Jak zmierzyć potencjał wody
Porównanie obecnych metod pomiaru potencjału wody oraz zalet i wad każdej z nich.
Woda dostępna dla roślin: Jak określić pojemność polową i stały punkt więdnięcia?
Czujniki wilgotności gleby i czujniki potencjału wody współpracują ze sobą pokazując dokładnie, kiedy należy rozpocząć i zakończyć nawadnianie.
Woda dostępna dla roślin to różnica w zawartości wody między pojemnością pola a punktem trwałego więdnięcia w glebie lub podłożu uprawowym. Większość upraw doświadczy utraty plonów, jeśli gleba wyschnie do punktu trwałego więdnięcia.
Czujniki wilgotności gleby maksymalizują plony
Aby zmaksymalizować plony, zawartość wody w glebie powinna być utrzymywana gdzieś pomiędzy pojemnością pola a punktem trwałego więdnięcia. Posiadając podstawową wiedzę na temat rodzaju gleby, pojemność polową i punkt trwałego więdnięcia można oszacować na podstawie pomiarów wykonanych przez czujniki wilgotności gleby in situ. Ciągłe dane dotyczące zawartości wody w glebie pomagają w podejmowaniu decyzji dotyczących zarządzania nawadnianiem w celu zwiększenia plonów i efektywności wykorzystania wody.
Pojemność pola to nie to samo co nasycenie
Pojemność polowa to zawartość wody w glebie dwa do trzech dni po deszczu lub nawadnianiu, gdy pozostała część wody została usunięta przez siły grawitacji. Zakłada to, że woda usunięta z profilu glebowego jest usuwana tylko przez grawitację, a nie przez rośliny lub parowanie. Z tego powodu szacunki pojemności polowej są zwykle wykonywane przed sezonem wegetacyjnym. W USA i niektórych innych krajach uważa się, że gleba osiąga pojemność polową, gdy potencjał wody (ssanie gleby) w glebie wynosi -33 kPa.
Pojemność polowa to nie to samo co nasycenie. Gdy gleba jest nasycona, wszystkie przestrzenie między cząstkami gleby są wypełnione wodą. Gdy gleba ma pojemność polową, przestrzenie między cząstkami gleby zawierają zarówno powietrze, jak i wodę. Struktura i tekstura gleby określa, ile wody może być w niej zatrzymane. Na przykład piasek nie zatrzymuje dużej ilości wody, ponieważ duże ziarna nie mają dużej powierzchni. Dlatego też pojemność polowa gleby piaszczystej może wynosić zaledwie 10% objętościowej zawartości wody. Z drugiej strony cząstki gliny mają często kształt odwróconych talerzy obiadowych, losowo ułożonych jeden na drugim, tworząc dużą powierzchnię. Duża powierzchnia i struktura gleb gliniastych skutkują pojemnością polową, która może przekraczać 40% objętościowej zawartości wody.
Gleba w punkcie trwałego więdnięcia niekoniecznie jest "sucha".
Trwałe więdnięcie roślin występuje, gdy objętościowa zawartość wody w glebie jest zbyt niska, aby korzenie roślin mogły pobierać wodę. Około połowa wody w glebie przy pojemności polowej jest zatrzymywana zbyt mocno, aby mogła być dostępna dla roślin. Uważa się, że gleba znajduje się w punkcie trwałego więdnięcia, gdy potencjał wody w glebie wynosi -1,5 MPa lub mniej, więc punkt trwałego więdnięcia to zawartość wody w glebie przy potencjale wody -1,5 MPa.
Gleba w punkcie trwałego więdnięcia niekoniecznie jest "sucha". Gdy zawartość wody w glebie jest poniżej punktu trwałego więdnięcia, woda jest nadal obecna w glebie, ale korzenie roślin nie mają do niej dostępu.
Łatwe szacowanie wydajności polowej i stałego punktu więdnięcia
Rozsądnie dokładne szacunki pojemności pola i trwałego punktu więdnięcia można uzyskać po prostu znając teksturę gleby, z którą pracujesz. Jeśli nie wiesz, jak określić teksturę gleby, obejrzyj ten krótki film.
Wartość pojemności gleby można również określić w terenie za pomocą czujników wilgotności gleby METER. Poniższa metodologia jest przybliżoną adaptacją z Methods of Soil Analysis, Vol. 4 Methodology (Dane i Topp, 2002).
Testy te najlepiej wykonać przed sezonem wegetacyjnym, ponieważ jednym z założeń tego szacunku jest to, że woda jest usuwana z profilu glebowego tylko poprzez drenaż grawitacyjny.
W reprezentatywnej części pola, przed rozpoczęciem sezonu wegetacyjnego, zainstaluj czujniki wilgotności gleby METER na głębokościach, na których chcesz określić dostępną dla roślin wodę. Zalecamy co najmniej trzy głębokości, które obejmują wczesną i środkową strefę korzeniową, a także poniżej strefy korzeniowej.
Monitoruj wilgotność gleby bezpośrednio po nawadnianiu lub opadach deszczu. Po trzech dniach w większości gleb poziomy zawartości wody przestaną się znacząco zmieniać, co sugeruje, że pozostała zawartość wody (przy założeniu braku parowania lub transpiracji) jest uważana za pojemność polową. W przypadku niektórych gleb o drobniejszej strukturze może być konieczne odczekanie od 4 do 10 dni, aby zawartość wody przestała się znacząco zmieniać.
Woda dostępna dla roślin: Dane o wilgotności gleby upraszczają proces
Przykład 1
Na rysunku 1 czujniki wilgotności gleby zainstalowano w glinie pylastej na głębokości 0,5 m i 1 m w winnicy. W dniach 13.11 i 17.11 dwa znaczące opady zwiększyły zawartość wody na obu głębokościach. Po drugim zdarzeniu w dniu 17 listopada można zaobserwować spadek zawartości wody w glebie, a następnie jej spłaszczenie. Około 11/25 poziomy zawartości wody przestały się szybko zmieniać, co sugeruje, że usuwanie wody z profilu glebowego pod wpływem grawitacji uległo spowolnieniu. Ponieważ w tej lokalizacji jest zima, możemy założyć, że ewapotranspiracja jest minimalna.
Wynika z tego, że pojemność pola na wysokości 0,5 m wynosi 0,25m3/m3, a pojemność pola na wysokości 1 m wynosi 0,20 m3/m3.
Przykład 2
Na rysunku 2 czujniki wilgotności gleby zainstalowano w piasku na głębokości 15 cm, 30 cm, 45 cm i 90 cm w sadzie. W dniu 28 lipca dwa duże opady zwiększyły zawartość wody w całym profilu glebowym. Skupimy się na czujniku o głębokości 45 cm, który jest zaznaczony na żółto. Dotarcie wody z burzy do czujnika 45 cm zajęło prawie cały dzień. Tak więc nasz szczyt zaczyna się od 7/29, a nie od 7/28. Można zaobserwować, jak woda w glebie szybko spada, a następnie ostatecznie spłaszcza się gdzieś między 7/30 a 7/31, czyli dwa do trzech dni po wystąpieniu dużych opadów, co sugeruje, że usuwanie wody z profilu glebowego z powodu grawitacji uległo spowolnieniu. Lipiec nie jest najlepszym czasem na określenie pojemności pola, więc nie możemy założyć, że ewapotranspiracja jest minimalna, ale często zapominamy o przeprowadzeniu tych testów na wiosnę, więc jest to realistyczny przykład.
Wnioskujemy, że pojemność pola na wysokości 45 cm wynosi 10% VWC.
Strona WP4C określa stały punkt więdnięcia dla użytkownika
Podczas gdy wydajność polową można łatwo oszacować na podstawie powyższych prac, oszacowanie trwałego punktu więdnięcia jest nieco trudniejsze. Specjalne oprzyrządowanie, takie jak WP4C są potrzebne do dokładnych szacunków. W przypadku większości badań zalecamy oszacowanie trwałego punktu więdnięcia na podstawie tekstury gleby lub użycie WP4C do określenia trwałego punktu więdnięcia(patrz instrukcja). Jeśli nie masz dostępu do WP4C, usługi konstrukcyjne krzywej uwalniania wilgoci z gleby METER mogą określić pojemność polową i punkty trwałego więdnięcia gleby.
Pytania?
Nasi naukowcy mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom i hodowcom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.
Odniesienie
Dane J, Topp C. 2002. Metody analizy gleby vol. 4. Madison (WI): Soil Science Society of America, Inc.(link do artykułu)
Pytania dotyczące pomiaru wilgotności gleby?
Obejrzyj poniższe webinarium, aby dowiedzieć się więcej:
- Dlaczego wilgotność gleby to coś więcej niż tylko ilość
- Zawartość wody: czym jest, jak się ją mierzy i dlaczego jest potrzebna
- Potencjał wody: czym jest, czym różni się od zawartości wody i dlaczego jest potrzebny
- Czy należy mierzyć zawartość wody, potencjał wodny czy oba te czynniki?
- Które czujniki mierzą poszczególne typy parametrów
Weź udział w naszej klasie mistrzowskiej dotyczącej wilgotności gleby
Sześć krótkich filmów wideo nauczy Cię wszystkiego, co musisz wiedzieć o zawartości wody w glebie i potencjale wodnym gleby - i dlaczego powinieneś mierzyć je razem. Ponadto opanuj podstawy przewodnictwa hydraulicznego gleby.
Dowiedz się więcej
Poznaj pytania i pomysły z ekspertem ds. wilgotności gleby. Naukowcy METER mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.
Wgląd w pomiary
Definiowanie potencjału wody - co to jest. Jak z niego korzystać.
Zrozumienie różnych składników potencjału wody i sposobu ich wykorzystania. Potencjał wody to energia wymagana na ilość wody do przetransportowania nieskończenie małej ilości wody z próbki do referencyjnej puli czystej, wolnej wody.
Jak modelować wodę dostępną dla roślin
Dr Gaylon Campbell, światowej sławy fizyk gleby, uczy tego, co trzeba wiedzieć o prostych modelach procesów wodnych w glebie.
