Печалби:
- Възможност за свързване на концепциите за консумация на вода от растенията (ET), сензор за почвена влага и воден баланс с решения за напояване
- Възможност за изготвяне на проект за напоителна програма и изчисляване на водния бюджет от референтния ET и коефициента на реколтата с AI
- Възможност за предотвратяване на загуба на вода и енергия чрез проверка на препоръките за напояване с AI с данни от сензори, тип почва и дебит на системата
Водата е най-дефицитната и най-скъпата суровина в селското стопанство; В много региони водата е единственият фактор, определящ производителността. Но напояването е нож с две остриета: твърде малкото вода стресира растението и намалява добива, докато твърде много вода задушава корените, измива хранителните вещества, създава засоляване и безплодие на почвата и губи енергия и пари. Правилното поливане означава да знаете от колко вода наистина се нуждае растението и да му давате точно толкова. Този модул учи научната основа за изчисляване на тази нужда – воден баланс и евапотранспирация – показва ви как да съставите график за напояване с AI и ви казва как да го проверите със сензори и реалност на полето.
Воден баланс и евапотранспирация
Мислете за едно поле като сметка за вода. Въведение: валежи и напояване. Изход: изпарение (от почвата) и транспирация (от растението). Сумата от тези два изхода се нарича евапотранспирация (на английски Evapotranspiration, ET); тоест общата загуба на вода от системата растение-почва в атмосферата. Решението за напояване е просто следното: колко вода трябва да влезе, за да отговори на изтичането (ET).
ET е трудно да се измери директно, така че се оценява на две стъпки. Първо се изчислява референтният ET (ET0): водата, която стандартната тревна повърхност ще загуби при метеорологичните условия за този ден (температура, влажност, вятър, слънце). Това е чисто метеорологично. След това тази стойност се умножава по коефициента на реколтата (Kc), който отразява водния апетит на този продукт на този етап на развитие:
ETc = ET0 × Kc
ETc е действителната дневна нужда от вода на продукта (mm/ден). Kc варира от засаждане до прибиране на реколтата: малък (0,3-0,5) във фазата на разсад, най-висок (1,0-1,2) при пълно развитие, намалява отново при зрялост. Количеството на напояване се изчислява чрез изваждане на ефективните валежи от ETc и като се вземе предвид ефективността на системата.
Съвет: Повечето метеорологични услуги и селскостопански портали публикуват данни за ET0 безплатно. Можете да накарате AI да каже „изчислете ETc с тези ET0 и Kc“, но проверете стойността на Kc от локалния източник по продукт и фаза; false Kc измества целия воден бюджет.
Почвена влага и сензори
Изчислението на ET е теоретичната страна на водния бюджет; Сензорът за влажност на почвата измерва истината. Тези сензори непрекъснато отчитат влажността на почвата на определени дълбочини и служат за наблюдение на два критични прага: капацитет на полето (най-много вода, която почвата може да побере) и точка на увяхване (долната граница, при която растението вече не може да поема вода). Идеалното напояване поддържа влагата в лентата "абсорбируема вода" между тези две. Данните от сензора и изчислението на ET се потвърждават взаимно: ET казва "колко трябва да изчезне", сензорът казва "какво всъщност остава". Когато двете са в конфликт, контролът на полето е от съществено значение (калибрирането на сензора може да е изключено).
Напоителна система и добив
Една и съща нужда от вода се посреща с различна ефективност от различни системи. Капковото напояване доставя вода директно в кореновата зона, ефективността му е висока (85-95%); спринклерна среда (70-85%); Напояването при наводнения е слабо (40-60%) и склонно към засоляване. Продължителността не може да бъде изчислена, без да се знае дебитът на системата (доставена вода на час) и ефективността. Когато изчислявате времето с AI, не забравяйте да предоставите системния поток и ефективност като вход; в противен случай изходът е безсмислен.
Три мини калъфа: с числата
Случай 1 – Спестяване с воден бюджет. Производител на домати поливаше по календар (фиксирано време на всеки 2 дни). При преминаване към програмата, базирана на ET, беше установено, че ETc намалява в хладни и влажни дни; Броят на напояванията е намалял с 22% през целия сезон, но добивът не се е променил. Печалбата беше както водата, така и енергията на помпата.
Случай 2 - Kc грешка. За поле с царевица AI използва Kc = 1,2 през целия сезон и препоръчва 3 пъти повече вода през периода на разсад. Инженерът знаеше, че Kc трябва да бъде 0,4 на етапа на разсад; Твърде много вода би причинило задушаване на корените и измиване на азот. Когато коригирах Kc според етапа, програмата стана реалистична.
Случай 3 - Конфликт сензор-ET. Докато изчислението на ET казваше, че "почвата трябва да е изсъхнала", сензорът все още показваше висока влажност. Отидохме на място: непропускливият слой в долния слой задържаше вода, имаше проблем с дренажа. Според ЕТ, ако се полива, водата ще се събира и ще настъпи гниене на корените; сензорът и полевата реалност предотвратиха грешката.
Слаба подкана / Силна подкана
Слаба подкана:
Колко често трябва да поливам това поле?
Мощна подкана:
Вашата роля: Специалист по напояване, земеделски инженер. Изчислете график за напояване DRAFT. Входящи данни: - Продукт: [култура], етап на развитие: [етап], Kc (от местен източник): [стойност] - Последни 7 дни ET0 (mm/ден): [масив], ефективни валежи (mm): [масив] - Тип на почвата: [пясък/глинеста почва/глина], система: [капково, ефективност 85%], дебит: [L/час] Задача:- Ежедневно ETc = ET0 × Изчислете Kc, с показване на таблицата.- Намерете 7-дневната нетна потребност от вода (ETc - валежи) и брутната вода с ефективността на системата.- Извадете продължителността на напояване въз основа на скоростта на потока.- Обърнете внимание, че трябва да бъде ПРОВЕРЕН с данните от сензора за влажност на почвата.- Покажете всяка стъпка от изчислението; Отбележете къде правите предположение.
Мощна подкана изяснява всички входове, формула, корекция на добива и изискване за проверка на сензора; Той не позволява на AI да прави скрити предположения.
Четири копируеми шаблона
1) ETc акаунт:
Изчислете и добавете дневен ETc със следната последователност ET0 и Kc стойност. Покажете всяка стъпка. Напишете, че трябва да потвърдя дали Kc е правилен за продукта/фазата. ET0: [...], Kc: [...]
2) Нетна и брутна нужда от вода:
Извадете ефективните валежи (нетно изискване) от общото количество ETc за 7 дни. Намерете брутната вода, като разделите ефективността на системата% на [..]. Посочете резултата в mm и m3/da; Показване на преобразуването на единици.
3) Сравнение сензор-ET:
Според изчислението на ЕТ колко се очаква да намалее почвената влага? Сравнете това с показанията на сензора, които ви дадох. Ако разликата е голяма, избройте възможните причини (отводняване, калибриране, теч, утаяване). Вземане на решения; се появява контролен списък.
4) Сценарий за суша/ограничена вода:
Ако водата е ограничена (налична: [m3]), посочете кой етап на развитие на тази култура е най-чувствителен към вода и предложете схема, която дава приоритет на водата в този критичен етап. Включете риска за доходност.
система
Типичен добив
подходяща ситуация
Риск
капка
85-95%
Редова култура, ограничена вода
блокаж, инвестиция
пръскачка
70-85%
зърно, фуражно растение
Загуба на вятър, болестна влага
кил
40-60%
Много вода, равна земя
осоляване, измиване
Фертигация
85-95%
Тор + вода заедно
Доза/прецизност на калибриране
Често срещани грешки
- Поливане по календар. Фиксираният дневен диапазон игнорира времето; Осигурява повече вода в хладните дни и по-малко вода в горещите дни.
- Използване на константа Kc. Kc варира в зависимост от етапа на развитие; Единствената ценност е да направите голяма грешка при разсад или узряване.
- Заобикаляне на ефективността на системата. Ако не преобразувате нетното изискване в брутно, по-малко вода действително ще достигне до кореновата зона.
- Сляпо доверие в ЕТ. Дренажът, изтичането и калибрирането изкривяват изчислението на ЕТ; Кръстосаната проверка със сензор и поле е задължителна.
- Мислейки, че излишната вода е безопасна. Прекомерната вода причинява задушаване на корените, засоляване, измиване на хранителни вещества и загуба на енергия.
Внимание: Решението за напояване не се отнася само до добива, а до дългосрочното здраве на почвата и устойчивостта на водоснабдяването. Овърдрафтът намалява подземните води; Прекомерното поливане прави почвата безплодна. AI изчислява водния бюджет, но преценката за устойчивост зависи от инженера.
В обобщение
Науката за напояването е водният баланс: колко вода трябва да влезе, за да отговори на изтичането (евапотранспирация). Формулата ETc = ET0 × Kc дава действителната нужда от продукта; Ефективността на системата определя брутната вода, данните от сензорите определят реалността. AI бързо изготвя това изчисление, но е необходимо да проверите Kc локално, да въведете ефективността на системата и да проверите резултата със сензора/полето. Както твърде малкото, така и твърде многото вода е вредно; Правилното напояване е точно необходимото количество вода и крайното решение се взема от преценката на инженера за устойчивост.
Задача за приложение
Изберете продукт и етап на разработка; Намерете стойност на Kc със 7 дни ET0 и данни за валежите (действителни или представителни). Създайте седмичен бюджет за вода за AI с шаблоните „изчисление на ETc“ и „нетна и брутна нужда от вода“ в този модул. След това повторете същото изчисление, като умишлено дадете грешно Kc (извън фаза) и сравнете двата резултата: с колко грешният Kc измести изискването за вода? Напишете как бихте настроили стъпката за проверка със сензора.
контролен списък
- [ ] Изчислих ETc по ET0 × Kc и проверих Kc по продукт/фаза.
- [ ] Преминах от нетна нужда към брутна вода с ефективност на системата; Проверих единиците.
- [ ] Изчислих времето за напояване според дебита на системата.
- [ ] Проверих кръстосано изчислението на ET със сензора за влажност на почвата и полето.
- [ ] Оцених риска от излишна вода и устойчивостта и оставих окончателното решение на инженера.