Effect of soil texture, irrigation water salinity, and sodium adsorption ratio on the soil moisture measurements acuracy by Theta Probe device

Document Type : Research Paper


1 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Water and Soil, University of Zabol

2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Water and Soil, University of Zabol.

3 Ph.D. Student, Department of Water Engineering, Faculty of Water and Soil, University of Zabol.


Soil moisture measurement is very important for  better  irrigation system management. One of the indirect methods for measuring the soil moisture content is to use Theta Probe device. Although the use of Theta Probe has many advantages over the other methods of measuring moisture content, but according to research conducted in most regions of the world, it has been shown that changes in the physical and chemical properties of the soil, and in general, all that affect the dielectric constant of the soil, cause an error in the accuracy of the measurement of moisture content with this device. Among the physical and chemical properties of the soil, the tissue type, the amount of clay contained in the soil, and electrical conductivity (EC) are the three main factors influencing the calibration of the Theta Probe system (Sarani and Afrasiab, 2012). The aim of this study was to investigate the effect of soil texture,  irrigation water salinity (EC), and sodium absorption ratio (SAR) on the accuracy of Theta Probe device.


Main Subjects

1-    برزگر،ع. 1387. فیزیک خاک پیشرفته. چاپ سوم، انتشارات دانشگاه شهید چمران.
2-    جعفری حقیقی،م. 1382. روش­های تجزیه خاک. چاپ اول، ساری، انتشارات ندای ضحی.
3-    ختار، م. مصدقی، م. ر. و محبوبی، ع. ا. 1391. اثر کیفیت آب آبیاری بر مقدار آب قابل استفاده برای گیاه و توزیع اندازه منافذ دو خاک آهکی با بافت متفاوت. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 16(60): 159-172.
4-    خزاعی، س. انصاری، ح. و قهرمان، ب. 1392. بررسی تأثیر شوری و سدیم آب بر منحنی مشخصه رطوبتی خاک و شاخص کیفیت فیزیکی خاک. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، ص43-35.
5-    دوستی، م. بشارت، س. 1385. بهینه­سازی مصرف آب در مزرعه جهت مدیریت بهتر و بهبود کیفیت با TDR. دومین کنفرانس سالانه مدیریت منابع آب اصفهان، زمستان 85.
6-    علیزاده، ح. ع. نوری محمدی ه، م. و لیاقت، ع. 1387. اثر تراکم و بافت خاک بر دقت اندازه­گیری رطوبت با دستگاه تتاپروب مدل ML2. مجله پژوهش آب ایران، 3(4): 19-29.
7-    کشاورزی حسن آباد، م. ناظمی، ا. ح. اشرف صدرالدینی، س. ع. نیشابوری، م. ر. ناصری، ا. فاخری فرد، ا. 1392. تأثیر بافت خاک بر دقت روش انعکاس سنجی حوزه زمانی در برآورد رطوبت خاک. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال سوم، شماره یازدهم.
8-    نامدار خجسته، د. شرفاء، م. اسکندری، ذ. ا. و فاضلی سنگانی، م. 1388. تأثیر میزان رس و مینرالوژی بر ضریب دی­­الکتریک خاک برای اندازه­گیری میزان رطوبت حجمی خاک با TDR. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 85-100.
9-    نامدار خجسته، د. شرفاء، م. اسکندری، ذ. ا. و فاضلی سنگانی، م. 1390. تأثیر میزان رس و شوری خاک در رطوبت حجمی اندازه­گیری شده با انعکاس سنج زمانی. مجله پژوهش­های خاک (علوم خاک و آب) 100-112.
10- Birchak, J. R. Gardner, D. G. Hipp, J. E. and Victor, J. M. 1974. High dielectric constant microwave for sensing moisture. Proceedings of the IEEE, 62: 93-98
11- Cosh, M. H. Jackson, T. J. Bindlish, R. Famiglietti, J. S. and Ryu, D. 2005. Calibration of an impedance probe for estimation of surface soil water content over large regions. Journal of Hydrology, 311(1), 49-58.
12- Dobson, M. C. Ulaby, F. T. Hallikainen, M. T. and El-Rayes, M. A. 1985. Microwave dielectric behavior of wet soil-Part II: Dielectric mixing models. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on(1), 35-46.
13- Friedman, S. P. 1998. A saturation degree-dependent composite spheres model for describing the effective dielectric of unsaturated porous media. Water resources research, 34: 2994-2961.
14- Gaskin, G. and Miller, J. D. 1996. Measurement of soil water content using a simplified impedence measuring technique. J. of Agricultural Research, 63: 153-160.
15- Gong, Y. Cao, Q. and Sun, Z. 2003. The effects of soil bulk density, claycontent and temperature on soil water content measurement using time-domainreflectometry. Hydrol. Process. 17: 3601–3614.
16- Hook, W.R. and Livingston, N.J. 1995. Propagating Velocity Errors in Time DomainReflectometry Measurement of Soil Water. Soil Sci. Soc. Am. J. 59:92-96.
17- Kargas, G. and Kerkides, P. 2008. Water content determination in mineral and organic porous media byML2 theta probe. Irrigation and Drainage, 57(4), 435-449.
18- Liaghat. A.M. Bonnel R.B. and Broughton S .1998. Effect of Clay Consent and Bulk
   ElectricalConductivity on TDRMeasurement of WaterContent in the Soil. Journal of ICIID 47:37-44.
19- Lukanu, G. and Savage, M. 2006. Calibration of a frequency-domain reflectometer for determining soil- water content in a clay loam soil. Water SA, 32(1), P. 37-42.
20- Miller, J. D. and Gaskin, G. 1977. The development and application of the theta probes soil water sensor. MLURI. Technical note.
21- Roth, K. Schulin, R. Flühler, H. and Attinger, W. 1990. Calibration of time domain reflectometry for water content measurement using a composite dielectric approach. Water Resources Research, 26(10), 2267-2273.
22- Sarani, N. and Afrasiab, P. 2012. Effect of soil texture on moisture measurement accuracy with Theta probe ML2 in Sistan region. International conferance on chemical, ecology and environmental sciences (ICEES'2012), march 17-18, 2012 bangkok.
23- Sun ZJ, Young GD, McFarlane R, Chambers BM. 2000. The effect of soil electricalconductivity on moisture determination using time domain reflectometry in sandysoil.Canadian Journal of Soil Science 80(1): 13–22.
24- Topp, G. C. Davis, J. L. and Annan, A. P. 1980. Electromagnetic determination of soil watercontent: Measurement in coaxial transmission lines. Water Resources Researches, 16:574-582.
Volume 40, Issue 4
February 2018
Pages 17-30
  • Receive Date: 13 February 2016
  • Revise Date: 10 May 2016
  • Accept Date: 15 May 2016
  • First Publish Date: 21 January 2018