WSPÓŁTWÓRCY

Systemy zarządzania wodą do nawadniania mają na celu uprawę zdrowych roślin o optymalnych plonach i wydajności. Sposobem na osiągnięcie strategii rolnictwa precyzyjnego jest wykorzystanie narzędzi pomiarowych w celu znalezienia idealnej równowagi między nadmiernym nawadnianiem a podlewaniem. Jednak w rzeczywistości często obserwujemy większe zużycie wody, niższą dostępność składników odżywczych, większą presję chwastów i więcej pracy. Dlaczego? Ponieważ nieświadomie powodujemy sytuację, której staramy się uniknąć. W tym artykule dowiemy się, jak uniknąć tych pułapek, jednocześnie minimalizując zużycie wody, nawozów, pracy i herbicydów. Zacznijmy od zbadania kilku przykładów niezrównoważonych systemów wodnych.

Przykład #1 - Trawa trawiasta do piłki nożnej

Kilka lat temu w METER mieliśmy okazję umieścić nasze czujniki na boisku sportowym, którego teren był podmokły. W miejscach tych często gromadziła się woda, co utrudniało pielęgnację murawy i stwarzało zagrożenie dla graczy. Murawa znajdowała się na 12-calowej warstwie gleby zgodnej ze specyfikacją ASTM, zaprojektowanej tak, aby murawa była piękna, nadawała się do gry i była bezpieczna, nawet po znacznych opadach deszczu. Celem była optymalizacja nakładów i zmniejszenie presji inwazyjnych chwastów. Na tym boisku piłkarskim największym problemem była inwazyjna trawa Poa.

Rysunki 1 i 2 przedstawiają próbki pobrane na dwóch końcach boiska do piłki nożnej. Oba pokazują malejącą zawartość wody w glebie, a wszystkie pomiary zawartości wody były zbyt wysokie, szczególnie na głębokości 2 cali, czyli tam, gdzie znajdowała się strefa korzeniowa tej konkretnej murawy.

Łączność elektryczna wody porowej (_ECp) tej gleby była również niska, co sugeruje niedobór składników odżywczych w glebie na obu końcach pola. Po zbadaniu stwierdziliśmy, że trawa darniowa ma:

• Niska dostępność składników odżywczych - co ograniczało zieloność koron drzew
• Nadmiar wody - który faworyzował jednoroczną bluegrass (Poa) nad wieloletnią bluegrass, tworząc słabszą strukturę gleby.
• Płytki system korzeniowy - ponieważ korzenie nie musiały sięgać zbyt daleko, aby uzyskać potrzebną im wodę.

Rozwiązania dla tego scenariusza omówimy w dalszej części artykułu. Na razie przyjrzyjmy się drugiemu scenariuszowi niezrównoważonego zarządzania wodą do nawadniania.

Przykład #2 - Konopie indyjskie na wolnym powietrzu

Poniższy wykres przedstawia pomiary zawartości wody w glebie na zewnętrznym polu konopi. Konfiguracja pola do nawadniania była idealna, z jednometrowym odstępem między roślinami przesadzonymi ze szklarni i dwoma metrami między każdym rzędem. Otwarty system nawadniania kroplowego został ustawiony pod czarną plastikową ściółką nad gliniastą glebą z czujnikami zakopanymi na wysokości 15, 30 i 60 cm. W tym roku była gorąca, sucha wiosna i lato, przez co system miał ograniczoną ilość wody w glebie, ale przed sadzeniem gleba została nawodniona, zwilżając ją do głębokości 60 cm. Ogrodzenia ochronne zainstalowane wokół obwodu mogły stworzyć mikroklimat.

Rys. 3 ilustruje, że jeśli próbujesz skutecznie zarządzać wodą, samo badanie zawartości wody w glebie nie wystarczy. Widać, że w tej glebie nie działo się nic szczególnego. Poziomy zawartości wody były utrzymywane na dość równym poziomie, ale to nie oddaje całego obrazu.

Pomimo pozornie optymalnej zawartości wody w glebie, wyniki uprawy nie były najlepsze. Uprawa wytworzyła bardzo mało biomasy w porównaniu z oczekiwaną wydajnością w zmierzonych warunkach. Aby dowiedzieć się, co dzieje się w glebie, dr Colin Campbell wykonał obliczenia dotyczące systemu zarządzania nawadnianiem i porównał je z ewapotranspiracją. System nawadniania aplikował około 0,4 mm na godzinę w dwóch lub trzech cyklach dziennie. Hodowcy zajrzeli nawet pod czarną plastikową ściółkę i stwierdzili, że gleba była nie tylko wilgotna, ale wręcz błotnista, więc założyli, że problemem nie jest ilość podawanej wody. Byli jednak w błędzie. Plony w tym roku były znacznie niższe niż oczekiwano.

Wizja dobrego zarządzania wodą do nawadniania

Aby prawidłowo nawadniać, trzeba wiedzieć, kiedy włączyć, a kiedy wyłączyć wodę. W teorii jest to prosta koncepcja. W praktyce obliczenie, kiedy należy włączyć i wyłączyć wodę, staje się dość skomplikowane. Aby to obliczyć, należy znać odpowiedź na trzy pytania:

1. Ile wody zużywa uprawa?
2. Jaka jest obecna dostępność wody w glebie?
3. Jaka jest całkowita ilość dostępnej wody?

Przyjrzyjmy się, jakie narzędzia są używane, aby odpowiedzieć na każde z tych pytań.

3 pytania - 3 różne narzędzia

Aby określić dzienne zużycie wody przez rośliny, należy obliczyć wielkość ewapotranspiracji. Wiedza o tym, ile wody roślina traci każdego dnia, pozwoli określić, ile wody musi pobrać. Aby określić, czy woda w glebie jest optymalnie dostępna dla wzrostu roślin, należy obliczyć potencjał wody w glebie (ssanie gleby). Podobnie jak temperatura pokazuje zakres komfortu cieplnego człowieka niezależnie od wielkości pomieszczenia, potencjał wody określa, czy woda jest dostępna dla roślin do pobrania z gleby bez względu na jej rodzaj. Wreszcie, aby zrozumieć, ile wody jest swobodnie dostępne dla rośliny do wchłonięcia, należy znać krzywą uwalniania wilgoci z gleby. Krzywa ta jest zależnością między potencjałem wodnym a zawartością wody, która definiuje zakres wody dostępnej dla roślin.

Narzędzie #1 - Ewapotranspiracja

W poprzednim webinarium z Campbell Scientific szczegółowo omówiliśmy ewapotranspirację lub ET, ale do celów tej aplikacji jest tylko kilka rzeczy, które musisz wiedzieć, aby obliczyć ewapotranspirację. Istnieje związek, który wymienia masę i energię w systemach, w których mamy promieniowanie słoneczne wchodzące i ciepło wychodzące w postaci temperatury i utraty pary wodnej, a także inne wymiany w systemie. Możemy użyć równania, aby to rozwiązać.

Rys. 4 przedstawia równanie Penmana-Monteitha, które jest używane do obliczania ewapotranspiracji. Równanie to wykorzystuje inne wymiany energii w systemie do określenia ilości wody traconej w wyniku parowania i transpiracji. Niestety, nie możemy bezpośrednio zmierzyć ewapotranspiracji bardzo dobrze, zamiast tego obliczamy ją na podstawie współczynnika upraw. Po obliczeniu ewapotranspiracji systemu wartość tę można wykorzystać do zaplanowania nawadniania.

Obliczanie referencyjnego ET

"Ale jak?" To pytanie zadawane jest nam bardzo często. "To duże, długie słowo z dużym, długim równaniem. Po co mi to?" W rzeczywistości do obliczenia ET wystarczy znać ilość docierającego promieniowania słonecznego, prędkość wiatru, temperaturę i wilgotność względną zmierzoną w danym miejscu. Przyrząd taki jak stacja pogodowa METER ATMOS 41 lub ATMOS 41W all-in-one umieszczony na miejscu może mierzyć wszystkie te wskaźniki i nie tylko, dzięki czemu obliczenia ewapotranspiracji są znacznie łatwiejsze. Po obliczeniu ewapotranspiracji można zrozumieć, ile wody jest tracone w systemie, dzięki czemu wiadomo, ile wody należy dodać poprzez nawadnianie.

W przypadku poprzedniego przykładu z konopiami uprawianymi na zewnątrz, możemy skorzystać z rysunku 6, aby zrozumieć obliczenia referencyjnej ET (_ETo) w oparciu o współczynnik uprawy rośliny referencyjnej.

Rys. 6 przedstawia liczby ilustrujące, ile wody byłoby tracone przez uprawę referencyjną każdego dnia. Chociaż konopie indyjskie nie są dobrze nawodnioną trawą o wysokości 12 centymetrów, która została wykorzystana jako uprawa referencyjna, to w miarę wzrostu w ciągu sezonu naśladowały one koronę trawy. W przypadku plenerowej uprawy konopi, pole było znacznie niedostatecznie nawadniane nawet w przypadku pomiarów pod koniec sezonu, przez co uprawa osiągała znacznie gorsze wyniki.

Problem z referencyjnym ET

Problem z poleganiem na referencyjnym ET polega na tym, że może on pokazać tylko część obrazu. Najprostszym sposobem na wyjaśnienie tego jest wizualizacja samochodu jadącego drogą. Referencyjne ET pomoże ci pozostać w jednym kierunku, ale nie będziesz miał pojęcia, czy jedziesz po złej stronie drogi, po prawej stronie, czy przez rów. Pozwoli ci to zachować spójność, ale nie da ci punktów odniesienia, które pozwolą ci naprawdę zrozumieć, gdzie jesteś.

Aby lepiej to zrozumieć, wróćmy do przykładu boiska sportowego. To boisko do piłki nożnej składa się z rodzimej gleby gliniasto-ilastej, a nawadnianie jest kontrolowane wyłącznie przez _ETo.

Rys. 7 przedstawia zawartość wody w glebie na polu treningowym, ilustrując niezwykłą spójność. Każdego dnia irygatorom udawało się przywrócić poziom wilgotności gleby do tego samego punktu. Tak więc, monitorując zawartość wody, mogli utrzymać stały poziom wilgotności gleby, podobnie jak samochód jadący w jednym kierunku. Na podstawie tych informacji nie wiemy, czy jest to właściwy kierunek. Jeśli przyjrzysz się uważnie wykresowi, zobaczysz żółtą linię, najgłębszy czujnik na głębokości 12 cali, znacznie poniżej poziomu korzeni. Występują wahania tej linii w okolicach 5 lipca i 14-16 lipca. Wskazuje to, że pole może otrzymywać zbyt dużo wody w tych okresach, ale nie mówi nam, jak duży jest jej nadmiar.

Narzędzie nr 2 - Potencjał wodny gleby

Zrozumienie zawartości wody w glebie jest kluczowe, ale nie daje pełnego obrazu sytuacji. Aby nadać kontekst zawartości wody, należy również znać potencjał wodny gleby. Potencjał wody może początkowo wydawać się onieśmielający. Dlatego zorganizowaliśmy wiele webinariów na ten temat, w tym Potencjał wody 101, Potencjał wody 201, Potencjał wody 301 i Potencjał wody 401. Aby wykorzystać potencjał wody, nie trzeba jednak rozumieć wszystkich jego aspektów. W ten sam sposób, w jaki nie musisz rozumieć, jak obliczana jest skala Fahrenheita, aby wiedzieć, jaka temperatura sprawia, że czujesz się komfortowo, w przypadku potencjału wody wystarczy wiedzieć, jak komfortowo czują się rośliny w punktach skali potencjału wody (często w skali kPa). Obliczanie potencjału wody w glebie można łatwo wykonać za pomocą przyrządów takich jak TEROS 21.

Obliczenie potencjału wodnego gleby odpowie na pytanie "czy woda jest dostępna?". W idealnej sytuacji woda powinna być utrzymywana w glebie na optymalnym poziomie dla zielonych, zdrowych roślin. Potencjał wody jest mierzalnym sposobem opisania, jak łatwo roślina jest w stanie pobrać wodę z gleby.

Skąd wiadomo, czy ilość wody jest optymalna dla danej uprawy? Porównanie temperatur, które omówiliśmy wcześniej, jest idealne, aby pomóc nam zrozumieć tę koncepcję. Temperatura określa poziom komfortu człowieka, a nie zawartość ciepła. Zawartość ciepła to ilość ciepła w pomieszczeniu. Temperatura to stan energetyczny ciepła w pomieszczeniu. Dlatego temperatura określa poziom komfortu w danym pomieszczeniu.

Potencjał wody w glebie robi to samo dla roślin, definiując komfort roślin. Zawartość wody to ilość wody dostępnej dla roślin w glebie. Potencjał wodny jest "termometrem" wodnym strefy korzeniowej rośliny, określającym, czy woda obecna w glebie może być dostępna dla rośliny, niezależnie od rodzaju gleby.

Łączenie _ETo i potencjału wodnego

_ETo i potencjał wodny są kluczowymi składnikami do zrozumienia interakcji gleba-roślina-woda, ale indywidualnie wykorzystujesz tylko połowę ich przydatności. W połączeniu, _ETo i potencjał wodny mogą empirycznie określić, czy roślina ma optymalną ilość wody. Podobnie jak w przypadku jazdy samochodem, zawartość wody określa kierunek, w którym zmierzamy, a potencjał wodny pokazuje nam, czy jest to kierunek, w którym chcemy podróżować.

Rys. 9 ilustruje, co się dzieje, gdy zarówno pomiary zawartości wody, jak i potencjału wody są stosowane do przykładu sportowej trawy darniowej. Zielone pasmo zdefiniowane przez potencjał wody to obwiednia, w której trawa darniowa będzie w stanie pobierać wodę z gleby. Gdy pomiary zawartości wody zostaną nałożone na wykres potencjału wody, obraz staje się jasny. Poziom wody na tym polu, choć stały, był stale zbyt wysoki. Podobnie jak kelner na ilustracji, kontynuujesz napełnianie kubka, który nie może pomieścić więcej wody niż jego maksimum.

Potęga połączenia zawartości wody i potencjału

Aby ugruntować znaczenie wykonywania obu pomiarów zgodnie, przyjrzyjmy się kilku innym przykładom. Jeden z pierwszych eksperymentów, które przeprowadziliśmy z naszymi czujnikami potencjału wody, zilustrował to znaczenie. Zainstalowaliśmy sprzęt na polu ziemniaków w Grace, Idaho, decydując się na użycie czujników TEROS 11 do pomiaru zawartości wody i czujnikówTEROS 21 do pomiaru potencjału wody w glebie.

Rys. 10 przedstawia dwa wykresy, z których górny przedstawia zawartość wody na polach ziemniaków, a dolny potencjał wody. Wykres zawartości wody nie wykazuje zbyt wielu zmian w ciągu sezonu i nie wskazuje na żadną formę problemu lub zagrożenia. Jednak potencjał wody, określany na rys. 10 jako potencjał macierzysty, pozostawał w optymalnym zakresie dla trzech czujników, ale trzy inne zaczęły spadać do zakresu stresu i trwałego więdnięcia.

Ponieważ spadek potencjału wody wystąpił w 3 czujnikach podczas tego eksperymentu, poinformowaliśmy rolnika, że powinien dodać więcej wody do tych obszarów. Rolnik udał się do tych miejsc, kopał i znalazł wodę i zdecydował, że dane lub czujniki muszą być wadliwe. Chociaż dążymy do dokładności w każdym produkcie, przyznajemy, że awaria sprzętu zawsze może być poprawną odpowiedzią lub być może nieprawidłową instalacją. Jednak gdy porównaliśmy plony z każdej lokalizacji z liczbą dni, w których mierzono, że te lokalizacje były pod wpływem stresu, dane dały jasny obraz problemu.

Po zakończeniu sezonu zestawiliśmy dane i przedstawiliśmy rolnikowi bardzo intrygującą korelację. Dane wykazały silną korelację między lokalizacjami o niskiej wydajności i lokalizacjami o dużej liczbie dni w stresie. To był wielki moment "ah-ha" dla rolnika. Następnym krokiem było umieszczenie czujników zawartości wody i potencjału wodnego na wszystkich swoich polach. Od tego czasu rolnik zaobserwował drastyczną zmianę w swojej strategii zarządzania wodą do nawadniania, konsekwentnie zwiększając plony.

W innym przykładzie farmy ziemniaków w Rexburg, Idaho, pomiary _ETo i zawartości wody zilustrowano na poniższym wykresie.

Rys. 12 pokazuje, że _ETO i zdarzenia nawadniania dość dobrze do siebie pasują. Gdyby była to uprawa referencyjna, dostarczana woda powinna być dość dokładna. Ponieważ jednak ziemniaki te nie są 12-centymetrową trawą dobrze nawodnioną, nie wiemy na pewno, czy ten schemat nawadniania był optymalny w tym systemie.

Rys. 13 przedstawia pomiary potencjału wody z tego samego pola w tym samym okresie. Jeden czujnik (zielona linia) pokazuje, że lokalizacja otrzymywała więcej wody niż potrzebowała, tuż powyżej obwiedni potencjału wodnego, marnując zasoby i potencjalnie wypłukując składniki odżywcze z gleby. Drugi czujnik (pomarańczowa linia) znajdował się na mniejszej głębokości i mieścił się w obwiedni, ale nadal znajdował się na wyższym końcu zakresu. W tym przykładzie pole otrzymywało więcej wody niż było to konieczne. Hodowcy wspominali o zbyt dużej ilości wody w łanie, co spowodowało pewne wyzwania dla plonów. W tym systemie można było wprowadzić niewielkie poprawki w systemie zarządzania nawadnianiem, aby doprowadzić go do optymalnego zakresu i zaoszczędzić zasoby w tym procesie.

Narzędzie nr 3 - Krzywa uwalniania wilgoci

Jak wspomniano wcześniej, krzywa uwalniania wilgoci jest narzędziem, którego używamy, aby odpowiedzieć na pytanie "ile wody jest swobodnie dostępne dla rośliny?".

Posłużmy się przykładem samochodu jadącego drogą, aby zrozumieć, w jaki sposób krzywe uwalniania wilgoci odpowiadają na to pytanie. Jeśli roślina znajduje się na glebie gliniasto-ilastej, przypomina ona drogę z bardzo szerokimi pasami. Jadąc tą drogą, można skręcić w lewo lub w prawo bez ryzyka opuszczenia pasa ruchu. Jest dużo miejsca na błędy, aby skorygować małe wahania. Jeśli zakład znajduje się w piasku, droga ma bardzo wąskie pasy. Ograniczenia są bardzo bezlitosne i najmniejsze przechylenie kierownicy spowoduje, że szybko znajdziesz się na niebezpiecznym terenie.

Krzywa uwalniania wilgoci porównuje ilość wody obecnej w glebie z ilością wody dostępnej dla roślin. Jak widać, istnieje bardzo różna zależność między gliną, iłem i piaskiem pod względem zawartości wody i potencjału wodnego. Na przykład, jak pokazuje ten wykres, przy zawartości wody wynoszącej 0,2 ^m3/m3 i potencjale macierzy wynoszącym -100 kPa, rośliny w glebie gliniastej byłyby poza punktem więdnięcia. Gleba gliniasta znajdowałaby się w optymalnym zakresie. Jeśli roślina znajduje się w piasku, woda i składniki odżywcze są wypłukiwane z gleby.

Gdy gleba wysycha, roślinom coraz trudniej jest pobierać z niej wodę. Krzywe uwalniania wilgoci opisują tę zależność i pozwalają zrozumieć, ile wody dostępnej dla roślin znajduje się w systemie zarządzania wodą do nawadniania.

Kilka lat temu przeprowadziliśmy badania na glebie gliniasto-piaszczystej. Podczas badania właściciel uprawy wyjechał do domu na weekend z okazji Dnia Pamięci, nie wiedząc, że system nawadniania uległ awarii, a trzy dni później wrócił do martwej trawy.

Rys. 15 pokazuje, że obwiednia potencjału wodnego dla tej rośliny w tej glebie była dość mała. Istnieje tylko 12 mm różnicy między punktem trwałego więdnięcia (po prawej stronie wykresu) a punktem przesycenia (po lewej stronie wykresu), w którym nadmiar wody po prostu spłynie przez glebę. W tej sytuacji uprawa potrzebowała 6 mm wody dziennie. Ponieważ system nawadniania był wyłączony przez trzy dni, nie było możliwości, aby system zatrzymał wystarczającą ilość wody, aby uprawa pozostała przy życiu przez okres, w którym nie była nawadniana. Wykres ten wyraźnie pokazuje, dlaczego trawa obumarła podczas trzydniowego weekendu.

Jak stosować krzywą uwalniania wilgoci?

Zastosowanie krzywej uwalniania wilgoci do systemu wymaga wykonania następujących czterech kroków:

1. Określenie górnej i dolnej granicy potencjału wodnego - zależy to od konkretnej uprawy i mierzonej gleby.
2. Znajdź wartości zawartości wody dla górnej i dolnej granicy potencjału wody
3. Określenie głębokości strefy korzeniowej rośliny (_Zroot)
4. Weź różnicę w zawartości wody i pomnóż ją przez głębokość ukorzenienia

Maksymalne nawadnianie = (_VWCup - _VWClow)_Zroot

W przykładzie marihuany outdoorowej formuła ta wygląda następująco:

Maksymalne nawodnienie = (0,16 - 0,08) x 15 cm = 1,2 cm lub 12 mm

Jeśli pamiętasz, pomiary zawartości wody i _Eo w tym badaniu były dość spójne i nie wskazywały na problem. Jednakże, gdy informacje te zostały połączone z danymi dotyczącymi potencjału wody, znacznie łatwiej było dostrzec, na czym tak naprawdę polegał problem.

Ponieważ nie zwrócili uwagi na potencjał wodny tej uprawy, spadł on do -1500 kPa, czyli do punktu trwałego więdnięcia. Konopie indyjskie jako roślina nie zostały dokładnie zbadane, ale nadal pobierają wodę z gleby aż do punktu więdnięcia. Jednak długie pozostawanie w tym stanie nie jest dobre dla rośliny, ponieważ zmusza ją do przeniesienia całej swojej energii z budowania biomasy na przetrwanie. Hodowca zauważył ten problem na początku sierpnia, przez jeden dzień nadmiernie nawadniał i nie nadążał z podlewaniem, a potencjał wodny szybko ponownie spadł.

Wnioski do wyciągnięcia

Hodowcy chcą jak najlepiej wykorzystać swoje uprawy, ale rozwiązania, które sprawdziły się w poprzednich sytuacjach, mogą szkodzić roślinom, którym starają się pomóc. Bez pełnego obrazu potrzeb i konsekwencji każdego aspektu planu zarządzania wodą do nawadniania, nie odniosą oni takiego sukcesu, jakiego by oczekiwali.

Te trzy narzędzia mogą poprawić zdrowie roślin i ograniczenia zasobów. Ewapotranspiracja to świetny początek, ale sama w sobie nie jest wystarczającą informacją, aby zrozumieć pełny obraz zarządzania wodą do nawadniania. Dzięki niej nasz samochód jedzie w stałym kierunku, ale nie wiemy, czy jest to właściwy kierunek. Połączenie potencjału wodnego z ETo może utrzymać nawadnianie "między liniami", ale nadal nie mamy pewności, ile miejsca mamy w tych liniach. Dodanie krzywych uwalniania wilgoci pokazuje nam ilość wody do zastosowania w optymalnej strefie poprzez zdefiniowanie obwiedni.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące zarządzania wodą do nawadniania

A co z możliwymi przyszłymi suchymi strefami, w których brakuje wody dostępnej dla roślin do nawadniania upraw warzyw na dużych obszarach?

Jak widać w wiadomościach, stoimy przed wyzwaniem związanym z zasobami słodkiej wody. Musimy zastanowić się, jak iść naprzód, aby utrzymać te zasoby. Cena nawozów podwoiła się lub wzrosła w ciągu ostatniego roku, istnieją wyzwania związane z nakładami, wodą, nawozami i pestycydami. To nie jest tylko gigantyczny młot, który zmiażdży wszystkie te rzeczy. Ale możemy stworzyć równowagę wodną w tych systemach, które stają się coraz bardziej suche z powodu zmian klimatycznych. Możemy lepiej zrozumieć nasze systemy, jeśli dokonamy lepszych pomiarów i przyciągniemy je do pewnego rodzaju zrozumienia, jak nawadniać i ulepszać te rzeczy. Dane te powinny pozwolić nam kontynuować nawadnianie stref, w których występuje ciśnienie wody. Musimy znaleźć na to sposób. Nie możemy podążać za mentalnością, która mówi: "Hej, jeśli rośliny wyglądają na nieco zestresowane, po prostu wlejmy więcej wody". Musimy korzystać z narzędzi, które powiedzą nam więcej o roślinach i ich wydajności, a następnie skutecznie wykorzystywać je do poprawy sposobu podlewania, zamiast zawsze nadmiernie podlewać.

Czy możliwe jest opracowanie krzywych uwalniania wilgoci w terenie?

Informacje o kopercie wodnej, które pokazaliśmy powyżej z tej trawy darniowej, były w rzeczywistości czymś, co zrobiliśmy w terenie. Zlokalizowaliśmy kilka czujników zawartości wody TEROS 12 i kilka czujników potencjału wody TEROS 21, połączyliśmy je i zadaliśmy sobie to samo pytanie: czy możemy opracować tę kopertę wodną w terenie? Dane, które tam pokazałem, nie zostały uwzględnione. Ale oczywiście METER Group ma również całkiem fajne oprzyrządowanie do opracowywania potencjału wodnego, zawartości wody i krzywej uwalniania wilgoci w laboratorium. Chcieliśmy zobaczyć, jak wypada porównanie tych parametrów. Z tego powodu udaliśmy się do laboratorium i zebraliśmy kilka danych. Nie wspomniałem o tym w tym przykładzie, ale były tam dane laboratoryjne, które całkiem dobrze do siebie pasowały. Zaczęliśmy więc rozmawiać z wieloma różnymi osobami i co ciekawe, wiele osób wpadło na pomysł wypróbowania tego, co możemy zrobić w terenie w laboratorium. Ogólnie rzecz biorąc, wszystko się zgadza. A czy mogą nie pasować? Tak. Dlaczego? Ponieważ mamy korzenie w glebie. Jeśli przyniesiemy je do laboratorium, mogą one wyschnąć, możemy zagęścić nasze próbki, możemy nie mieć tych czujników wystarczająco blisko siebie i mogą one nie reagować w tym samym czasie, co jest prawdą, ponieważ czujniki potencjału wody reagują wolniej niż czujniki zawartości wody. Czy mogą się więc różnić? Tak. Co widzimy do tej pory? Są dość blisko siebie.

Jakie są zalety i wady modelowania w porównaniu z pomiarami bezpośrednimi?

Jako firma zajmująca się tworzeniem narzędzi do pomiarów bezpośrednich, czasami trudno jest nie rozwijać tendencyjności w kierunku pomiarów bezpośrednich, ale istnieje oczywista potrzeba modelowania i dopasowywania modelowania do pomiarów. Podejście omówione w tym artykule jest spójne z łączeniem takich rzeczy jak ewapotranspiracja i pomiary wody w glebie w terenie z modelowaniem i tym, co możemy przewidzieć na podstawie innych pomiarów. Jednym z wyzwań jest to, że dokonujemy pomiarów w jednym lub kilku miejscach w terenie, ale nie mierzymy każdego miejsca w terenie. Naprawdę nie możemy przetestować wystarczającej liczby miejsc, aby sterować czymś takim jak system nawadniania o zmiennej szybkości, który mógłby dostarczać dokładnie odpowiednią ilość wody w dowolnym miejscu na polu. Czasami problemem jest system nawadniania z pojedynczym przełącznikiem, taki jak centralny czop, który działa z określoną prędkością wokół pola i nie można go regulować na polu, nawet jeśli dostępne są dane. Zastosowanie czujnika, takiego jak czujnik potencjału wody na polu, nawet w jednym miejscu na kilku głębokościach, może znacznie usprawnić modelowanie. Oszacowanie bilansu wodnego, dodanie warunków klimatycznych i stworzenie krzywej uwalniania wilgoci - wszystkie te rzeczy są zwykle wykonywane w terenie. Możemy stworzyć swego rodzaju model systemu z krzywą uwalniania wilgoci, ale uważam, że udanie się w teren i bezpośredni pomiar potencjału wodnego jest czymś, czego naprawdę brakowało nam do tej pory i czymś, o czym musimy pomyśleć w przyszłości. W przeszłości powszechną praktyką było mierzenie zawartości wody w terenie i modelowanie potencjału wody z powodu braku dokładnych, niezawodnych i niedrogich narzędzi do wykonywania pomiarów in situ. Jedną z naszych wielkich życiowych prac w METER Group jest zmiana tego stanu rzeczy.

O jakiej porze dnia należy mierzyć potencjał wody?

Istnieją dwa różne rodzaje potencjału wodnego, które należy rozważyć oddzielnie dla tego pytania. Istnieje potencjał wodny rośliny i potencjał wodny gleby. Gleba jest silnie buforowana w dzień i w nocy. Nie obserwujemy więc dużych wahań potencjału wodnego gleby, z wyjątkiem sytuacji, gdy robi się naprawdę sucho. W przypadku potencjału wodnego roślin obserwuje się wahania między dniem a nocą. Pomiary w roślinach różnią się w zależności od zapotrzebowania na parowanie. Z tego powodu podczas pomiaru potencjału wodnego roślin najlepiej jest wykonywać pomiary przed świtem.

Czy musisz mierzyć _ETo, jeśli masz pomiary utraty zawartości wody?

Odpowiedź na to pytanie brzmi trochę tak, a trochę nie. Z pewnością można uciec od umieszczania czujników potencjału wody i korzystania z _ETo. Dlatego przedstawiliśmy je jako narzędzie pierwsze i narzędzie drugie. _ETo podaje tam współczynnik upraw. Niektórzy bardzo przekonująco argumentowali, że w ogóle nie potrzebują _ETo. Pomiar zawartości wody i potencjału wodnego w glebie powinien być taki sam, a zużycie wody z gleby powinno być takie samo, jak zużycie wody przez _ETo, prawda? Do tej pory zaobserwowaliśmy, że zakopanie czujnika zawartości wody wraz z czujnikami potencjału wody w celu uzyskania krzywej uwalniania wilgoci naprawdę daje pełniejszy obraz. Często zarzutem staje się koszt postrzeganej potrzeby posiadania stacji pogodowych na każdym polu. W naszych badaniach nie widzimy potrzeby umieszczania stacji ATMOS 41 na każdym polu. Używamy raczej ATMOS 41 dla każdego 15-kilometrowego promienia. Następnie można użyć pojedynczego ATMOS 41, aby uzyskać _ETo dla kilku pól w okolicy, a następnie użyć zawartości wody w tym konkretnym polu, aby dostosować obliczenia.

Pytania?

Nasi naukowcy mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom i hodowcom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.

• Porozmawiaj z ekspertem
• Poproś o wycenę
• Przeczytaj Kompletny przewodnik badacza po wilgotności gleby