Sondas de Humedad del Suelo

Sondas de humedad del suelo de METER GROUP, para medir el contenido volumétrico de agua en el suelo (Volumetric Water Content – VWC).

sonda humedad conductividad electrica suelo sustrato TEROS 12

El contenido y la energía del agua en el suelo

La humedad del suelo se puede medir y expresar como cantidad de agua o como la energía con la que el agua está retenida en la matriz del suelo.

En el primer caso se habla de Contenido Volumétrico de Agua (CVA o θ, %vol, 100·m3 agua·m3 suelo) y en el segundo caso de Potencial Hídrico del suelo (PHS o Ψ, cbar o kPa).

Es muy importante la interpretación de los datos de CVA y PHS para establecer umbrales de decisión para cada cultivo y situación específica. 

Hay que tener en cuenta la experiencia de cada técnico y las referencias bibliográficas existentes como Thompson et al. (2007), Allen et al. (2006) y Zotarelli et al. (2019). También, Iturria et al. (2019) realiza una comparativa entre distintos modelos de sondas dieléctricas de humedad.

 

Tipo de sondas de humedad

A escala global, hay varios fabricantes y modelos de sondas de humedad del suelo que se basan en la medida de la constante dieléctrica del suelo (ε). Los tres tipos principales de sensores dieléctricos son los Capacitivos, FDR y TDR.

En el artículo web Soil moisture sensors—How they work. Why some are not research-grade (2019)  hay una explicación muy entendedora de la diferencia entre dichas tecnologías.

Los sensores de humedad basados en la resistencia eléctrica son mucho más baratos y responden a cambios de humedad, pero son muy sensibles a la salinidad del suelo y tienen un error de medida significativo. Su uso no es recomendable en ensayos ni para sistemas de Redes Inalámbricas de Sensores en agricultura profesional.

 

¿De qué depende el error de una sonda?

Función calibración sonda humedad TEROS 12

La capacidad de un sensor dieléctrico para realizar medidas exactas y precisas de la humedad del suelo depende de:

  • Error de medida de la constante dieléctrica.
  • Error de la curva de calibración genérica y/o específica que utiliza el sensor para convertir la salida eléctrica (RAW) en CVA (%vol).
  • Sensibilidad a la salinidad del suelo.

La figura muestra las funciones de calibración genéricas de la sonda TEROS 12 (METER Group) para suelo mineral y tres tipos de sustrato (turba-perlita, fibra de coco y lana de roca).

 

¿Cuántas sondas necesito en cada parcela?

Una finca se organiza en parcelas y en unidades de paisaje agroclimáticas. Los sensores de planta y de suelo se instalan físicamente en puntos concretos geo-referenciados dentro de la parcela, y miden un volumen representativo de suelo (ej: humedad de suelo). Por ejemplo, un sensor capacitivo TEROS 12 (METER Group) de humedad del suelo tiene un volumen de exploración de 1L.

Una parcela no es homogénea y por tanto, al instalar los sensores in situ habrá que considerar las Zonas Homogéneas de Manejo (ZHM).

La imagen siguiente muestra una parcela de vid con dos ZHM establecidas a partir de imágenes del paisaje, sondeo de suelo con barrena y visita presencial.

El punto de medida (P) corresponde al punto donde se instaló un datalogger con conectividad celular, un contador en la línea porta-goteros para el riego y 3 sondas de potencial hídrico del suelo TEROS 21 (METER Group) y 2 sondas de contenido de humedad TEROS 12 (METER Group) a 15, 30 y 50cm de profundidad).

Zonas de manejo cuantas sondas necesito

La imagen muestra las Zonas Homogéneas de Manejo (ZHM) en una parcela de vid de 1,9ha y localización del punto con sondas de potencial hídrico y contenido de agua del suelo para la gestión del riego.

Para poder interpretar los datos de humedad del suelo y ajustar el programa de riego, es necesario que la dinámica de la humedad en cada profundidad (expresada en contenido volumétrico o potencial), medida por cada sonda, responda a los riegos+lluvia y a la absorción de agua según la demanda hídrica y la distribución de raíces.

Si el punto con sondas está bien diseñado e instalado, la interpretación de los datos será representativo de la dinámica hídrica de la ZHM y válido para la toma de decisiones de riego.

 

¿Qué factores debe considerar para que las medidas de la sonda sean representativas?

Para que la medida del sensor sea representativa de la humedad de un volumen de suelo o sustrato, hay que tener en cuenta los siguientes factores

  • Volumen de exploración del sensor: a mayor volumen, más representatividad.
  • Correcta instalación del sensor, asegurando el buen contacto entre la sonda y la matriz del suelo y la compactación adecuada alrededor del sensor

Por qué es tan importante instalar correctamente las sondas TEROSlo/

La imagen muestra el volumen de influencia de la sonda TEROS 12 (METER Group). 1.010 mL

En todo caso, el fabricante debe proveer información sobre las funciones de calibración, error de medida, sensibilidad a la salinidad y buenas prácticas de instalación.

 

Sonda para medir la conductividad eléctrica en condiciones de salinidad y sustratos

Cada vez es más frecuente el uso de sensores que miden la humedad y la conductividad eléctrica (CE) de la solución del suelo o de un substrato.

Medir la CE de la solución del suelo (CEpw) no es una medida fácil y se utilizan distintas tecnologías y modelos. Por ejemplo, la sonda TEROS 12 (METER Group) mide la CE aparente del suelo (CEb) con dos electrodos y utiliza el modelo teórico de Hillhorst (2000) para obtener el valor de CE en la solución del suelo (CEpw).

Las medidas de CEpw obtenidas en este caso son exactas cuando la humedad del suelo o del sustrato son mediano-altas.

Posteriormente, conociendo la porosidad del suelo se puede calcular la CE de saturación (CEe).

Para más detalles, se puede consultar la referencia La Conductividad Eléctrica del Suelo Parte I (2020).

Ver: La Conductividad Eléctrica del suelo Parte 1

Ver: La Conductividad Eléctrica del suelo parte 2

 

Sondas de humedad del suelo de METER GROUP

 Las Sondas de humedad de METER GROUP se emplean en todo el mundo para medir el contenido de  humedad del suelo (VWC).

Las Sondas de humedad del suelo aúnan los últimos avances en electrónica y el empleo de materiales resistentes con el fin de monitorizar a largo plazo y con precisión el contenido de agua.

El Contenido de Humedad del Suelo es muy variable y por este motivo la medida precisa en un único punto no es suficiente.

Para conseguir medidas representativas de calidad es necesario escoger un sensor o sonda de contenido de humedad del suelo suficientemente precisa y fiable, junto con un sistema de adquisición de datos (datalogger) robusto y fácil de utilizar.

Sin olvidar que que tienen que existir un servicio técnico resolutivo y que hay que seguir unas Buenas Prácticas de Manejo (BMPs).

La familia de Sondas de humedad del suelo de METER GROUP ofrece una amplísima gama de sondas de humedad del suelo versátiles y robustas, que se adaptan perfectamente a cada tipo de aplicación, y que están diseñadas para el seguimiento de la humedad del suelo en campo y su monitoritzación a largo plazo.

LabFerrer lleva más de 10 años ofreciendo un servicio técnico y científico personalizado y mejorando las BMPs. Por este motivo y por su bajo coste se pueden obtener medidas en varios puntos dentro de una parcela y a diferentes profundidades.

Las Sondas de humedad del suelo son sensores capacitivos de tipo FDR (Frequency Domain Reflectrometry, Reflectometría en el dominio de la frecuencia) que miden la constante dieléctrica o permitividad del suelo para calcular su contenido de humedad.

La fracción volumétrica del suelo ocupada por agua tiene una enorme influencia en la permitividad dieléctrica del suelo ya que su valor dieléctrico (80) es superior al de los otros constituyentes del suelo (suelo mineral 4; materia orgánica,4; aire,1).

Por este motivo, cuando el contenido de agua varia, las Sondas de humedad del suelo detectan y miden esta variación y la relacionan directamente con el cambio en el contenido de agua – VWC.

Y al contrario de lo que ocurre con otros sensores, las Sondas de humedad del suelo NO son sensibles ni a la textura y ni a la CE.

 

Ventajas de las Sondas de humedad del suelo de METER GROUP Devices Inc

  • Nivel prestaciones similares a las proporcionadas por un sensor TDR pero a un coste mucho menor
  • Diseño robusto y de larga duración para monitorizar a largo plazo
  • La calibración es válida para la mayoria de suelos minerales y substratos con niveles normales de salinidad
  • Necesidades de alimentación muy bajas
  • Instalación sencilla a cualquier profundidad y orientación en el perfil del suelo
  • Medidas reales del perfil del suelo

 

Todas las Sondas de Humedad del Suelo de METER GROUP tienen las siguientes características:

  • Longitud de Cable: 5m
  • Condiciones ambientales para su funcionamiento: -40 a 60ºC y 0 – 100% HR
  • Tiempo de Medida: 10ms
  • Resolución: 0,002m3/m3 (con Em50 y Em5b, con otros loggers puede variar)
  • Cable de conexión: todas las sondas tienen un conector estéreo estándar de 3,5mm (stereo plug) para su conexión directa a los dataloggers de METER GROUP
  • Lectura & Registro de los datos,
    • ProCheck, lector manual portátil que permite almacenar las lecturas
    • Dataloggers Em5b, Em50 y Em50G (con conexión GPRS)
    • Otros dataloggers (consultar)

 

Mediciones que realizan las Sondas de METER GROUP:

  • Permitividad Dieléctrica,
  • Conductividad Eléctrica (CE),
  • Temperatura,
  • Contenido de Humedad del Suelo expresado en Contenido Volumétrico de Agua (m3/m3).

 

Aplicaciones de la utilización de Sondas de Humedad del Suelo:

  • Estudios de balance de agua,
  • Movimiento de agua en el suelo,
  • Monitorización y seguimiento de la humedad del suelo,
  • Programación de riegos en agricultura.

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