Influence of moisture and salinity of soil on its dielectric permittivity

The study explores methodology of soil moisture and salinity measurement based on FDR frequency domain reflectometry technique. As compared to the TDR time domain reflectometry this technique has potential possibility of wider application by building more economical measurement devices. The fundamental part of the study concerns the design of two-rod probes and methodology allowing to obtain the frequency spectrum of soil complex dielectric permittivity. Especially interesting were results of frequency dependent correlation between volumetric water content of soil measured by thermogravimetric method and the soil refractive index. The results confirmed the advantage of using high frequencies of signal on the measurement selectivity of the real part of soil dielectric permittivity. It was found that the results obtained for low frequencies were dependent on soil salinity. The obtained results of imaginary part of dielectric permittivity allow to calculate soil salinity by using salinity index. The measured data of moisture and salinity of investigated soils determined by FDR technique were comparable with the corresponding ones determined by TDR technique. Moreover, the measurement of frequency spectrum of complex dielectric permittivity give possibility to evaluate other physical parameters of soil, for example the volume fraction of bound water.

METADATA IN OTHER LANGUAGES:

Polish

Wpływ wilgotności i zasolenia gleby na jej przenikalność elektryczną

agrofizyka, przenikalność elektryczna, reflektometria, wilgotność gleby, zasolenie gleby

Praca podejmuje badania nad metodyką pomiaru wilgotności i zasolenia gleby w oparciu o technikę reflektometrii w dziedzinie częstotliwości (FDR- frequency domain reflectometry). W odróżnieniu od techniki reflektometrii w dziedzinie czasu (TDR- time domain reflectometry) metoda FDR ma potencjalne możliwości szerszego zastosowania poprzez zbudowanie tańszych urządzeń pomiarowych. W pracy przedstawiono opracowane sondy i metodykę pomiaru widma częstotliwościowego zespolonej przenikalności dielektrycznej gleby. Szczególnie interesujące okazały się wyniki badań wpływu częstotliwości sygnału pomiarowego na korelację pomiędzy wilgotnością objętościową próbek wyznaczoną metodą grawimetryczną i współczynnikiem załamania. Wyniki potwierdziły korzystny wpływ zastosowania wysokiej częstotliwości sygnału pomiarowego na selektywność pomiaru części rzeczywistej przenikalności dielektrycznej i w konsekwencji wilgotności objętościowej gleby. Wykazano również, że pomiary uzyskane dla niskich częstotliwości podatne są na wpływ zasolenia badanych gleb. Stwierdzono, że uzyskane wyniki pomiarów części urojonej przenikalności dielektrycznej pozwalają na wyznaczenie zasolenia gleby z wykorzystaniem wskaźnika zasolenia. Wykazano, że wyniki pomiaru wilgotności i zasolenia badanych gleb wyznaczone opracowaną metodą FDR są porównywalne z odpowiednimi wyznaczonymi metodą TDR. Dodatkowo, dzięki pomiarom widma częstotliwościowego zespolonej przenikalności dielektrycznej stwarzane są możliwości do oceny innych parametrów fizycznych gleby, np. ilości wody związanej.

Submit your paper

Information for Authors

eISSN:	2300-6730
ISSN:	1234-4125