 cm 0.1 1 mei 1 jun 1 jul 1 aug 1 sep 1 okt
Poriën EC metingen EC [ms/cm] 5 4 3 2 Monstername SAMPLE 15 cm Sigma probe WET-sensor 1 1 mei 1 jun 1 jul 1 aug 1 sep 1 okt
Voorbeeld van WET sensor meting Irrigation and Fertigation Event 120 VWC EC Water Content (%), EC (ms/m) 100 80 60 40 20 Irrigatie Fertigatie 0 Time
Laag EC Water (EC = 0.50 ds/m) Gemend water Hoog EC water (EC = 1.80 ds/m) EC (ds m -1 ) EC (ds m -1 ) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Timer WET Acqua substraat nel substrato water irrigatie Acqua irrigua water 3.5 Soglia Acqua substraat nel substrato water 3.0 Acqua irrigatie irrigua water 0.0 40 60 80 100 120 140 160 Giorni Dagendal natrapianto planten Pardossi, 2008
WET sensor voor bodem en groeimedia Handmeter Voor bemonstering Kalibreren voor verschillende media Beperkte logger faciliteit
Real time 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 ICT ers Temperatuur sensor Processor SENSOR Elektroden Kalibratie gegevens
Bedankt voor uw aandacht Meer documentatie beschikbaar via: jos.balendonck@wur.nl