Autor: Manel Giralt Gutiérrez Tutors: JULIOL 2014 Nuria Cañameras Riba Ramon Josa March Treball Final de Grau Enginyeria Agroambiental i del Paisatge RELACIÓ ENTRE IMPEDÀNCIA ELECTROMAGNÈTICA, SALINITAT DE L’AIGUA CAPIL·LAR I TEXTURA EN SÒLS DEL BAIX LLOBREGAT
69
Embed
RELACIÓ ENTRE IMPEDÀNCIA ELECTROMAGNÈTICA ...El present Treball Final de Grau pretén analitzar la relació entre la impedància electromagnètica i la salinitat de l’aigua capil·lar
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Autor: Manel Giralt Gutiérrez
Tutors:
JULIOL 2014
Nuria Cañameras Riba Ramon Josa March
Treball Final de Grau
Enginyeria Agroambiental i del Paisatge
RELACIÓ ENTRE IMPEDÀNCIA ELECTROMAGNÈTICA, SALINITAT DE L’AIGUA CAPIL·LAR
I TEXTURA EN SÒLS DEL BAIX LLOBREGAT
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 1
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Resum
El present Treball Final de Grau pretén analitzar la relació entre la impedància electromagnètica i la salinitat
de l’aigua capil·lar en relació a diferents tipus de textura en sòls del Baix Llobregat.
Entre altres aplicacions, les sondes electromagnètiques tipus TDR i FDR s’utilitzen en el seguiment i control
de la humitat, la conductivitat elèctrica i la temperatura dels sòls, per tal d’establir el moment adequat de
reg. Actualment, la aplicació continuada i satisfactòria del reg al Baix Llobregat es basa en l’experiència del
pagès, especialment si es té en compte la qualitat de l’aigua de reg que s’aplica.
La possibilitat de controlar de forma simultània temperatura, humitat i salinitat de l’aigua capil·lar del sòl,
representa una opció de força interès de cara a realitzar una millor programació de regs en la zona, oferint la
possibilitat d’obtenir unes referències quantificades i immediates per poder prendre les decisions
adequades en temps real. En aquest TFG s’ha fet una exhaustiva recopilació dels nous mètodes de mesura
de la salinitat i la humitat del sòl. La mesura de la conductivitat elèctrica de l’aigua capil·lar és relaciona amb
les característiques en la resposta de les ones electromagnètiques de les sondes FDR. Amb aquest treball
s’obté una relació senzilla i lineal entre ambdós valors amb interès d’aplicació en l’àmbit de sòls agrícoles.
Aquest treball és un estudi experimental dut a terme en condicions de laboratori i realitzat en quatre
etapes: 1) Obtenció, preparació i anàlisi inicial de les mostres de sòl; 2) Control estadístic sobre la qualitat
del lot de sondes ECH2O (Decagon) de conductivitat elèctrica, humitat i temperatura del sòls, tipus 5TE; 3)
Mesura dels valors d’impedància electromagnètica en condicions de saturació, amb concentracions
controlades de salinitat de l’aigua capil·lar i en diferents textures de sòl; 4) Influència de l’increment d’arena
en les mostres de sòl en la resposta de les sondes.
Com a conclusions d’aquest treball, s’ha comprovat que les sondes 5TE presenten una fragilitat
considerable, ja que l’estudi de qualitat inicial ho demostra.
S’ha observat que existeix una bona correlació entre la conductivitat elèctrica aparent del sòl i la
conductivitat elèctrica de l’aigua de drenatge del mateix, on s’ha trobat una equació de regressió que
relaciona ambdós paràmetres.
La conductivitat elèctrica sí es veu influenciada per la textura, en el tipus de mostres de sòl estudiades.
Paraules clau: impedància electromagnètica, salinitat del sòl, sondes electromagnètiques, textura i
conductivitat elèctrica.
2
Resumen
El presente Trabajo Final de Grado pretende analizar la relación entre la impedancia electromagnética y la
salinidad del agua capilar en relación a diferentes tipos de textura en suelos del Baix Llobregat.
Entre otras aplicaciones, las sondas electromagnéticas tipos TDR y FDR se utilizan en el seguimiento y
control de la humedad, conductividad eléctrica y temperatura de los suelos, para establecer el momento
adecuado de riego. Actualmente, la aplicación continuada y satisfactoria del riego en el Baix Llobregat se
basa en la experiencia del agricultor, especialmente si se tiene en cuenta la calidad del agua de riego que se
aplica.
La posibilidad de controlar de forma simultánea temperatura, humedad y salinidad del agua capilar del
suelo, representa una opción de gran interés de cara a realizar una mejor programación del riego en la zona,
ofreciendo la posibilidad de obtener unas referencias cuantificadas e inmediatas para poder tomar las
decisiones adecuadas en tiempo real. En este TFG se ha hecho una exhaustiva recopilación de los nuevos
métodos de medida de la salinidad y humedad del suelo. La medida de la conductividad eléctrica del agua
capilar se relaciona con las características en la respuesta de las ondas electromagnéticas de las sondas FDR.
Con este trabajo se obtiene una relación sencilla y lineal entre ambos valores con interés de aplicación en el
ámbito de suelos agrícolas.
Este trabajo es un estudio experimental llevado a cabo en condiciones de laboratorio y realizado en cuatro
etapas: 1) Obtención, preparación y análisis inicial de las muestras de suelo; 2) Control estadístico sobre la
calidad del lote de sondas ECH2O (Decagon) de conductividad eléctrica, humedad y temperatura de suelos,
tipos 5TE; 3) Medida de los valores de impedancia electromagnética en condiciones de saturación, en
concentraciones controladas de salinidad del agua capilar y en diferentes texturas de suelo; 4) Influencia del
incremento de arena en las muestras de suelo en la respuesta de las sondas.
Como conclusiones de este trabajo, se ha comprobado que las sondas 5TE presentan una fragilidad
considerable, dado que el estudio de calidad inicial lo demuestra. Se ha observado que existe una buena
correlación entre la conductividad eléctrica aparente del suelo y la conductividad eléctrica del agua de
drenaje del mismo, donde se halló una ecuación de regresión que relaciona ambos parámetros. La
conductividad eléctrica sí se ve influenciada por la textura, en el tipo de muestras de suelo estudiadas.
Palabras clave: impedancia electromagnética, salinidad del suelo, sondas electromagnéticas, textura y
conductividad eléctrica.
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 3
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Abstract
This Final Project aims to analyze the relationship between electromagnetic impedance and capillary water
salinity in relation to the different texture types of the soils in Baix Llobregat.
Among other applications, the electromagnetic probes type TDR and FDR are used to monitor and to control
moisture, electrical conductivity and temperature of the soils, to determine the adequate timing of
irrigation. Currently, the constant and successful implementation of irrigation in Baix Llobregat is based on
the experience of the farmer, especially if the quality of irrigation water applied is taken into consideration.
The opportunity to control simultaneously temperature, humidity and salinity of the soil pore water
represents a choice of great interest in undertaking better irrigation scheduling in the area, offering the
possibility to obtain references which are quantified and immediate in order to take appropriate decisions in
real time. In this TFG, an extensive collection of new methods for measuring salinity and soil moisture has
been amassed. The electrical conductivity measuring of the capillary water is related to the response
characteristics of the FDR probes electromagnetic waves. In this Paper is obtained a simple linear
relationship between the two values forward application in the field of agricultural soils.
This work is an experimental study carried out under laboratory conditions and conducted in four stages: 1)
Obtainment, preparation and initial analysis of soil samples; 2) Statistical quality control on ECH2O batch of
probes (Decagon) electrical conductivity, soil moisture and temperature, types 5TE; 3) Measurement of
electromagnetic impedance values at saturation under controlled pore water salinity and soil textures in
different concentrations; 4) Influence of increasing sand soil samples in the probe response.
As conclusions of this study, it was found that the 5TE probes present considerable fragility, since the initial
quality study proves it.
It has been observed that there is a good correlation between bulk electrical conductivity of the soil and the
electrical conductivity of the drain water thereof, in which a regression equation relating these two
parameters was found.
The electrical conductivity is influenced by texture, in the type of soil samples studied.
Keywords: electromagnetic impedance, soil salinity, electromagnetic probes, texture and electrical
4. MATERIALS I MÈTODES ______________________________________________________ 254.1. Mostres de sòl i arena ............................................................................................................. 25
4.2. Material de suport ................................................................................................................... 27
4.3. Equips de mesura .................................................................................................................... 28
4.3.1. Sensor ECH2O (Decagon) de conductivitat elèctrica, humitat i temperatura, tipus
5TE de sòls ....................................................................................................................... 28
4.4.4. Mesura i presa de dades ................................................................................................. 35
4.4.5. Tractament estadístic dels resultats ............................................................................... 37
5. RESULTATS ________________________________________________________________ 385.1. Control estadístic del lot de sondes 5TE ................................................................................. 38
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 5
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
5.2. Resultats de les mostres de sòl ............................................................................................... 45
5.2.1. Textura i classe textural de les mostres .......................................................................... 45
5.2.2. Humitat higroscòpica de les mostres .............................................................................. 46
5.2.3. Densitat aparent i porositat de les mostres ................................................................... 46
5.2.4. Dades obtingudes de les sondes 5TE i el Conductímetre Críson GLP 31 ....................... 47
5.3. Comportament de la sonda 5TE al llarg del temps ................................................................. 49
6. DISCUSSIÓ DELS RESULTATS ___________________________________________________ 506.1. Anàlisi de les dades de porositat inicial i el θ a saturació ....................................................... 50
6.2. Comportament de la conductivitat elèctrica aparent del sòl (CEa) ........................................ 51
6.3. Anàlisi de les dades de Temperatura al llarg de l’experiència ................................................ 52
6.4. Anàlisi de la conductivitat elèctrica mesurada amb les sondes 5TE i el conductímetre
* En aquesta mostra s'ha contemplat un increment del temps superior a la resta de mostres, donat que va coincidir amb el període d'exàmens i es va interrompre la
saturació de les columnes.
MostraSondes 5TE
% Arena
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 37
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
4.4.5. Tractament estadístic dels resultats
A l’hora de realitzar el tractament estadístic dels valors obtinguts, s’ha procedit al càlcul de
mitjanes (), desviació estàndard ( σ), percentatge de coeficients de variació (% CV) i nombre de
dades (n). Aquest càlcul estadístic s’ha elaborat tant pel control estadístic del lot de sondes, com
per al conjunt de resultats obtinguts en totes les mostres realitzades al laboratori.
38
5. Resultats
5.1. Control estadístic del lot de sondes 5TE
Garantir la qualitat de les dades generades en un laboratori implica la aplicació d’un conjunt
d’accions internes i externes. Totes aquestes accions es fonamenten en una política de qualitat
general amb un objectiu essencial: el millorament permanent de tots els processos que
possibiliten la obtenció d’una dada analítica. La dada analítica és el resultat de la aplicació d’una
tècnica d’anàlisis que es tradueix en una metodologia específica basada en un procediment
perfectament definit (Ruiz, 2000).
Tot seguit, en aquest apartat del Treball s’explica quin ha estat el mètode i l’anàlisi estadístic que
s’ha dut a terme per seleccionar les 8 sondes 5TE del total del lot de 20 sondes que es disposa i
que estadísticament proporcionaven dades més homogènies en condicions idèntiques de mesura
(en aquest cas, la mateixa aigua). Amb aquests resultats, es van descartar les sondes trencades i
les que proporcionaven dades no massa coherents i així doncs, cercant les que sí empraríem per
aquest TFG.
Figura 11 Control del lot de sondes 5TE
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 39
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
En primer lloc, es van identificar numèricament les vint sondes ECH20 (Decagon) tipus 5TE i a
continuació es varen testar amb els dos Dataloggers. Els sensors van mesurar mostres iguals, sent
submergits en vasos de precipitat de plàstic de 1 litre i que contenien aigua. Es van configurar per
tal de que prenguessin la lectura d’una dada a intervals de 1 minut. El nombre de lectures presses
per cada sensor va ser aproximadament d’unes vint i cinc.
Un cop obtingudes totes les dades de les vint sondes ECH20 Decagon, es va procedir al
processament d’aquestes i a trobar els valors estadístics (, σ i % CV).
A continuació, s’indiquen les tres taules (Taules 4, 5 i 6) amb els resultats obtinguts dels tres
paràmetres analitzats en cada sonda respectivament:
Taula 4 Control estadístic del sensor de Conductivitat Elèctrica
= Mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. σ = Mitjana de la desviació estàndard de la sèrie de valors mesurats per sonda. % C.V. = Percentatge del coeficient de variació de la mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. n = nombre de valors
= Mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. σ = Mitjana de la desviació estàndard de la sèrie de valors mesurats per sonda. % C.V. = Percentatge del coeficient de variació de la mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. n = nombre de valors
= Mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. σ = Mitjana de la desviació estàndard de la sèrie de valors mesurats per sonda. % C.V. = Percentatge del coeficient de variació de la mitjana de la sèrie de valors mesurats per sonda. n = nombre de valors
mesurats en cada sèrie per sonda.
Taula 6 Control estadístic del sensor de Temperatura
Taula 5 Control estadístic del sensor d’Humitat
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 41
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Es van descartar algunes sondes per defectes mecànics que es detallen tot seguit:
- Sonda 8: Punta del cable una mica trencada.
- Sonda 16: Sensor d’humitat no funciona
- Sondes 14, 15, 16 i 17: Aquestes sondes van originar diversos problemes a l’hora de ser
utilitzades en el darrer TFG (Vidal, 2013) on es van emprar.
- Sondes 18, 19 i 20: Sondes trencades i no funcionen.
Per tant, totes aquestes sondes seran descartades per al seu futur ús en aquest present Treball.
Control de qualitat de les sondes
El control de qualitat de les sondes que s’ha dut a terme, s’ha basat en el protocol que descriu
Pierce i Gilliland, 1997. En aquest sentit, per tal d’assolir un estàndard en els resultats analitzats,
assolirem el següent criteri:
Límit superior de control = µqi + kσqi
Línia central = µqi
Límit inferior de control = µqi – kσqi
On, µqi és el promig de les mitjanes () del conjunt de tots els sensors analitzats per paràmetre;
σqi és el promig de les mitjanes corresponents a les desviacions estàndards ( σ) del conjunt de tots
els sensors analitzats per paràmetre; i k és la “distància” des dels límits de control fins la línia
central. Aquests autors recomanen que el factor k sigui igual entre 2,5 i 3, però en aquest Treball
s’ha estimat que fos k = 5, ja que del contrari era massa restrictiu el rang de control i per tant, la
major part de les sondes haurien de ser descartades.
A continuació, en les Figures 12, 13 i 14, es representen els gràfics amb les dades estadístiques
dels valors obtinguts en cada paràmetre analitzat:
• Mitjana =
• Promig mitjanes = µqi
• Màxim = µqi + 5σqi
42
Figura 12 Gràfic del control estadístic del sensor de Conductivitat Elèctrica
Figura 13 Gràfic del control estadístic del sensor d’Humitat
• Mínim = µqi - 5σqi
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 43
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Per acabar la selecció estadística de les sondes 5TE que haurien de ser utilitzades, es va elaborar la
Taula 7 on s’indica de forma numèrica i amb símbols quines són aquelles sondes que sí es
trobaven dintre de l’interval estadístic estipulat anteriorment, tenint en compte els tres tipus de
sensors que incorporen cada sonda.
Alhora, també s’han adherit les anteriors observacions fetes en relació aquelles sondes que
presentaven alguna característica defectuosa i per la qual cosa van ser descartades:
Figura 14 Gràfic del control estadístic del sensor de Temperatura
44
Taula 7 Ordre d’elecció de les sondes
Finalment, després d’haver realitzat aquest control de qualitat estadístic de les sondes 5TE, es va
procedir a seleccionar les següents sondes: 1, 3, 7, 9, 10, 11, 12 i 13, amb l’ordre de prioritat que
s’indica en la Taula 7. A continuació, es va començar a elaborar la part experimental d’aquest TFG.
+ = Dintre de l'interval estadístic (µqi ± 5σqi). - = Fora de l'interval estadístic (µqi ± 5σqi).
SensorsSondes ResultatsObservacionsTotal
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 45
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
5.2. Resultats de les mostres de sòl
5.2.1. Textura i classe textural de les mostres
La determinació de la textura en les diferents mostres de sòl analitzades durant el Treball, es va
dur a terme realitzant proporcions ponderals, prenent com a patró la textura real de la terra
d’Agròpolis establerta per Corretja i Miras (2012).
La classe textural de cada mostra es va determinar mitjançant la “Calculadora de textures de sòls”
del Departament d’Agricultura dels EEUU, Figura 15.
Figura 15 Triangle textural (USDA) de les cinc mostres de sòl
Arena (%) Llim (%) Argila (%) Total (%) Classe TexturalMostra A 100 0 100,00 0 0 100 ArenosaMostra B 75 25 85,09 8,10 6,81 100 ArenofrancaMostra C 50 50 70,19 16,20 13,62 100 Franco-arenosaMostra D 25 75 55,28 24,30 20,42 100 Franco-argil·loarenosaMostra E 0 100 40,37 32,40 27,23 100 Franco-argilosa
TexturaMostra Arena (%) Terra Fina (%)
Taula 8 Textura i classe textural de les mostres
46
5.2.2. Humitat higroscòpica de les mostres
La humitat higroscòpica és l’aigua absorbida en la superfície del col·loide i amb tensió matricial
molt alta. En la Taula 9 s’expressa el percentatge d’humitat higroscòpica de cada mostra
respectivament, indicant la mitjana i la desviació estàndard de les tres rèpliques que es van
realitzar per mostra.
5.2.3. Densitat aparent i porositat de les mostres
En la següent taula s’indiquen els resultats de la densitat aparent en g/cm3 i la porositat en
percentatge, de les cinc mostres analitzades. La densitat aparent oscil·la entre 1,2 i 1,6 g/cm3,
Mostra E i Mostra A respectivament. El percentatge de porositat es situa entre 42% (Mostra A) i
56% (Mostra E) (Taula 10).
H. higroscòpica (%) σ n0,190,180,181,511,611,543,953,894,011,251,211,267,948,157,50
= Mitjana dels percentatges d'humitat higroscòpica obtinguts en cada mostra. σ = Desviació estàndard dels percentatges d'humitat higroscòpica obtinguts en cada mostra. n = número de valors mesurats per mostra.
1,24 0,026 3
7,86 0,332 3
Humitat higroscòpica
0,18 0,004 3
C 70,19
1,55 0,052 3
3,95 0,059 3
D 55,28
E 40,37
Mostra % Arena
A 100,00
B 85,09
Taula 9 Humitat higroscòpica de les mostres
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 47
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
5.2.4. Dades obtingudes de les sondes 5TE i el Conductímetre Críson GLP 31
En la Taula 11 s’indica el resum dels valors de tots els resultats obtinguts en l’interval dels 10
minuts finals de cada experiència. Tant de les sondes 5TE (contingut volumètric d’aigua (θ),
temperatura (°C), i CE aparent a 25°C (dS/m) dels sòls de les columnes), com de la CE a 25°C
(dS/m) de l’aigua de drenatge i de l’aigua d’entrada en les columnes, mesurat amb el
θ = Contingut volumètric d'aigua mesurat per la Sonda 5TE. =Mitjana de les tres columnes de cada mostra. σ = Desviació estàndard de les 3 columnes de cada mostra. n = número de valors.
θ saturació final última hora (vol/vol)% ArenaMostraPorositat (vol/vol) θ saturació inicial primera hora (vol/vol)
Taula 12 Porositat respecte θ a saturació inicial i final en les mostres
Figura 18 Porositat respecte θ a saturació inicial i final en les mostres
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 51
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Tal i com es pot observar en la Taula 12 i en la Figura 18, la porositat en el conjunt de totes les
mostres és sempre superior a l’espai ocupat per l’aigua quan les mostres han estat saturades, tant
a l’inici com en el final de l’experiència. La diferència entre l’espai porós i el volum d’aigua ocupat
no és massa rellevant entre una mateixa mostra, però sí que varia entre mostres.
El fet que el contingut volumètric d’aigua quan les mostres estan a saturació sigui una mica
inferior al de la porositat, es podria explicar atenint-se a què les partícules secundàries tendeixen
a desagregar-se i a empaquetar-se.
6.2. Comportament de la conductivitat elèctrica aparent del sòl (CEa)
El comportament de la conductivitat elèctrica aparent del sòl mesurada amb les sondes 5TE en les
cinc experiències ha estat similar, a excepció de la darrera mostra (Mostra E). La corba de la CEa en
funció del temps, tendeix a estabilitzar-se a mesura que la columna es va saturant periòdicament
amb la mateixa solució salina.
En les primeres dues mostres on el percentatge d’arena és superior, el temps necessari per
equilibrar la CE de la solució salina amb la CE de drenatge és menor, ja que la conductivitat
hidràulica del sòl és major en aquets cassos.
En les Figures 19 i 20 es representa el comportament de la CEa de la Mostra A (100% Arena), i
darrera la Mostra E (40,37%).
Figura 19 Evolució de la CEa en la Mostra A durant tota l’experiència
52
Una característica rellevant que va succeir en la Mostra E és que la corba de la CEa al llarg de
l’experiència presentà una tendència a augmentar positivament. Això es tradueix en què encara
que es continuí saturant les columnes amb una solució salina amb una CE constant, amb el temps
aquesta no tendeix a igualar-se, o si més no, a apropar-se a la CE de l’aigua d’entrada.
Aquest fet es pot explicar d’acord amb les característiques texturals d’aquesta mostra (40,37%
d’arena), on l’aigua introduïda en les columnes produïa un rentat de les sals, concretament del
carbonat càlcic (CaCO3) que presentaven aquest sòls.
Per tant, en aquest cas no hagués estat necessari el fet d’haver estat tants dies seguits saturant
amb la solució salina, en espera d’arribar al equilibri de les conductivitat elèctriques, ja que en els
dos primers dies és situen els valors més baixos.
6.3. Anàlisi de les dades de Temperatura al llarg de l’experiència
La conductivitat elèctrica aparent del sòl és influenciada, entre d’altres factors, per la temperatura
del mateix. Durant el transcurs de les cinc experiències, s’ha pogut observar com la temperatura
(°C) ha fluctuat diàriament entre el dia, augmentat, i la nit, disminuint, com a conseqüència de la
variació tèrmica diària del laboratori on es va realitzar l’assaig.
Figura 20 Evolució de la CEa en la Mostra E durant tota l’experiència
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 53
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Paral·lelament, també es pot apreciar com era d’esperar, l’increment de la temperatura de les
mostres al llarg dels experiments, ja que la part experimental d’aquest Treball s’ha dut a terme
durant la primavera del 2014.
En les Figures 21 i 22 es pot veure l’evolució tèrmica de dues mostres de sòl: Mostra A (100%
arena) i Mostra E (40,37% d’arena); on s’interpreta el sensor de temperatura en les tres rèpliques
(Columnes A, B i C) durant al llarg de totes dues experiències, fins el moment d’equilibri entre la
CE d’entrada i la CE de drenatge.
Figura 21 Evolució de la temperatura de la Mostra A (100% Arena) al llarg de l’experiència
54
6.4. Anàlisi de la conductivitat elèctrica mesurada amb les sondes
5TE i el conductímetre Crison GLP 31
És important distingir els tres tipus de conductivitat elèctrica que s’han tingut en compte en
aquest present treball i que a continuació es detallen amb la seva nomenclatura respectiva:
• CEa = Conductivitat elèctrica aparent del sòl mesurada per les sondes 5TE.
• CEe = Conductivitat elèctrica de l’aigua d’entrada a les columnes (anomenada també
solució salina).
• CEd = Conductivitat elèctrica de l’aigua de sortida de les columnes (anomenada també
aigua de drenatge).
En els següents subapartats, s’ha procedit a realitzar un anàlisi entre les diferents CE obtingudes
en el moment en el qual la conductivitat elèctrica d’entrada a les columnes (CEe) era igual o similar
a la conductivitat elèctrica de l’aigua de drenatge de les columnes (CEd) i prenent les dades en un
interval de 10 minuts en cada mostra. Els resultats s’indiquen en la següent taula:
Figura 22 Evolució de la temperatura de la Mostra E (40,37% Arena) al llarg de l’experiència
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 55
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
Les diferents dades de conductivitat s’han estudiat observant quina relació es podia trobar entre
elles, observant la desviació estàndard entre mostres iguals i observant la influència directa de la
textura en la mesura de la salinitat.
6.4.1. Comportament entre la conductivitat elèctrica de la solució salina i de l’aigua
de drenatge en les mostres
En les mostres analitzades es va veure, que al llarg de l’assaig es van anant aproximant els valors
de la CE de la solució salina entrant amb la CE de l’aigua de drenatge recollida en els vasos de
precipitats de cada columna. Tanmateix, l’última mostra, Mostra E (40,37% d’arena,) que era la
que posseïa un percentatge menor d’arena, va ser la que més dificultats va presentar en assolir
aquest equilibri, probablement per la dissolució del CaCO3 com anteriorment s’ha comentat.
Taula 13 Valors de la CE de les columnes en cada mostra
Figura 23 Diferències entre la CEe i la CEd en les mostres, s’inclou la recta y = x per referència
Mosta % Arena CEa a 25°C (dS/m) CEd a 25°C (dS/m) CEe a 25°C (dS/m)A 100,00 0,350 1,157 1,152B 85,09 0,255 1,167 1,159C 70,19 0,268 0,901 0,863D 55,28 0,357 1,061 1,118E 40,37 0,626 1,540 1,130
56
6.4.2. Comportament entre la conductivitat elèctrica aparent del sòl i la conductivitat
elèctrica de l’aigua de drenatge en les mostres
La relació existent entre la CEa obtinguda amb les sondes 5TE i la CEd mesurada amb el
conductímetre del laboratori, en el conjunt de totes les textures estudiades, té un alt coeficient de
correlació, R2=0,708 (Figura 24).
No obstant, apart d’aquesta relació lineal, les mesures dels sensors de CE són diferents en funció
del medi on s’introdueixen. Tal i com es pot observar en la Figura 24, els valors mesurats per la
sonda 5TE en els sòls són molt més baixos que els mesurats pel conductímetre convencional, de
l’ordre d’un 60 - 80% menor.
Aquest fet es pot explicar basant-se en el principi de mesura que tenen les sondes FDR, les quals
proporcionen un valor de CE en funció del conjunt de materials presents en el medi, en aquest
cas: l’aire present entre les partícules del sòl, l’aigua retinguda en els porus capil·lars del sòl i el
propi sòl. En canvi, un conductímetre únicament mesura a través de la diferència d’un potencial
elèctric entre dos elèctrodes, la conductivitat elèctrica dels ions presents en l’aigua.
Figura 24 Comportament entre la conductivitat elèctrica aparent del sòl (CEa) i la conductivitat
elèctrica de l’aigua de drenatge (CEd) en les mostres
Impedància electromagnètica, salinitat i textura en sòls del Baix Llobregat 57
Escola Superior d’Agricultura de Barcelona UPC - BarcelonaTech
D’altra banda, aquesta relació existent entre conductivitats elèctriques i tenint en compte la
equació matemàtica obtinguda amb el full de càlcul (Excel), pot proporcionar uns coneixements
més encertats respecte quines són les condicions de salinitat del medi en el qual viu la planta,
alhora considerant la textura del sòl.
Conducta de la CEa mesurada per les sondes 5TE i la CEd mesurada pel Conductímetre Crison GLP
31, entre rèpliques en mostres iguals (valors de la desviació estàndard, σ)
En les tres rèpliques analitzades en l’estudi de cada experiència, s’ha comprovat estadísticament
la conducta en la mesura de les sondes 5TE i del Conductímetre Crison GLP 31. A continuació,
s’explica quina ha estat la desviació estàndard obtinguda i el percentatge de coeficient de variació
entre elles. Aquestes observacions proporcionen un pronòstic envers el funcionament de cada
equip utilitzat en la mesura de la salinitat del sòl.
En els darrers 10 minuts de mesura de la CEa del sòl (3 repeticions) amb les sondes 5TE de cada
mostra es presenta una desviació estàndard molt baixa. Per tant, entre columnes d’una mateixa
mostra, la variació de les lectures no és significativa i en aquest sentit són dades més homogènies.
S’observa que la Mostra A (Taula 14), amb una classe textural arenosa, és la que presenta un
percentatge del coeficient de variació més petit; en canvi, la classe textural arenofranca (Mostra