11.07.2015 Views

Percomeetri abil saadud tulemusi mulla niiskuse ja koostise ...

Percomeetri abil saadud tulemusi mulla niiskuse ja koostise ...

Percomeetri abil saadud tulemusi mulla niiskuse ja koostise ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAPERCOMEETRI ABIL SAADUD TULEMUSI MULLA NIISKUSE JAKOOSTISE MÄÄRAMISELTriin Saue, Jüri Kada<strong>ja</strong>Eesti Maaviljeluse InstituutAbstract. Saue, T., Kada<strong>ja</strong>, J. 2006. Results Achieved About Soil Water and Composition,Measured by Percometer. – Transactions of ERIA No 71, 247–256.For soil moisture evaluation two different electric soil moisture devices (ThetaProbe andpercometer) were tested in field experiments. Both devices performed trusty soil moistureresults, still percometer’s construction proved to be more suitable for field work. Both devicesalso require a calibration curve. For percometer a logarithmic relationship was established toconvert data from dielectric constant to volumetric moisture content. ThetaProbe data deviationshould be corrected with linear relation. The best results are achieved if the calibration curve iscomposed individually for each observation site. It’s also important to use appropriate soillayers if calibrating, especially for stony areas, where pits may influence the measurements ofsoil electric properties.The comparison of relief-conditioned differencies in Saku (Renzik Leptosol, 0-30 cm soillayer) indicated greater inequalities between different parts of slope in spring, when the soilmoisture values were higher. The nethermost slope had about 25% more moisture than otherparts, which should definitely be considered in model. Inequalities were smoothed as soilmoisture values dropped. No considerable differencies between soil tilling varieties were foundin Kuusiku (Calcari-Eutric Cambisol).Soil salinity values were determined from dielectric constant, electric conductivity and soiltemperature measured by percometer. Theoretically salinity allows to evaluate soluble nutrientcontent in soil, significant linear correlation was found between salinity and several mineralscontent in the soil. Opposite correlations were found between salinity and yield: negative inKuusiku and positive in Saku. Probably some un-analysed substance is causing it.The analysis between soil moisture and conductivity showed exponential growth ofconductivity as moisture increased. Increasing soil moisture also induces higher dispersion ofconductivity, more so in Kuusiku. Deeper soil layers have better connection between moistureand conductivity, the surface layer has quite low conductivity values even for moist soil.Keywords: soil moisture, dielectric constant, conductivity, nutrients contentTriin Saue, Jüri Kada<strong>ja</strong>, Department of Mechanization, Estonian Research Institute ofAgriculture, 13 Teaduse St., 75501 Saku, EstoniaSissejuhatusPõllukultuuride saagi prognoosimine <strong>ja</strong> saagi suuruse seostamine tehtud töö,kulutuste <strong>ja</strong> valitsenud keskkonnaoludega on olnud põllumeeste huviorbiidis läbiaegade. A<strong>ja</strong> jooksul on muutunud ainult nende seoste uurimise mastaabid <strong>ja</strong> vahendid.Tänapäeval on mitmesuguste hinnangute <strong>ja</strong> prognooside, näiteks saagiprognoosideandmisel oluline osa matemaatilistel mudelitel. Üheks selliseks mudeliks on kaEMVI-s arendatav kartuli produktsiooniprotsessi mudel POMOD (Sepp, Тооming,1991; Kada<strong>ja</strong>, Tooming, 2004), mis võimaldab prognoosida potentsiaalset <strong>ja</strong>247


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAmeteoroloogiliselt võimalikku saaki. Potentsiaalne saak on maksimaalne saak, mida onvõimalik saada antud bioloogiliste omadustega kultuurilt või sordilt olemasolevateskiirgustingimustes. Meteoroloogiliselt võimaliku saagi arvutamiseks lisanduvadolemasolevad meteoroloogilised tingimused (Kada<strong>ja</strong>, 2004). Päikesekiirguse,õhutemperatuuri <strong>ja</strong> sademete andmed saadakse üldisest meteoroloogilisestvaatlusvõrgust või konkreetse põllu automaatilma<strong>ja</strong>amast, <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> väärtusedarvutatakse mudeli poolt veebilansi võrrandiga. Mulla<strong>niiskuse</strong> väärtused võivadterritoriaalselt oluliselt muutuda <strong>ja</strong> olla reljeefist, <strong>mulla</strong>tüübist <strong>ja</strong> -lõimisest sõltuvalterinevad isegi ühe põllu ulatuses. Selline muutlikkus mõjutab mudeli <strong>abil</strong> arvutatavameteoroloogiliselt võimaliku saagi prognoosi täpsust. Täpsema saagiprognoosisaamiseks on va<strong>ja</strong>lik arvutustesse kaasata <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> paiksed erinevused. Eelkõigeva<strong>ja</strong>b mudelis täpsustamist sademetevee äravoolu hulk nõlva eri osadelt <strong>ja</strong> sellesttulenevad erinevused veebilansis. Samuti pakub huvi, kuivõrd mõjutavad <strong>mulla</strong>niiskusterinevad <strong>mulla</strong>harimisviisid. Lisaks on tänaseks tekkinud va<strong>ja</strong>dus ka <strong>mulla</strong>vil<strong>ja</strong>kuseploki arendamiseks, mis kasutaks saagiarvutustes tegelikku toitainete sisaldust <strong>mulla</strong>s<strong>ja</strong> võimaldaks hinnata tegelikult võimalikku saaki.Mater<strong>ja</strong>l <strong>ja</strong> metoodikaMullaandmete kogumise traditsioonilised otsesed meetodid (nt <strong>niiskuse</strong>määramine <strong>mulla</strong>puuriga võetud ning laboris kaalutud <strong>ja</strong> kuivatatud proovis, toitainetesisalduse laboratoorne määramine jt) on suhteliselt täpsed, kuid töömahukuse tõttu onnende kasutamine suurtel põllualadel ebaotstarbekas. Seetõttu kasutavad kaasaegseduurimismeetodid <strong>mulla</strong> omaduste määramiseks enamasti <strong>mulla</strong> elektriliste näita<strong>ja</strong>te −<strong>mulla</strong> dielektrilise läbitavuse <strong>ja</strong> elektrijuhtivuse mõõtmisi (Rhoades et al., 1989;Slavich, Petterson, 1990; Shirokova et al., 2000; Kieffer, 2002; Sudduth et al., 2002;Dabas, Tabbagh, 2003; Kennedy et al., 2003; McCormick et al., 2003). Kirjeldatavauurimuse raames testiti kahte Eesti Maaviljeluse Instituudile kuuluvat elektroonsetmõõteseadet: Eesti firma Adek OÜ poolt väl<strong>ja</strong> töötatud kompleksseadet (Plakk, 1994,2003) percomeeter (nimetus on tuletatud ingliskeelsete sõnade PERmittivity <strong>ja</strong>COnductivity esitähtedest) <strong>ja</strong> Suurbritannia kompanii Delta-T <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> mõõturitThetaProbe. Percomeeter mõõdab <strong>mulla</strong> suhtelist dielektrilist läbitavust (meetodpõhineb <strong>mulla</strong>ga kontaktis oleva elektroodi elektrimahtuvuse mõõtmisel), <strong>mulla</strong>elektrierijuhtivust <strong>ja</strong> temperatuuri, võimaldades lisaks <strong>mulla</strong> mahulisele <strong>niiskuse</strong>lehinnata ka <strong>mulla</strong>vees lahustunud mineraalainete sisaldust (Plakk, 2005). ThetaProbeloob <strong>mulla</strong>s kõrgsagedusliku (100 MHz) signaali <strong>abil</strong> elektriväl<strong>ja</strong>. Mullas sisalduva veepolariseerumine elektriväl<strong>ja</strong> mõjul tekitab näivtakistuse, mis vähendab võnkumistepingeamplituudi elektroodi <strong>mulla</strong>ga kontakteeruvas otsas. Antud sagedusel sõltubelektriväl<strong>ja</strong>le mõjuv näivtakistus peaaegu täielikult veemolekulide polariseerumisest<strong>mulla</strong>s ehk <strong>mulla</strong> suhtelisest dielektrilisest läbitavusest. Pingete erinevuse mõõtmineelektroodi <strong>mulla</strong>s asuva osa <strong>ja</strong> võnkumiste algpunkti vahel võimaldab määrata suhtelisedielektrilise läbitavuse, mis teisendatakse ThetaProbe’i poolt mikrovoltidestmahuliseks <strong>niiskuse</strong>ks, kasutades valmista<strong>ja</strong>tehases määratud konstante (Miller,Gaskin, 1996). Siiski on varasemad katsed näidanud, et ThetaProbe poolt antavadmahulise <strong>niiskuse</strong> tulemused va<strong>ja</strong>vad parandit <strong>ja</strong> ei ole meie tingimustes otsekasutatavad. Instrumentide sobivuse hindamiseks tehti katsete käigus paralleelselt248


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAmõõtmised percomeetri <strong>ja</strong> ThetaProbega ning võrdluseks määrati <strong>mulla</strong> mahulineniiskus firma Eijkelkamp silinderpuuriga.Mõõtmisi tehti kahel erineval katsealal − Kuusikul EMVI pikaa<strong>ja</strong>liseagrotehnoloogia komplekskatse (Viil, Nugis, 2002) kartulipõllul <strong>ja</strong> SakusTaimebiotehnoloogia Uurimiskeskuse EVIKA kartulikatsepõllul. Kuusikul on tegusügava kamarkarbonaatse keskmise liivsavi<strong>mulla</strong>ga järvesetete alusel (FAO/AGL forsoil resources WRB järgi Calcari-Eutric Cambisol). Põld oli praktiliselt kivivaba. Sakukatsepõld asub rähksel kamarkarbonaatsel kergel liivsavi<strong>mulla</strong>l (Rendzik Leptosol).Kuusiku katsepõllul oli vaatluse all 6 erinevat <strong>mulla</strong>harimisvarianti, mis moodustusiderinevate künniviiside (pindharimine, tavakünd <strong>ja</strong> sügavkünd) ning põhuga väetamise(põhuta <strong>ja</strong> kahekordne põhunorm võrreldes antud pinnalt saaduga) kombinatsioonidest.Sakus kasutati kaheksat erinevat väetisekombinatsiooni, eraldi vaadeldi mugulatestmaha pandud <strong>ja</strong> meristeemtaimedega katset. Lisaks väetisenormidele pakkusmugulatega seemendatud põld huvi ka selle poolest, et ta paiknes kerge kaldega(orienteeruvalt 1–2º) nõlval.<strong>Percomeetri</strong>ga mõõdetud <strong>mulla</strong> elektrijuhtivuse, dielektrilise läbitavuse <strong>ja</strong>temperatuuri väärtuste kaudu on võimalik väl<strong>ja</strong> arvutada <strong>mulla</strong> soolsust, mis meietingimustes (normaalse soolsusega <strong>mulla</strong>d) iseloomustab peamiselt <strong>mulla</strong>s lahustunudtoitainete sisaldust. Soolsus määrati firma Adek OÜ poolt väl<strong>ja</strong> töötatudkatsetamisjärgus oleva tarkvara <strong>abil</strong>. Katsete käigus künnikihist võetud<strong>mulla</strong>proovidest telliti laborianalüüsid toitainete sisalduse määramiseks. Nii Kuusikulkui Sakus analüüsiti nel<strong>ja</strong> kuupäeva proove. Kõigis proovides määrati taimede pooltomastava fosfori- <strong>ja</strong> kaaliumi sisaldus (Mechlich III meetodil). Mulla pH (ISO 10390) ,üldlämmastik (Kjeldahli meetodil) või NO 3 (atsetaatlaktaatmeetodil), taimede pooltomastatav kaltsium, magneesium, vask, mangaan (kõik Mechlich III meetodil), boor(Bergeri <strong>ja</strong> Truogi meetodil) <strong>ja</strong> üldsüsinik (ISO 11464-1994) määrati osal proovidel.NO 3 lasti määrata Tartus EMÜ biokeemia laboratooriumis, teised elemendidPõlluma<strong>ja</strong>ndusuuringute Keskuses. Soolsuse määramise meetodi hindamise eesmärgilteostati võrdlus laboritulemuste <strong>ja</strong> percomeetri andmete töötlemisel <strong>saadud</strong> hinnaguvahel.TulemusedTöö tulemusel selgus, et mõlemad mõõturid, percomeeter <strong>ja</strong> ThetaProbe, sobivadpiisavalt hästi <strong>mulla</strong> veesisalduse määramiseks. Regressioonivõrrandid kummagiseadmega mõõdetud väärtuste <strong>ja</strong> silinderpuuriga määratud mahulise <strong>niiskuse</strong> vahel onstatistiliselt usaldatavad olulisuse nivool α = 0,01. Konstruktsioonilt osutus sobivamakspercomeeter. ThetaProbe on oma anduri ehituse tõttu (nel<strong>ja</strong> teravikuga otsik) kividesuhtes õrn <strong>ja</strong> seetõttu rähksetel muldadel kasutamiseks ebamugav. Samuti on seadmekasutamine suhteliselt ebaotstarbekas juhul, kui niiskust on va<strong>ja</strong> määrata sügavamates<strong>mulla</strong>kihtides − siis tuleb ThetaProbe’le ikkagi <strong>mulla</strong>puuriga auk ette puurida. Sedasilmas pidades loobusime ThetaProbe’i testimisest Saku kivistel põldudel <strong>ja</strong> selle riistakohta esitatavad tulemused ka<strong>ja</strong>stavad ainult Kuusiku mõõtmisi.Mõlemale mõõturile on va<strong>ja</strong> koostada kalibreerimiskõver. ThetaProbe ei teisendasuhtelist dielektrilist läbitavust korrektselt mahuliseks <strong>niiskuse</strong>ks - andmekogum onnurgapoolita<strong>ja</strong>st süstemaatiliselt kõrvale kaldunud. Kõrvalekalde korrigeerimiseks onõige kasutada lineaarset seost (joonis 1).249


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIA<strong>Percomeetri</strong>ga mõõdetud suhteline dielektriline läbitavus tuleb taandadamahulisele <strong>niiskuse</strong>le. Sobivaima üleminekuseose leidmiseks koostati erinevat tüüpiregressioonivõrrandid mõõdetud suhtelise dielektrilise läbitavuse <strong>ja</strong> silinderpuurigamääratud mahulise <strong>niiskuse</strong> vahel. Teistest paremaid <strong>tulemusi</strong> andsid logaritmiline seos<strong>ja</strong> teise astme polünoom (joonis 2). Kuigi teise astme polünoom omas õige pisuttugevamat korrelatsiooni, jäädi siiski logaritmilise seose juurde, sest viimane kirjeldabtõepärasemalt olukorda väga madalate <strong>mulla</strong>niiskuste korral, mida läbiviidudmõõtmiste korral põllul ei esinenud. Teoreetiliselt ei tohi <strong>mulla</strong> suhteline dielektrilineläbitavus ka <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> täielikul puudumisel langeda alla 2 – 2,5 (õhu suhtelinedielektriline läbitavus on 1, <strong>mulla</strong> mineraalosal 4–5). Parimate tulemuste saamiseks onsoovitav kalibreerimiskõver koostada iga konkreetse vaatluskoha (põllu) <strong>ja</strong>oks eraldi.Samuti tuleks kalibreerimiskõvera koostamisel arvestada, et seda saab kasutadaeelkõige selles <strong>mulla</strong>kihis, mille andmetel on kõver koostatud. Eriti oluliseks osutubsee piirang seal, kus sügavamates <strong>mulla</strong>kihtides esineb palju kive, mis mõjutavad<strong>mulla</strong> elektriliste omaduste mõõtmist.Mahuline niiskus silinderpuuriga, %Volumetric soil moisture by auger, %3020100Nurgapoolita<strong>ja</strong>Bisector0 5 10 15 20 25 30ThetaProbe´i näit, %ThetaProbe reading, %y = 1,2x - 10,6R 2 = 0,76Joonis 1. ThetaProbe’i <strong>ja</strong> silinderpuuriga mõõdetud mahulise <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> võrdlusKuusikulFigure 1. Volumetric moisture in Kuusiku, measured with ThetaProbe and soil samplering auger<strong>Percomeetri</strong>ga mõõdetud andmetest kalibreerimiskõvera <strong>abil</strong> arvutatud mahulise<strong>niiskuse</strong> väärtusi võrreldi samadel kuupäevadel samas kohas <strong>mulla</strong>puuri-termostaadimeetodil määratud väärtustega. Mullapuuri <strong>ja</strong> percomeetriga <strong>saadud</strong> tulemustesuhteline erinevus <strong>mulla</strong>puuriga mõõdetud väärtuste suhtes oli Kuusikul kõigi<strong>mulla</strong>kihtide keskmisena −7,4% (s.t. <strong>mulla</strong>puuriga saadi suuremad väärtused). Et<strong>mulla</strong>puuriga määratud suhtelise <strong>niiskuse</strong> mõõtmisveaks hinnatakse keskmiselt 10%,võib Kuusiku põllu <strong>ja</strong>oks koostatud kalibreerimiskõverat lugeda väga heaks. Saku250


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAkivistel põldudel ei ole võrdlustulemused nii head. Kahes pindmises kihis annabpercomeeter suuremad <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> väärtused kui <strong>mulla</strong>puuri meetod, sügavamateskihtides jäävad <strong>mulla</strong>puuriga määratud väärtused percomeetri omadest oluliseltmadalamateks. Suhteline absoluutne erinevus on umbes 20%. Sakus <strong>saadud</strong> suuremaderinevused kahe meetodi vahel võivad olla tingitud kummagi meetodi ebatäpsusestkivises <strong>mulla</strong>s.Mahuline niiskus, %Volumetric soil moisture, %403020100SakuLog. (Saku)Poly. (Saku)(a) y = 20,2Ln(x) - 22,2R 2 = 0,863y = -0,057x 2 + 3,22x - 2,97R 2 = 0,8640 5 10 15 20 25KuusikuLog. (Kuusiku)(b)y = 12,3Ln(x) - 5,2R 2 = 0,793Mahuline niiskus, %Volumetric soil moisture,%40302010Poly. (Kuusiku)y = -0,033x 2 + 1,93x + 6,72R 2 = 0,79800 5 10 15 20 25Suhteline dielektriline läbitavusDielectric constantJoonis 2. Mahuline <strong>mulla</strong>niiskus funktsioonina percomeetriga mõõdetud <strong>mulla</strong>suhtelisest dielektrilisest läbitavusest Sakus (a) <strong>ja</strong> Kuusikul (b)Figure 2. Volumetric moisture content as a function of dielectric constant in Saku (a)and Kuusiku (b)Mugulatest maha pandud põllul Sakus oli võimalik hinnata reljeefist tingitud<strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> erinevusi. Joonisel 3 võrreldakse <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> väärtusi nõlva nel<strong>ja</strong>lerineval osal, kusjuures variant I-V asus nõlva ülaosas, IV-Maret all, II-VI <strong>ja</strong> III-VII251


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAenam-vähem ühtlase kaldega nõlval nende vahel. Kevadel, suuremate <strong>mulla</strong>niiskustekorral, esines nõlva erinevate osade vahel märgatavaid erinevusi <strong>mulla</strong> veevaruväärtustes, mida tuleks kindlasti mudelis arvesse võtta. Tugevalt eristus teistest nõlvaalumine osa (IV-Maret), kus <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> väärtus oli teistest põllu osadest oluliseltkõrgem. Veevaru väärtuste langedes erinevused vähenesid.Kuusiku põllul erinevaid <strong>mulla</strong>harimisviise võrreldes kindlasuunalisi erinevusi<strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong>s ei leitud.120Mulla veevaru, mmSoil water content, mm10080I-V60II-VIIII-VIIIV-MARET4001.05.05 21.05.05 10.06.05 30.06.05 20.07.05 09.08.05 29.08.05KuupäevDateJoonis 3. Mulla veevaru Saku katsepõllu erinevatel variantidel 30 cm <strong>mulla</strong>kihisFigure 3. Soil water content at Saku for 30 cm layerVõrdlemaks percomeetri andmete põh<strong>ja</strong>l arvutatud soolsuse väärtusi<strong>mulla</strong>proovidest laboratoorselt määratud toitainete sisaldusega, arvutati mõlemakatsekoha <strong>ja</strong>oks lineaarsed korrelatsioonikorda<strong>ja</strong>d soolsuse <strong>ja</strong> erinevate toitainetesisalduse vahel. Kõige paremad seosed esinesid pindmises (10 cm) <strong>mulla</strong>kihis(joonis 4). Usaldatavad positiivsed seosed soolsusega esinesid Kuusikul olulisusenivool α = 0,01 kaaliumil, fosforil, magneesiumil <strong>ja</strong> mangaanil, samuti kaaliumil <strong>ja</strong>magneesiumil koos. Sakus olid seosed nõrgemad, fosfori <strong>ja</strong> mangaani puhul puudususaldatavus üldse.Et hinnata võimalikku seost erinevatel tähtaegadel esinenud soolsuse väärtuste <strong>ja</strong>kartulisaagi vahel, võrreldi biomeetrilistest proovidest <strong>saadud</strong> kartuli lõppsaaki (t/ha)erinevatel kuupäevadel määratud soolsuse väärtustega 15 cm sügavusel. Kuusikulesines kõigil soolsuse määramise kuupäevadel negatiivne seos soolsuse <strong>ja</strong> lõppsaagivahel (suurematele soolsuse väärtustele vastas väiksem saak). Korrelatsioon oliusaldatav (α = 0,05) kahel kuupäeval (20.06 <strong>ja</strong> 16.08). Sakus tehtud samasugunesaakide võrdlus andis mõõdetud soolsuste väärtuste <strong>ja</strong> lõppsaagi vahel usaldatavapositiivse korrelatsiooni 9. <strong>ja</strong> 23. augustil. Positiivse korrelatsiooni esinemine augustison loogiline, sest siis kasvavad mugulad intensiivselt. Meristeemipõldu eraldi vaadatesesines usaldatav seos ka 1. 08, mugulatega seemendatud põllul 1. <strong>ja</strong> 31.08.252


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAOlemasolevate andmete alusel on raske selgitada, millest võiks olla tingitud Kuusiku <strong>ja</strong>Saku katsepõldudel esinev erinevasuunaline seos soolsuse <strong>ja</strong> saagi vahel. Leitud seosttuleks kindlasti kontrollida ka järgnevatel aastatel, tõenäoliselt tuleb määrata kõigilahustuvate ainete sisaldused <strong>mulla</strong>s, s.h ka nende, mis ei kuulu toitainete hulka.Kasutatud arvutusskeem võimaldab määrata <strong>mulla</strong> soolsust põhiliselt <strong>mulla</strong>smõõdetud elektrijuhtivuse kaudu, kasutades lisatingimustena <strong>mulla</strong>temperatuuri <strong>ja</strong>dielektrilise läbitavuse (<strong>niiskuse</strong>) väärtusi. Juhtivuse sõltuvust <strong>mulla</strong>temperatuurist eiõnnestunud tõestada – seega võib öelda, et esinenud väärtuste vahemikus on<strong>mulla</strong>temperatuuri mõju elektrijuhtivusele väiksem kui juhtivuse üldine hajuvus.Analüüsides juhtivuse sõltuvust mahulisest <strong>niiskuse</strong>st leiti usaldatav positiivne seos niiKuusikul kui Saku mugulatest maha pandud põllul (joonis 5). See on ka loogiline, sest<strong>niiskuse</strong> suurenemine intensiivistab laetud osakeste liikumist <strong>mulla</strong>s. Seos on oluliselttugevam Sakus <strong>ja</strong> kõige paremini kirjeldab seost eksponentsiaalne võrrand.KuusikuSakuK, mg kg -1400300200y = 0.196x + 111.6R 2 = 0.499100y = 0.210x + 43.03R 2 = 0.81700 500 1000Mg, mg kg -1300200y = 0.135x + 132.5R 2 = 0.680100y = 0.041x + 79.37R 2 = 0.41900 500 1000P, mg kg -1250200150y = 0.0291x + 146.8R 2 = 0.046100y = 0.0419x + 106.750R 2 = 0.37900 500 1000Cu, mg kg -1321y = 0.001x + 1.86R 2 = 0.357y = 0.0003x + 0.763R 2 = 0.27400 500 1000Ca, mg kg -16000400020000y = 0.202x + 1433R 2 = 0.1770 500 1000Soolsus, mg dm -3Salinity, mg dm -3y = -0.152x + 5179R 2 = 0.007K + Mg, mg kg -18006004002000y = 0,3471x + 256,44R 2 = 0,8921y = 0.248x + 129.7R 2 = 0.8370 500 1000Soolsus, mg dm -3Salinity, mg dm -3Joonis 4. <strong>Percomeetri</strong> mõõtmiste põh<strong>ja</strong>l arvutatud <strong>mulla</strong> soolsuse väärtuste <strong>ja</strong> kaaliumi,magneesiumi, fosfori, vase, kaltsiumi <strong>ja</strong> kaaliumi + magneesiumi sisalduse võrdluspindmises (10 cm) <strong>mulla</strong>kihisFigure 4. Relationships between salinity in the top layer (10 cm) of soil and contents ofK, Mg, P, Cu, Ca and K + Mg summarized253


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAÜldiselt kaasneb <strong>niiskuse</strong> väärtuste suurenemisega mõlemal põllul juhtivusehajuvuse suurenemine. Kuusikul on see hajumine oluliselt suurem kui Sakus. Eiõnnestunud kindlaks teha, et hajuvuse kõikumine oleks põhjustatud konkreetsest<strong>mulla</strong>harimisvariandist, küll võib hajuvust suurendada <strong>mulla</strong> tiheduse kõikuminepõllul. Eri <strong>mulla</strong>kihtide andmete analüüsimisel sai selgeks, et sügavamates<strong>mulla</strong>kihtides on juhtivuse seos <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong>ga selgemalt väljendunud. Pindmises 10-sentimeetrises <strong>mulla</strong>kihis on juhtivuse väärtused suhteliselt madalad ka niiskema <strong>mulla</strong>puhul. Selle põhjuseks on pindmise kihi suurem kobedus <strong>ja</strong> suurem õhusisaldusvõrreldes sügavamate kihtidega, mis vähendab juhtivust.(a)Juhtivus, μS/cmConductivity, μS/cm350300y = 2,6525e 0,103xR 2 = 0,808625020015010050015 20 25 30 35 40 45(b)Juhtivus, μS/cmConductivity, μS/cm300250200150100500y = 1,5891e 0,1255xR 2 = 0,54715 20 25 30 35Mahuline niiskus, %Volumetric moisture, %Joonis 5. Mulla elektrijuhtivuse sõltuvus mahulisest <strong>niiskuse</strong>st Saku mugulapõllul (a)<strong>ja</strong> Kuusikul (b)Figure 5. Soil conductivity corresponding to volumetric soil moisture values in Saku(a) and Kuusiku (b)254


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIAKokkuvõte <strong>ja</strong> mõtteid tulevikuksKokkuvõtlikult võib öelda järgmist:Mõlemad testitud <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> mõõturid, percomeeter <strong>ja</strong> ThetaProbe, sobivad<strong>mulla</strong> veesisalduse määramiseks. Kui <strong>mulla</strong>niiskust on va<strong>ja</strong> määrata kivivabade võivähese kivisusega muldade pindmises kihis, võib seadmeid pidada praktiliseltsamaväärseteks <strong>ja</strong> <strong>mulla</strong>puuri-termostaadi meetodist kiiremaks ning efektiivsemaks.Kindlasti va<strong>ja</strong>vad mõlemad riistad kalibreerimiskõvera koostamist.Kevadel esinenud <strong>mulla</strong><strong>niiskuse</strong> erinevused nõlva erinevate osade vahel rähkselliivsavi<strong>mulla</strong>l on piisavalt märkimisväärsed, et neid mudelis arvesse võtta.Seosed soolsuse väärtuste <strong>ja</strong> <strong>mulla</strong> toitainetesisalduse vahel va<strong>ja</strong>vad jätkuvatuurimist. Eriti intrigeeriv tundub kahe katsepõllu soolsuse väärtuste erinevasuunalineseos saakidega. Samuti oleks huvitav edasi uurida elektrijuhtivuse suurema hajuvusepõhjusi karbonaatse küllastunud liivsavi<strong>mulla</strong> korral.TänuavaldusedUurimistööd toetas Eesti teadusfond (grant nr 6092). Autorid on tänulikud PeeterViilile <strong>ja</strong> Marje Särekannole, kelle katsetel mõõtmised toimusid, samuti EdvinNugisele mõõtmiste läbiviimises osalemise eest.Kir<strong>ja</strong>nduse loeteluDabas, M., Tabbagh, A. 2003. A comparison of EMI and DC methods used in soil mapping –theoretical considerations for Precision Agriculture. − J. Stafford & A. Werner (eds.),Precision Agriculture. Wageningen Academic Publishers, pp. 121-127.Kada<strong>ja</strong>, J. 2004. Kartuli produktsiooniprotsessi dünaamiline mudel <strong>ja</strong> selle rakendused. –Agraarteadus XV, (2), 74-89.Kada<strong>ja</strong>, J., Tooming, H. 2004. Potato production model based on principle of maximum plantproductivity. − Agricultural And Forest. Meteorology 127, (1-2), 17-33.Kennedy, J., Keefer, T., Paiger, G., Bårnes, F. 2003. Evaluation of dielectric constant-based soilmoisture sensors in a semiarid rangeland. − Proceedings of the First InteragencyConference on Research in the Watersheds. [WWW dokument].http://www.tucson.ars.ag.gov/icrw/Proceedings/Kennedy.pdf [12.04.2006]Kieffer, D. 2002. Field evaluation of a portable TDR soil moisture probe. − Proceedings of theSixth International Conference on Precision Agriculture. Michigan State University, pp.938-949.McCormick, S., Bailey, J.S., Higgins, A. 2003. A potential role for soil electrical conductivitymapping in the site-specific management of grassland. − J. Stafford & A. Werner (eds.),Precision Agriculture. Wageningen Academic Publishers, pp. 393-397.Miller, J.D., Gaskin, G.J. 1996. ThetaProbe ML2x. Principles of operation and applications.MLURI Technical Note 2nd ed. Macaulay Land Use Research Institute. [WWWdokument]. http://www.macaulay.ac.uk/MRCS/pdf/tprobe.pdf [28.03.2005]Plakk, T. 1994. Express soil testing by measurement of electrical properties of soil.−Proceedings of Symposium Land and Soil Protection, June 10-12, 1994 Tallinn., pp. 248-251.Plakk, T. 2003. Meetod ainete suhtelise dielektrilise läbitavuse mõõtmiseks. Kasuliku mudelitunnistus nr 00423, EV Patendiamet.Plakk, T. 2005. Meetod <strong>mulla</strong> soolsuse määramiseks elektrilise mõõtmise teel. Kasuliku mudelitunnistus nr 00518, EV Patendiamet.255


EMVI Teadustööde Kogumik LXXI (71) Transactions of ERIARhoades, J.D., Manteghi, N.A., Shouse, P.J., Alves, W.J. 1989. Estimating soil salinity fromsaturated soil-paste electrical conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 428-433.Sepp, J., Tooming, H. 1991. Resursy produktivnosti kartofel<strong>ja</strong>. Gidrometeoizdat, Leningrad,261s.Shirokova, Y., Forkutsa, I., Sharafutdinova, N. 2000. Use of electrical conductivity instead ofsoluble salts for soil salinity monitoring in Central Asia. - Irrigation and Drainage Systems14, 199-205.Slavich, P.G., Petterson, G.H. 1990. Estimating solution extract salinity from soil pasteelectrical conductivity – an evaluation of procedures. - Australian Journal of Soil Research28, (4), 517-522.Sudduth, K.A., Kitchen, N.R., Batchelor, W.D., Bollero, G.A., Bullock, D.G., Clay, D.E., Palm,H.L., Wiebold, W.J., Pierce, F.J., Schuler, R.T., Thelen, K.D. 2002. Characterizing fieldscalesoil vari<strong>abil</strong>ity across the midwest with soil electrical conductivity. − Proceedings ofthe Sixth International Conference on Precision Agriculture. Michigan State University,pp. 1015-1030.Viil, P., Nugis, E. 2002. Some aspects of differentiation of soil tillage. − Proceedings of the 3rdscientific and practical conference on Ecology and Agricultural Machinery. Vol.2.S-Petersburg, N-WRIAEE, pp. 66-72.256

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!