Sonda espiral de TDR para a medida da umidade no perfil do solo

Abstract

A técnica da reflectometria no domínio do tempo (TDR) tem sido uma das mais utilizadas para determinação da umidade volumétrica (teta) dos solos, devido às características favoráveis, como alta precisão, não-utilização de radiação ionizante e pequena influência da salinidade, densidade e textura do solo. Entretanto, uma das limitações é que a maioria dos equipamentos e sondas de TDR disponíveis não possibilita a medida no perfil do solo, como, por exemplo, permite a técnica da sonda de nêutrons. Com a TDR há necessidade de abrir buracos para a instalação de sondas nas profundidades desejadas, restringindo-se o número de pontos amostrados no perfil do solo. Assim, o objetivo deste trabalho foi apresentar e testar uma sonda de TDR que possibilitasse a sondagem detalhada da umidade ao longo do perfil do solo. O sistema consiste de uma sonda espiral posicionada na extremidade de uma haste metálica, acoplada a um penetrômetro de impacto utilizado para facilitar a inserção da sonda nas profundidades desejadas. A calibração da sonda foi realizada em laboratório, com sete solos de diferentes texturas, e sua validação feita em campo nos mesmos solos. A resposta da constante dielétrica (épsilon) medida com a sonda, considerando a umidade, foi mais bem representada por uma função matemática do tipo teta = a - bépsilon + c/épsilon2. O experimento de campo para a validação da calibração obtida em laboratório apresentou erro-padrão da estimativa da umidade de 6 %, considerando uma única equação de calibração com todos os solos em conjunto, e 5 %, levando-se em conta as equações com os solos separados em dois grupos conforme a textura.The time-domain reflectometry (TDR) technique has been one of the most used techniques to determine soil volumetric water content (theta) owing to some favorable characteristics such as high precision, non-ionizing radiation and little influence of soil salinity, bulk density and texture. However, most of the TDR equipment and probes available do not allow a detailed measurement along the soil profile, as for instance the neutron probe does. For conventional TDR probes holes or trenches must be opened in the soil to install the probes, which limits the number of points measured in the soil profile. Therefore, the aim of the present study was to test a TDR probe system that allows a detailed description of the water content in the soil profile with no need of installing individual probes. The system is a two-rod coiled probe fixed to the end of a metal rod, linked to a impact penetrometer used for the insertion of the probe to the desired depths. The probes were calibrated in the laboratory with 7 soils of different textures and validated at field conditions for the same soils. The dielectric constant (theta) measured with the coiled probe as a function of the water content was best fitted with the mathematical function theta = a - bepsilon + c/epsilon2. The field experiment for validation of the calibration equations presented a relative root mean square error of 6% considering one equation for all soils together, and 5% when considering two different equations for two set of soils grouped according to their texture.