Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)
6. szám - Dr. Czike Kálmán–Bilibok Péter: A talaj nedvességének meghatározása neutronszóródásos módszerrel
Hidrológiai Közlöny 1965. 5. sz. 284 ÖNTÖZÉS A talaj nedvességének meghatározása neutronszóródásos módszerrel Dr. CZIKE KÁLMÁN* és BILIBOK PÉTER* A talaj nedvességtartalmának ismerete fontos szerepet játszik a növénytermesztésben, különösen ahol öntözéses gazdálkodást folytatnak. De lényeges a nedvességtartalom ismerete pl. az öntödei homokoknál, a kőolaj, szerves kémiai készítmények stb. esetében is. A nedvességtartalom meghatározására a klaszszikus szárítószekrényes eljáráson kívül több módszer ismeretes. Ilyen az elektromos ellenállás mérésén alapuló vizsgálat, a tenziométeres mérés és újabban több sugárzás mérésen alapuló módszer mint például a neutronszóródásos módszer. Amint az irodalomból kitűnik, már kb. 18 éve használnak rádióaktív izotópokat a talaj nedvességének és sűrűségének mérésére. E téren úttörő vizsgálatokat végeztek Kirkham és mások [1, 2, 3, 4, 5, 6]. A meghatározás elve röviden a következőkben foglalható össze : A talajba helyezett neutron-forrásból kilépő gyors neutronok a körülöttük lévő atommagokba ütközve energiájukat elvesztve lassú neutronokká válnak. Legnagyobb hatásfokkal a hidrogénatommagok fékezik le a neutronokat, így a lassú neutronok mennyisége arányos a talajban levő hidrogénatommagok számával, tehát a talaj víztartalmával is. Megfelelő detektor segítségével, mely a lassú neutronokat érzékeli, a lassú neutronok sűrűsége mérhető. A lassú neutronok sűrűségéből megfelelő hitelesítési görbe segítségével meghatározható a talaj nedvességtartalma. Hazánkban csak most kezd elterjedni ez az eljárás, mely gyorsaságával sok előnyt biztosít a régi nehézkesebb vizsgálatokkal szemben. Ezt tette lehetővé többek között a MTA Agrokémiai és Talajtani Kutató Intézete Izotóp laboratóriumában előállított készülék is. E készülékkel végzett eddigi tpasztalatainkról kívánunk az alábbiakban röviden beszámolni : A méréshez alkalmazott készülék az 1. képen látható. A készülék fő részei a hordozható ratemeter, a sugárforrás, mely az észlelő szondához csatlakozik (a képen a fehér léc mutatja) a védőtok (ólom és parafin burkolat). A készülék a sugárvédelmi előírásoknak megfelelően használható. Sugárforrásunk egy polóniumberillium forrás (139 nap felezési idő). A magreakció alapja : ,He "C + Jn + 5,65MeV «í "Tv. rV * - • - - *i .:• - - - ,> * T \ . - • , . v. ."V'k • • 2, . ' • ' • .' • " w . / I , , r; , : • K 1 > r; , : ' ~ * - % -' V > , ' C > 1. kép. A neutronszóródásos talajnedvességmérő készülék (pomo 1. ripuőop ÖAH u3MepeHun. ejiajicHocmu zpynma, paöomawiquü Ha ocHoeanuu pacceanuH HeümpoHoe III 1. Instrument relying on neutron seattering for measuring soil moisture (A keletkező béta aktivitás arányos a termikus neutron fluxussal, így a talaj nedvességtartalmával.) A talaj nedvességtartalmát általában a száraz talaj súlyára számított nedvesség százalékában adjuk meg. Módszerünkkel azonban a térfogatra vonatkozó nedvességet tudjuk meghatározni. A két érték között az összefüggés J. Marcesse szerint [3] : , H v H v os = oh 100 H 4Be + 2' A keletkező lassú neutronok ezüstfóliával körülvett béta számláló Geiger—Müller számlálócső segítségével észlelhetők. * Öntözési és Rizstermesztési Kutató Intézet, Szarvas. ahol QS = a száraz talaj sűrűsége, gh = a nedves talaj sűrűsége, H = a száraz talaj súlyszázalékában kifejezett nedvesség, H v = a térfogat százalékában kifejezett nedvesség. A képletből látható, hogy a súlyszázalékban kifejezett nedvességtartalom kiszámításához a gs, vagy Qh ismerete szükséges. Ez megvalósítható a nedvességméréssel egyidőben végzett térfogatsúly meghatározással, vagy a talaj sűrűségének egyidejű mérésével. Előbbi eljárás a módszert lassúbbá teszi. Éppen ezért célszerű olyan készülékek előállítása, melyekben a neutron sugárforrás kicserélhető gamma sugárforrásra és ennek segítségével ugyanazon furatban a talaj sűrűsége is meghatározható. A ratemeter adatainak értékeléséhez hitelesítést kell végezni. Ennek érdekében több mérést végzünk a műszerrel és az egyidejűleg vett nedvesség- és sűrűségmintákból a szárítószekrényes eljárással meghatározzuk a talaj nedvességét, továbbá sűrűségét. A görbét feltétlenül olyan körülmények között kell meghatározni, amilyen körülmények között a műszert használják.
