Nyereség:
- Képes összekapcsolni a növényi vízfogyasztás (ET), a talajnedvesség-érzékelő és a vízháztartás fogalmát az öntözési döntésekkel
- Képes öntözési program tervezetének elkészítésére és vízköltség kiszámítására a referencia ET és a termés együtthatója alapján AI segítségével
- Képes megelőzni a víz- és energiapazarlást az AI öntözési ajánlások szenzoradatokkal, talajtípussal és rendszer áramlási sebességével történő ellenőrzésével
A víz a mezőgazdaság legritkább és legdrágább alapanyaga; Sok régióban a víz az egyetlen tényező, amely meghatározza a termelékenységet. Az öntözés azonban kétélű fegyver: a túl kevés víz megterheli a növényt és csökkenti a terméshozamot, míg a túl sok víz elfojtja a gyökereket, kimossa a tápanyagokat, szikesedést és terméketlenséget okoz, valamint energiát és pénzt pazarol. A helyes öntözés azt jelenti, hogy tudjuk, mennyi vízre van valójában szüksége a növénynek, és pontosan annyit adunk neki. Ez az egység megtanítja ennek a szükségletnek a kiszámításának tudományos alapjait – a vízegyensúlyt és az evapotranszspirációt –, megmutatja, hogyan kell öntözési ütemtervet készíteni mesterséges intelligencia segítségével, és elmondja, hogyan ellenőrizheti azt érzékelőkkel és a terepi valósággal.
Víz egyensúly és párolgás
Képzelje el a mezőt vízszámlának. Bevezetés: csapadék és öntözés. Kimenet: párolgás (a talajból) és transzspiráció (a növényből). E két kimenet összegét evapotranspirációnak nevezzük (angolul Evapotranspiration, ET); vagyis a teljes vízveszteség a növény-talaj rendszerből a légkörbe. Az öntözési döntés egyszerűen a következő: mennyi víznek kell belépnie a kiáramláshoz (ET).
Az ET nehezen mérhető közvetlenül, ezért becslése két lépésben történik. Először a referencia ET (ET0) kiszámítása történik: az a víz, amelyet egy normál füves felület elveszít az aznapi időjárási körülmények között (hőmérséklet, páratartalom, szél, nap). Ez tisztán meteorológiai. Ezután ezt az értéket megszorozzuk a termési együtthatóval (Kc), amely tükrözi a termék vízétvágyát az adott fejlődési szakaszban:
ETc = ET0 × Kc
ETc a termék tényleges napi vízszükséglete (mm/nap). Kc ültetésenként változó: csírakorban kicsi (0,3-0,5), teljes kifejlődésben a legmagasabb (1,0-1,2), éréskor ismét csökken. Az öntözés mennyiségét úgy számítják ki, hogy az ETc-ből levonják az effektív csapadékmennyiséget, és figyelembe veszik a rendszer hatékonyságát.
Tipp: A legtöbb meteorológiai szolgálat és mezőgazdasági portál ingyenesen közzéteszi az ET0 adatokat. Megkérheti az AI-t, hogy "számítsa ki az ETc-t ezzel az ET0-val és Kc-vel", de ellenőrizze a Kc értéket a helyi forrásból termékenként és fázisonként; hamis Kc a teljes vízköltségvetést eltolja.
Talajnedvesség és érzékelők
Az ET számítás a vízköltségvetés elméleti oldala; A talajnedvesség-érzékelő méri az igazságot. Ezek az érzékelők meghatározott mélységben folyamatosan leolvassák a talaj nedvességtartalmát, és két kritikus küszöbérték monitorozására szolgálnak: a táblakapacitás (a talajban eltartható legtöbb víz) és a hervadáspont (az alsó határ, amelynél a növény már nem tud vizet felvenni). Az ideális öntözés a nedvességet a kettő közötti "felszívható víz" sávban tartja. Az érzékelő adatai és az ET-számítás megerősítik egymást: az ET azt mondja, hogy "mennyinek kell elmennie", a szenzor azt mondja, hogy "mi van még hátra". Ha a kettő ütközik, a terepi vezérlés elengedhetetlen (lehet, hogy az érzékelő kalibrálása ki van kapcsolva).
Öntözőrendszer és hozam
Ugyanazt a vízszükségletet különböző rendszerek eltérő hatékonysággal elégítik ki. A csepegtető öntözés közvetlenül a gyökérzónába juttatja a vizet, hatékonysága magas (85-95%); sprinkler közeg (70-85%); Az árvízi öntözés alacsony (40-60%), és hajlamos a szikesedésre. Az időtartam nem számítható ki a rendszer áramlási sebességének (óránként szállított víz) és hatékonyságának ismerete nélkül. Az idő mesterséges intelligenciával történő kiszámításakor ügyeljen arra, hogy a rendszer áramlását és hatékonyságát adja meg bemenetként; különben a kimenet értelmetlen.
Három mini tok: a számok szerint
1. eset – Takarékosság a víz költségvetésével. Egy paradicsomtermelő öntözte a naptárat (fix időpontban 2 naponta). Az ET-alapú programra való áttéréskor az ETc csökkenését tapasztalták a hűvös és párás napokon; Az öntözések száma a szezon során 22%-kal csökkent, a terméshozam azonban nem változott. A nyereség víz és szivattyú energia is volt.
2. eset – Kc hiba. A kukoricatáblák esetében az AI Kc = 1,2-t használt a szezon során, és háromszor több vizet ajánlott a palántázási időszakban. A mérnök tudta, hogy a Kc-nek 0,4-nek kell lennie a palánta állapotában; A túl sok víz gyökér fulladást és nitrogénkimosódást okoz. Amikor a Kc-t a színpadnak megfelelően korrigáltam, reálissá vált a program.
3. eset – Érzékelő-ET ütközés. Míg az ET számítás szerint "a talaj biztosan kiszáradt", az érzékelő még mindig magas páratartalmat mutatott. Kimentünk a helyszínre: az alsó rétegben lévő vízzáró réteg visszatartotta a vizet, vízelvezetési probléma volt. ET szerint, ha öntöznék, a víz összecsapódna és gyökérrothadás lépne fel; szenzor és a terepi valóság akadályozta meg a hibát.
Gyenge felszólítás / Erős felszólítás
Gyenge felszólítás:
Milyen gyakran kell öntözni ezt a mezőt?
Erőteljes felszólítás:
Az Ön feladata: Öntözési szakmérnök agrármérnök. Öntözési ütemterv kiszámítása TERVEZET.Bemenetek:- Termék: [termés], fejlődési stádium: [szakasz], Kc (helyi forrásból): [érték]- Utolsó 7 nap ET0 (mm/nap): [tömb], effektív csapadékmennyiség (mm): [tömb]- Talajtípus: [homok/agyag/agyag], rendszer: [csepegés], folyási sebesség: 5%/hó-ly ]. ETc = ET0 × Kc kiszámítása, a táblázat bemutatásával.- Keresse meg a 7 napos nettó vízszükségletet (ETc - csapadék) és a bruttó vizet a rendszer hatékonyságával.- Vonja ki az öntözés időtartamát az áramlási sebesség alapján.- Vegye figyelembe, hogy a talajnedvesség-érzékelő adataival ELLENŐRIZNI kell.- Mutassa be a számítás minden lépését; Jelölje meg, hol tesz feltételezést.
Hatékony prompt tisztázza az összes bemenetet, a képletet, a hozamkorrekciót és az érzékelő ellenőrzési követelményeit; Megakadályozza, hogy az AI rejtett feltételezéseket tegyen.
Négy másolható sablon
1) ETc számla:
Számítsa ki és adja hozzá a napi ETc-t a következő ET0 szekvenciával és Kc értékkel. Mutasson minden lépést. Írja meg, hogy meg kell győződnem arról, hogy a Kc megfelelő-e a termékhez/fázishoz. ET0: [...], Kc: [...]
2) Nettó és bruttó vízszükséglet:
Vonja le az effektív csapadékmennyiséget (nettó szükséglet) a 7 nap ETc összességéből. Határozza meg a bruttó vizet úgy, hogy a rendszer hatékonyságának százalékát elosztja [..]-vel. Adja meg az eredményt mm-ben és m3/da-ban; Egységkonverzió megjelenítése.
3) Érzékelő-ET összehasonlítás:
Az ET számítás szerint mennyivel csökken a talaj nedvességtartalma? Hasonlítsa össze ezt az általam megadott érzékelő leolvasással. Ha nagy a különbség, sorolja fel a lehetséges okokat (lefolyás, kalibrálás, szivárgás, csapadék). Döntéshozatal; ellenőrző lista jelenik meg.
4) Száraz/korlátozott víz forgatókönyve:
Ha a víz korlátozott (rendelkezésre álló: [m3]), jelezze, hogy ennek a növénynek melyik fejlődési szakasza a legérzékenyebb a vízre, és javasoljon egy vázlatot, amely a vizet a kritikus szakaszban előnyben részesíti. Tartalmazza a hozamkockázatot.
Rendszer
Tipikus hozam
megfelelő helyzet
Kockázat
csepp
85-95%
Sortermés, korlátozott víz
dugulás, beruházás
öntöző
70-85%
gabona, takarmánynövény
Szélveszteség, betegség nedvesség
gerinc
40-60%
Sok víz, sík föld
sózás, mosás
Trágyázás
85-95%
Műtrágya + víz együtt
Az adagolás/kalibrálás pontossága
Gyakori hibák
- Öntözés naptár szerint. A rögzített naptáv figyelmen kívül hagyja az időjárást; Több vizet biztosít a hűvös napokon és kevesebb vizet a forró napokon.
- Kc állandó használatával. Kc a fejlődési szakasztól függően változik; Az egyetlen érték, ha nagyot hibázunk a palánta vagy az érés során.
- A rendszer hatékonyságának megkerülése. Ha nem számítja át a nettó szükségletet bruttóra, akkor valójában kevesebb víz éri el a gyökérzónát.
- Vakon bízik az ET-ben. A vízelvezetés, a szivárgás és a kalibráció torzítja az ET számítást; Az érzékelővel és a mezővel való keresztellenőrzés kötelező.
- Azt gondolva, hogy a felesleges víz biztonságos. A túlzott vízmennyiség gyökér fulladást, szikesedést, tápanyag kimosódást és energiapazarlást okoz.
Figyelem: Az öntözési döntés nem csak a hozamról szól, hanem a talaj hosszú távú egészségéről és a vízellátás fenntarthatóságáról. A folyószámlahitel csökkenti a talajvizet; A túlzott öntözés meddővé teszi a talajt. Az AI kiszámítja a vízköltséget, de a fenntarthatóság megítélése a mérnökön múlik.
Összefoglalva
Az öntözés tudománya a vízháztartás: mennyi víznek kell bemennie a kiáramláshoz (evapotranszspiráció). Az ETc = ET0 × Kc képlet megadja a termék tényleges szükségletét; A rendszer hatékonysága határozza meg a bruttó vizet, a szenzoradatok a valóságot. Az AI gyorsan elkészíti ezt a számítást, de szükséges a Kc helyben történő ellenőrzése, a rendszer hatékonyságának megadása és az eredmény keresztellenőrzése az érzékelővel/mezővel. A túl kevés és a túl sok víz egyaránt káros; A helyes öntözés pontosan a szükséges vízmennyiség, és a végső döntést a mérnök fenntarthatósági megítélése hozza meg.
Pályázati feladat
Válassza ki a terméket és a fejlesztési szakaszt; Keressen egy Kc értéket 7 nap ET0-val és csapadékadatokkal (tényleges vagy reprezentatív). Hozzon létre heti vízköltségvetést az AI számára az „ETc-számítás” és a „nettó és bruttó vízszükséglet” sablonokkal ebben az egységben. Ezután ismételje meg ugyanezt a számítást, szándékosan adva meg Kc-t rosszul (fázison kívül), és hasonlítsa össze a két eredményt: mennyivel tolja el a rossz Kc a vízigényt? Írja meg, hogyan állítaná be az ellenőrzési lépést az érzékelővel.
ellenőrző lista
- [ ] Az ETc-t ET0 × Kc-vel számoltam és a Kc-t termék/fázis szerint igazoltam.
- [ ] A nettó szükségletről a bruttó vízre tértem át rendszerhatékonysággal; Megnéztem az egységeket.
- [ ] Az öntözési időt a rendszer áramlási sebességének megfelelően számoltam.
- [ ] Az ET számítást a talajnedvesség érzékelővel és a táblával kereszteztem.
- [ ] Felmértem a víztöbblet kockázatát és a fenntarthatóságot, és a végső döntést a mérnökre bíztam.