Tenzometry jsou jediným zařízením, které může přímo měřit tzv. sací tlak půdy - sílu, kterou musí rostliny překonávat, aby získaly z půdy vodu, a sílu, která určuje distribuci půdní vlhkosti a transport roztoků půdou. Video demonstruje plnění tenzometru odvzdušněnou vodou a osazení do půdy v terénu. Je zde předveden standardní jednoduchý mechanický tenzometr (typ Soilmoisture 2710 ARL). Obecně existuje mnoho různých typů tenzometrů od různých výrobců, např. tenzometry s různou délkou či mikrotenzometry. V dnešní době se také namísto mechanického čtení široce využívají elektronické tlakové transducery se čtecím zařízením, které lze připojit k počítači.
Tenzometr se skládá z trubice, opatřené na spodním konci polopropustnou membránou (porézní keramickou nádobkou), na horním konci víčkem a manometrem v horní části. Pokud je tenzometr naplněn deaerovanou (odvzdušněnou) vodou a osazen v půdě, voda může proudit póry v keramické nádobce ven z tenzometru a zase dovnitř (viz Obr 1). Pokud je okolní prostředí (půda) nenasycené a voda proudí ven z tenzometru (systém se snaží dostat do rovnováhy), vzniká uvnitř tenzometru podtlak, který je přenášen na ručičku manometru. Proudění z tenzometru ustává ve chvíli, kdy se vzniklý podtlak vyrovná sání půdy. Čtení manometru je potom přímo změřený podtlak, který by bylo potřeba vyvinout k odsátí vody z půdy. Pokud se vlhkost v půdě dále snižuje, půda odsává z tenzometru další vodu a vzniká větší podtlak (maximálně do velikosti podtlaku rovného vstupní hodnotě vzduchu keramické nádobky). Pokud se naopak vlhkost půdy zvýší, nastává opačný proces, tenzometr si nasaje vodu zpět, proudění se zastaví a podtlak indikovaný na manometru se sníží až k hodnotě korespondující s aktuálním sacím tlakem půdy. Pokud by půda byla vodou plně nasycena, čtení manometru by bylo nulové, žádný podtlak. Čtení tenzometru tedy ukazuje momentální rovnováhu systému půda-voda, tzv. tenzometrický potenciál půdní vody.
Fig 1. Princip měření a tenzometrický potenciál vztažený k objemové půdní vlhkosti.
Tenzometr (Soilmoisture Equipment Corp.), ruční vakuová pumpa, odvzdušněná destilovaná voda, větší nádoba (např. kbelík), sondýrka vhodného průměru, pedologická špachtle, metr, střička s destilovanou vodou, váženky a přenosné váhy v případě stanovování momentální půdní vlhkosti, poznámkový blok a psací potřeby.
| Popis tenzometru
1. Pružné víčko uzavírající prostor tenzometru, které slouží k plnění tohoto prostoru vodou. |
- Sycení keramické nádobky v destilované vodě po dobu nejméně 24 hodin usnadňuje následné plnění tenzometru.
- Nulování tenzometru: Když je polovina keramické nádobky tenzometru (naplněného vodou) ponořena ve vodě, manometr ukazuje nulové čtení (viz Obr 1, úplně vpravo).
- Při vrtání otvoru pro osazení tenzometru je vhodné odebrat vzorky půdy pro určení počáteční vlhkosti půdy v místě měření.
- Doba odezvy se liší pro různé měřené půdy; závisí také na hloubce měření (tedy na době potřebné k redistribuci zasáknuté vody)
- Vstupní hodnota vzduchu keramické nádobky se pohybuje kolem -85 kPa (= -85 centibarů nebo -850 cm tlakové výšky).
Čtení tenzometrického potenciálu půdní vody úzce souvisí s vlhkostí půdy. Závislost objemové vlhkosti půdy na vlhkostním potenciálu (který je roven tenzometrickému, pokud zanedbáme složky pneumatického a zátěžového potenciálu) se nazývá retenční čára půdní vlhkosti, viz graf na Obr 1. Retenční čára je unikátní pro každou půdu. Fotografie níže zachycuje současné měření vlhkosti půdy metodou TDR a tenzometrického potenciálu - obě měření musí být prováděna ve stejné hloubce. (Tato kapitola se problematice retenční čáry primárně nevěnuje, detailnější informace můžete získat na přednáškách z předmětů pojednávajících o této problematice, více info na Katedře vodních zdrojů.)
Bar je starší jednotka tlaku, která byla nahrazena jednotkou Pa: 1 bar = 100 000 Pa. Dosud je však možné se s bary setkat, zejména u tohoto typu tenzometrů.
0 kPa (0 centibarů)
Okolní půda je plně nasycena vodou, obvykle po dlouhotrvajících deštích nebo nadměrné závlaze. Jestliže půdní profil vykazuje tuto hodnotu po delší čas, je to znak špatné vnitřní drenáže půdy, která si žádá zlepšení. Kořeny rostlin trpí nedostatkem kyslíku a mohou zahnívat.
>0-10 kPa (>0-10 centibarů)
Půda obsahuje přebytek vody pro růst rostlin, pokud se naměřená hodnota udržuje po delší časové období, není voda schopna odtéci do hlubších horizontů, jde o nepříznivý stav pro rostlinstvo.
10-20 kPa (10-20 centibarů)
Je indikován stav, který odpovídá hydrolimitu polní vodní kapacita, což reprezentuje maximum vody dostupné pro zdárný růst rostlin a také dostatek vzduchu. V případě závlahy je to indikátor nejpozdějšího ukončení zavlažování, neboť další vodu by rostliny již v tu dobu nevyužily a ta by bez užitku odtekla do hlubších vrstev. V případě používání hnojivé závlahy by to kromě ekonomické ztráty mohlo ohrožovat kvalitu podzemních vod.
U těžkých a středních půd závlaha v tuto chvíli není potřeba. U lehkých písčitých půd závlaha v tuto chvíli zpravidla také není potřeba. Tyto půdy ovšem mají omezenou retenční schopnost a proto sací tlak půdy rychle vzrůstá, jakmile je voda odčerpána kořeny a je dosaženo podtlaku kolem 15-20 kPa. U rostlin citlivých na nedostatek vláhy (např. brambory) a pěstovaných na písčitých půdách je třeba v tomto okamžiku dodat vodu.
20-40 kPa (20-40 centibarů)
V půdních pórech je půdní voda a půdní vzduch ve vzájemně dobrém poměru z hlediska růstu rostlin. U těžkých a středně těžkých půd není nutné zavlažovat, u hrubě písčitých půd se začíná zavlažovat v rozmezí 20 – 30 kPa, u jemně písčitých půd v rozmezí 30 – 40 kPa.
40-60 kPa (40-60 centibarů)
Půdní voda a půdní vzduch jsou ve vzájemně dobrém poměru z hlediska růstu rostlin u těžkých jílovitých půd. Pro středně těžké půdy je tento stav pokynem pro zahájení závlahy, platí zde, že čím lehčí půda, tím je počátek zavlažování posunut k nižším hodnotám sacího tlaku. Pro písčité půdy znamená takovéto čtení tenzometru stav přílišného sucha a je riziko úhynu rostlin.
60-80 kPa (60-80 centibarů)
U těžkých půd se začíná se závlahou mezi 70 a 80 kPa. U středně těžkých půd je již riziko úhynu rostlin. U písčitých půd jsou již rostliny trvale poškozeny nebo zcela zničeny a případná závlaha je prakticky zbytečná.
Tato kapitola byla vytvořena s použitím informací obsažených na stránce: http://www.ictinternational.com. Citováno dne 31.5.2010.
Cassel, D.K., Klute, A. 1986. Water Potential: Tensiometry. In Klute, A. (Ed): Methods of Soil Analysis: Part 1. Physical and Mineralogical Methods, 9. Second Edition. Madison, Wisconsin USA, American Society of Agronomy - Soil Science Society of America. p. 563-596. ISBN 0-89118-088-5.
Dirksen, Ch. (1999) Soil physics measurements. GeoEcology paperback. Catena Verlag, Reiskirchen, Germany. 154 pp. ISBN 3-923381-43-3.
Kutílek, M. 1978. Vodohospodářská pedologie. Druhé, přepracované vydání. SNTL. Praha. 296 s.
Kutílek, M., Nielsen, D. (1994) Soil Hydrology. GeoEcology Textbook. Catena Verlag, Cremlingen-Destedt, Germany. 370 pp. ISBN 3-923381-26-3.
