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智慧农业

土壤水分监测触发灌溉基于天气信息的水平衡模型的灌溉调度

    了解何时浇水和给作物浇多少水 是提高用水效率和节约地下水的重要 第一步。使用土壤水分数据有效监测和制定用水决策,同时充分了解整个生长期的作物需水量变化,可以帮助农民提高用水效率,农场获利能力以及潜在的方式他们可以节省大量的地下水,特别是在正常到湿润的月份。避免人员天天现场人工监测土壤温湿度,只能依靠实时无线土壤湿度监测来在所有情况下提供高准确性和准确性,但与其他评估土壤湿度和湿度的工具和方法的反馈结合使用时,湿度传感器仍然可以证明是一种有用的工具。存在确定土壤水位的几种选择。除了用手感觉土壤水分外,通常还可以通过以下方式确定土壤水分:从田间采集土壤样品时称重,干燥后再次称重,然后计算重量差以确定水分含量。这种直接测量的方法称为重量分析法,虽然很精确,但也会破坏土壤,繁琐且耗时。因此,开发了其他 间接方法和技术来估算土壤水位。这些技术估计土壤水分的方法各不相同,因此,它们的性能可能会有所不同,并会受到不同因素的影响。

     大多数土壤湿度传感器技术已经存在了数十年,但是最近在数据处理,数据显示和用户友好性方面已经取得了很大的进步 。这些进步,加上行业和 大学的咨询,已将土壤传感器用于灌溉管理决策的使用增加了 。但是,在最近的全国灌溉和水资源管理的调查,在一个农场的不到25% 多数省份使用土壤湿度传感器,用于决定报何时灌溉(农业统计服务,2019年数据)。在每个灌溉用水井中都有土壤探测仪无疑为我们节省了资金。我们如何使用探针和残留物管理农场的水,有助于将营养物保持在根部区域,防止我们花在它们上面的钱浸出或冲走。土壤水分监测的另一个显着进步是 开发了可空间和远程监测土壤水状况的传感器 , 空间水监测的进展可以帮助确定整个田间作物水供应的差异,从而可以根据田间水平的经济阈值和/或使用可变速率灌溉来触发灌溉。此外,土壤水的空间状况还可以帮助指导其他农艺实践,例如播种日期和深度,杂交/品种类型,种群密度和养分管理。
 
    选择使用哪种土壤湿度传感器的一般提示,在为特定用途选择土壤湿度传感器时,了解每个传感器的工作原理非常重要,以便比较传感器选件之间的优缺点。除传感器精度外,还应考虑以下因素:
便利-易于安装和维护
财务费用
远程访问能力
产品支持
对影响因素的敏感性
所需的传感器数量
传感器间距,体积和响应时间
与基于天气和基于植物的湿度传感器和数据集成
将传感器安装在多个土壤深度可能是有利的。浅层土壤可能是干燥的,但在作物根系活跃生长的深层土壤中可能会提供水。通过观察不同深度下随时间变化的传感器响应可以提供巨大的见解,包括:根部生长的程度和深度,灌溉和降水的渗透深度,土壤田间持水量(润湿后约两天保留在自由排水的土壤中的水),以及灌溉过度或不足的可能证据。另一个考虑因素是了解传感器和任何相关技术如何表达土壤湿度水平(厘米,体积水含量百分比,指标值)以及这些值应如何与灌溉计划联系起来。将水分含量表示为土壤水张力,这是植物根部从土壤中提取水所需的力的量度。较高的土壤水分张力意味着土壤更干燥。

    一个手机应用程序显示示例,它以两种方式表示土壤湿度:在不同土壤深度下的土壤水分张力(中心线),以及(为色标“完全填充”的图形。正确选择,安装和维护传感器可能很困难,但很必要。为了让生产者衡量水分探测器提供的数据是否在其生产过程中提供了土壤水分状况的代表性图像,他或她需要考虑以下因素:
有足够数量的传感器(或测量值)
传感器放置
代表感官量
足够的传感器响应时间
特定于土壤类型的合理土壤水分“饱满”和“补充”水平
土壤湿度传感器的精度会受到温度,盐度和土壤质地等几个因素的影响。此外,尽管某些传感器可能报告的湿度水平精确到十分之一英寸,但生产者应评估灌溉应用的精确度,精确到十分之一英寸,这反映了由于整个系统的差异,灌溉系统可以获得的总体应用精度。没有理想的土壤水分传感器。它们都有其优点和缺点。最适合您的应用的传感器是一种可以让您最关心的传感器。有很多好的传感器,如果您了解传感器的实际测量内容,那么比较它们就变得更加容易,并为您的应用做出最佳选择。
    土壤水分监测是估计作物需水量的三种可用方法之一:
基于土壤的
基于天气
基于植物
基于土壤的信息与其他作物水分估算方法一起使用。例如,使用基于天气信息的水平衡模型的灌溉调度工具可以与土壤湿度传感器一起使用。虽然模型可以提供可接受的灌溉需求估算,但它们的误差会在整个生长季节累积。利用生长季内偶尔的土壤湿度测量值来校正基于天气的水平衡模型可能是利用两种技术的有效方法。使用多种方法估算作物的需水量可以在估算土壤湿度方面提供更大的信心“土壤水感测应与其他水管理技术集成在一起,以获得最佳效果。我们应该始终避免使用单一的技术来管理灌溉……没有什么可以替代进入田间并观察正在发生的事情了。

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