ДОСЛІДЖЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ ҐРУНТУ НЕРУЙНІВНИМ МЕТОДОМ
Анотація
В статті наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень з визначення зв’язків щільності та вологості ґрунту індукційним методом. Встановлено, що зазначені характеристики можуть бути описані моделями другого порядку та використані для розробки засобів безконтактного потокового визначення щільності та структури ґрунту. Визначення магнітної сприйнятливості є перспективним методом в дослідженнях класів речовин, що дозволяє визначати внутрішню структуру речовин, а також характер їх взаємодій. У цьому разі ґрунт може бути розглянуто як магнітний матеріал, що вступає у взаємодію з магнітним полем, характеристики якого можна визначити питомими енергетичними змінами джерела намагнічування. За своїм хімічним складом ґрунт можна класифікувати як композитний матеріал на основі діамагнетиків та парамагнетиків. Проаналізовано залежності магнітної проникності в діапазоні змін магнітного поля 0,85–1,85 МГц для щільності 1,0–1,4 г/см3 і вологості 0–30 %. Результати досліджень є перспективними для розвитку технологій і засобів дистанційного визначення агрофізичних показників ґрунту. Результати досліджень можуть бути адаптовані до визначення агрохімічного складу що можуть бути пов’язані з магнетохімічними показниками ґрунту. Мета досліджень: Моделювання способу дистанційного (безконтактного) визначення агрофізичних параметрів ґрунту індукційним методом, встановлення зв’язків агрофізичних параметрів ґрунту в змінному індукційному полі з магнітною проникністю ґрунту та вплив на процес визначення вмісту вологи. Методи дослідження. Аналітичні дослідження принципів взаємодії магнітного поля з діа- та парамагнетиками. Експериментальні дослідження взаємодії зразків ґрунту з змінним індукційним полем. Аналіз нелінійних моделей взаємозв’язків ґрунту з магнітним полем. Порівняння теоретичних і експериментально отриманих характеристик в межах діапазонів взаємодій ґрунту з індукційним полем. Результати дослідження. Систематизовано розрізнені засоби та методи потокового визначення магнітної проникності на основі кривої намагнічування. Обґрунтовано перспективні методи потокового визначення щільності ґрунту на основі характеристик магнітної сприйнятливості та в’язкості.
Посилання
2. Anyskevich L.V., Voytuk D.G., Zaharin F.M., Ponomarenko S.O. Systema tochnogo zemlerobstva – [Precision farming systems]. Kyiv : NUBiP Ukrainy, 2018. 566 p. [in Ukrainian]
3. Bariakhtar V.G., Dovguj S.О. Bozhynova F.Y. Kiriukhina О.О. Fizika : Pidruchnyk dlia 11 klasu – [Physics : a textbook for the 11th grade]. Kharkiv : Ranok, 2019. 272 p. [in Ukrainian]
4. Bilecskyi V.S. Mala hyrnicha encyclopedia. U 3 t. Т1 – [Small chemical encyclopedia. In 3 volumes. Vol. 1]. Donetsk : Donbas, 2004. 640 p. [in Ukrainian]
5. Dlouhá Š., Petrovský E., Kapička A., Borůvka L., Ash C., Drábek O. Investigation of polluted alluvial soils by magnetic susceptibility methods: a case study of the Litavka River. Soil and Water Research. 2013. Vol. 151. P 151–157. doi: 10.17221/14/2013-SWR
6. Farzad Shirzaditabar and Richard J.Heck. Characterization of soil magnetic susceptibility: a review of fundamental concepts instrumentation and applications. Canadian Journal of Soil Science. 2022. Vol. 102(2). P. 231–251. doi: 10.1139/cjss-2021-0040
7. Freddy A., Diaz-Gonzalez, Jose Vuelvas, Carlos A. Correa, Victoria E. Vallejo, D. Patino. Machine learning and remote sensing techniques applied to estimate soil indicators : review. Ecological Indicators. 2021. doi: 10.1015/j.ecolind.2021.108517
8. Hanxiao X., Yingui C., Gubai L. Variability in reconstructed soil bulk density of a high moisture content soil, a study on feature identification and ground penetrating radar detection. Environ Earth Sci. 2022. Vol. 81. doi: 10.1007/s12665-022-10365-1
9. Hossain M. Shahadat G.K., Mustafizur M. Rahman, Solaiman A.R.M., Alam M. Saiful, Rahman M. Mizanur & M.A. Baset Mia. Estimating Electrical Conductivity for Soil Salinity Monitoring Using Various Soil-Water Ratios Depending on Soil Texture. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2020. Р. 635–644. doi:10.1080/00103624.2020.1729378
10. Hudzʹ V.P., Primak I.D., Budyonny Yu.V., Tanchik S.P. Zemlerobstvo : textbook – [Agriculture : textbook]. Kyiv : Сentr uchbovoi literaturі, 2010. 464 p. [in Ukrainian]
11. Ivaniuta M., Kravchuk V., & Ramus M. Forecast for the Adaptive Tillage System. International Journal of Life Science and Agriculture Research. 2023. Vol. 2(7). Р.193–199. doi: 10.55677/ijlsar/V02I07Y2023-06
12. Kamran Azizi, Shamsollah Ayoubi, José A.M. Demattê. Controlling factors in the variability of soil magnetic measures by machine learning and variable importance analysis. Journal of Applied Geophysics. 2023. doi: 10.1016/j.jappgeo.2023.104944.
13. Khilov V.S. Teoreticni zasady ektrotehniki – [Theoretical Fundamentals of Electrical Engineering]. Dnipro, 2018. 445 p.
14. Kravchuk V.I., Sinchenko V.M., Ivaniuta M.V., Shustik L.P. Potokove vyznachennia shchilnosti hruntu: stan i prohnoz doslidzhen – [Current determination of soil density: research status and forecast]. The latest technologies in the agroindustrial complex: research and management. 2022. Vol. 30(44). P. 107–115. doi: 10.31473/2305-5987-2022-1-30(44)-11 [in Ukrainian]
15. Kravchuk V., Ivaniuta M., Bratishko V., Gumeniuk Y., Kurka V. ON-STREAM SOIL DENSITY MEASURING, INMATEH. 2023. P. 665–672. doi: 10.35633/inmateh-69-64
16. Lawrence Que. Physical methods in bioinorganic chemistry: spectroscopy and magnetism. University Science Books, 2011. P. 345–348.
17. Lundgren Julia & Grémiaux Alexandre & Eberhardt Jacob. Theoretical study of the interaction between an ion-protein complex and an extremaly weak low-frequency combined magnetic field. 2013. doi: 10.13140/2.1.5057.9524
18. Mohamed Abdel-Mohsen & Paleologos Evan (2018). Magnetic Properties of Soils. doi: 10.1016/B978-0-12-804830-6.00015-6
19. Müller K.H. Magnetic Viscosity. 2001. doi: 10.1016/B0-08-043152-6/00869-X
20. Neli Jordanova. Soil Magnetism Applications in Pedology. Environmental Science and Agriculture. Academic Press, 2017. 445 p.
21. Orchard A.F. Magnetochemistry. Oxford Chemistry Primers. Oxford University Press, 2003. ISBN 0-19-879278-6.
22. Rekveldt M., Bouwman Wim, Kraan W.H., Grigoriev, S.V., Uca Okan & Keller T. Overview of new Larmor precession techniques. Applied Physics. 2002. Vol. A 74. P. 323–325. doi: 10.1007/s003390101096
23. Różański Adrian. Relating thermal conductivity of soil skeleton with soil texture by the concept of “local thermal conductivity fluctuation”. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022. Vol. 14. Iss. 1. P. 262–271. ISSN 1674-7755. doi: 10.1016/j.jrmge.2021.06.008
24. Ruh A., Kiselev V.G. Calculation of Larmor precession frequency in magnetically heterogeneous media. Concepts Magn Reson. 2019. Part A. doi: 10.1002/cmr.a.21472
25. Saidati Bouhlassa, Naima Bouhsane. Assessment of the impacts of land-use change and slope position on soil loss by magnetic susceptibility-based models. International Journal of Sediment Research. 2023. Vol. 38(3). P. 455. doi: 10.1016/j.ijsrc.2022.11.006
26. Sashini Pathirana, Sébastien Lambot, Manokarajah Krishnapillai. Ground-Penetrating Radar and Electromagnetic Induction. Challenges and Opportunities in Agriculture. Remote Sensing. 2023. Vol. 15(11). P. 2932. doi: 10.3390/rs15112932
27. Syrotiuk V.D., Miroshnychenko Yu.B. Fizyka i astronomiia : pidruchnyk dlia 11 klasu – [Physics and astronomy : a textbook for the 11th grade]. Kyiv : Geneza, 2019. 368 p. [in Ukrainian]
28. Volodin M.O. Osnovy zemelʹnoho kadastru : navchalʹnyy posibnyk – [Basics of land cadastre : tutorial]. Kyiv : Instytut zmistu i metodiv navchannya MON Ukrayiny, 2002. 352 p. [in Ukrainian]
29. Yang Y., Shang K., Xiao C., Wang C., Tang, H. Spectral Index for Mapping Topsoil Organic Matter Content Based on ZY1-02D Satellite Hyperspectral Data in Jiangsu Province. China. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2022. Vol. 11. P. 111. doi: 10.3390/ijgi11020111
30. Zhang X., Zhang J., Li L., Zhang Y., Yang G. Monitoring Citrus Soil Moisture and Nutrients Using an IoT Based System. Sensors. 2017. Vol. 17. P. 447. doi: 10.3390/s17030447
ISSN 
ISSN 
