Tensiomètres

Les tensiomètres standard sont utilisés pour les mesures sur le terrain et en laboratoire de l'eau dans le sol

Les tensiomètres standard 

Ils peuvent être utilisés pour les grandes cultures, dans les serres, sur les terrains de golf, dans les colonnes de sol, etc. Avec les tensiomètres, le potentiel de pression (aussi appelé potentiel matriciel) et la tension de l'eau du sol sont liés à la teneur en eau du sol, par l'intermédiaire de la courbe caractéristique de rétention sol-eau ou sol-eau. Cette relation est différente pour chaque sol ou milieu poreux similaire.  Le potentiel de pression est la force avec laquelle l'eau est retenue dans le sol (contrairement à la teneur en eau qui est le volume ou la masse d'eau du sol). Dans les sols insaturés, où l'espace vide est occupé par l'air et l'eau, la valeur du potentiel de pression est toujours négative. Le potentiel de pression est généralement exprimé en bar (bar),centibar (cbar),millibar (mbar),cm de pression d'eau, kilo pascal (kPa),ou autres unités. La valeur positive du potentiel de pression est appelée tension. Ainsi, si l'on mesure une valeur de potentiel de pression de -15 kPa dans un sol donné, la tension de ce sol est de 15 kPa.

 Il existe une relation claire entre la tension hydrique du sol et la teneur en eau, qui peut être illustrée par une courbe de rétention sol-eau ou une courbe caractéristique sol-eau. Cette relation est différente pour chaque sol.

Si le sol s'assèche, la tension augmente (et le potentiel de pression diminue, c.-à-d. devient plus négatif),ce qui entraîne une réduction de la croissance des plantes à mesure que l'eau devient moins disponible pour les plantes. Si le sol est très humide, sa tension est faible, ce qui peut signifier qu'il y a trop d'eau pour une croissance optimale de la plupart des plantes.  Les tensiomètres sont donc largement utilisés pour surveiller la disponibilité de l'eau dans les sols pour les plantes.

Les tensiomètres sont également utilisés pour surveiller le potentiel de pression à différentes profondeurs dans les sols insaturés. Ces mesures sont utilisées pour calculer le gradient de pression en fonction de la profondeur afin d'estimer si l'eau monte ou descend dans un profil de sol ou ne se déplace pas dans les deux sens. Une fois le gradient et la conductivité hydraulique insaturée du sol connus, on peut calculer le taux de déplacement de l'eau dans un profil de sol de champ ou dans une colonne de sol.

Les tensiomètres SMS standard sont faits d'un tuyau en plastique gris de 0,85 pouce de diamètre extérieur (21,5 cm) avec des gobelets poreux en céramique de 0,875 pouce (2,22 cm) à leur extrémité inférieure. Les tensiomètres ont des sections de 5 cm de tube en plastique transparent à leurs extrémités supérieures. Sur le terrain, le tuyau en plastique gris est rempli d'eau jusqu'à 2 cm du haut, fermé par un bouchon en caoutchouc rempli de silicone et placé dans le sol. Une fois en contact avec le sol, l'eau se déplace du tensiomètre à travers la coupe poreuse et dans le sol insaturé. Ceci réduit la pression à l'intérieur du tensiomètre (l'eau est incompressible). Le processus se poursuit jusqu'à ce que la pression négative à l'intérieur de la conduite du tensiomètre soit égale à la pression négative dans le sol environnant. La pression à l'intérieur du tube du tensiomètre, qui est en équilibre avec la pression dans le sol, peut maintenant être mesurée avec un tensiomètre ou avec un transducteur de pression.

La plage de fonctionnement des tensiomètres va de 0 cm H2O (0 kPa) de potentiel de pression lorsque le sol est complètement saturé à environ -800 cm H2O (-80 kPa) lorsque le sol est sec (c'est-à-dire trop sec pour la plupart des cultures agricoles et horticoles courantes).

Les tensiomètres peuvent être commandés par SMS dans des longueurs allant de 15 cm (6 pouces) ou moins à 183 cm (6 pieds). Des tensiomètres de plus de 6 pieds sont disponibles sur demande spéciale.

Les tensiomètres avec transducteurs de pression

Ont un aspect similaire aux tensiomètres standard. Ils ont toujours le tube de plastique transparent avec un bouchon de septum sur le dessus, mais ils ont aussi un té près du dessus, juste sous le tube de plastique transparent. Des capteurs de pression d'une plage de 0 à 15 psi (0 à 1000 mbar ou 0 à 100 kPa) sont placés dans ce té. Les capteurs sont connectés à un enregistreur de données (tel que le CR-510 de Campbell (maximum 2 capteurs de pression),le CR-850 (maximum 3 capteurs),le CR-1000 (maximum 4 capteurs),le CR-10X (maximum 6 capteurs)) pour enregistrer les variations de tension dans le temps. On obtient ainsi un enregistrement continu de la tension hydrique du sol.

 Avec ces tensiomètres, il est possible d'enregistrer la pression avec le transducteur et en même temps de déterminer la pression avec un tensiomètre portatif.  Il est ainsi plus facile de vérifier les capteurs de pression sur le terrain et de vérifier leur étalonnage.

Les tensiomètres à crayon sont utilisés dans les colonnes de laboratoire ou dans de petits récipients (pots) pour la culture des plantes. Leurs tasses mesurent 2,54 cm de long et 1 cm de diamètre extérieur. Le tuyau est transparent et a un diamètre extérieur de 1,37 cm (0,54 pouce). Un petit bouchon de septum en caoutchouc avec un noyau en silicone ferme l'extrémité supérieure du tuyau. Ces tensiomètres peuvent être fabriqués avec un coude, pour mieux s'adapter à une colonne de sol verticale de grand diamètre. Les tensiomètres à crayon sont "lus" avec un tensimètre ou peuvent être équipés de capteurs de pression, reliés à un enregistreur de données.

Les tensiomètres coudés

Sont conçus pour les grandes colonnes de sol ou pour les profils de sol accessibles par une tranchée. Ils sont semblables aux tensiomètres à crayon (fabriqués avec les mêmes gobelets en céramique poreuse de 1 cm de diamètre extérieur),sauf que ces tensiomètres ont un coude et une courte section verticale. La partie horizontale de ce tensiomètre peut être aussi courte que 9 cm (y compris la coupe poreuse),et aussi longue que 40 cm ou plus. La partie verticale, avec la fermeture à septum, mesure 5,5 cm de long. Une fois installé, le godet peut dépasser d'environ 1 cm jusqu'à la longueur de la section horizontale dans le sol de la colonne ou le profil du sol. Lorsque ces tensiomètres sont installés dans de grandes colonnes de sol, ils sont maintenus en place par un raccord à compression qui peut être vissé dans la paroi de la colonne ou de la cellule d'écoulement. Le trou dans le mur doit avoir des filetages faits avec un filetage de 1/2 pouce NPT.  Une fois le raccord à compression installé dans le mur, le tensiomètre est inséré dans le sol à travers le raccord à compression. Après l'avoir enfoncé dans le sol, le raccord est serré et le tensiomètre reste en place. Un tensiomètre est nécessaire pour lire la tension à l'intérieur du tensiomètre (et dans le sol),mais les tensiomètres coudés peuvent aussi être équipés de capteurs de pression.

Les tensiomètres à colonne ou à cellule d'écoulement 

sont les plus petits tensiomètres offerts par SMS. Les tasses mesurent 0,67 cm de diamètre extérieur (0,38 pouce) et 2,54 cm de long. Ils sont collés à une extrémité d'une section de 6 cm (peut être commandée plus longue) d'un tube en acrylique transparent. Le tube avec godet mesure 7,5 cm de long (ou plus long sur demande). L'autre extrémité du tube est équipée d'une vanne à trois voies avec transducteur de pression (1 bar ou 100 kPa). Ce tensiomètre est fixé aux colonnes de sol par un raccord à compression de 3/8 de pouce NPT, qui peut être vissé dans la paroi des cellules ou colonnes de flux SMS.

Les tensiomètres peuvent être remplis d'eau en les plaçant avec leurs tasses immergées dans l'eau pendant une journée. Une fois que le tensiomètre est à moitié plein d'eau, remplissez le tensiomètre par le haut. Ceci peut être fait en attachant une seringue à l'orifice ouvert de la valve à trois voies et en aspirant l'eau à travers la tasse dans le tensiomètre.

Après avoir rempli et mouillé la colonne de sol, le tensiomètre est poussé à travers le raccord à compression dans le sol. En serrant le raccord, on obtient un raccord étanche. Le capteur de pression est ensuite connecté à un enregistreur de données afin d'obtenir des mesures.