Pelnas:
- Gebėjimas susieti augalų vandens suvartojimo (ET), dirvožemio drėgmės jutiklio ir vandens balanso sąvokas su drėkinimo sprendimais
- Gebėjimas parengti drėkinimo programos projektą ir apskaičiuoti vandens biudžetą pagal etaloninį ET ir pasėlių koeficientą su AI
- Galimybė išvengti vandens ir energijos švaistymo tikrinant AI drėkinimo rekomendacijas naudojant jutiklių duomenis, dirvožemio tipą ir sistemos srautą
Vanduo yra rečiausia ir brangiausia žaliava žemės ūkyje; Daugelyje regionų vanduo yra vienintelis veiksnys, lemiantis produktyvumą. Tačiau drėkinimas yra dviašmenis kalavijas: per mažas vandens kiekis apkrauna augalą ir mažina derlių, o per didelis vandens kiekis užgniaužia šaknis, išplauna maistines medžiagas, sukelia įdruskėjimą ir dirvožemio nevaisingumą bei eikvoja energiją ir pinigus. Teisingas laistymas reiškia, kad reikia žinoti, kiek vandens iš tikrųjų reikia augalui, ir duoti jam būtent tiek. Šis skyrius moko mokslinio šio poreikio apskaičiavimo pagrindo – vandens balanso ir evapotranspiracijos – parodo, kaip sudaryti drėkinimo grafiką naudojant AI, ir nurodo, kaip jį patikrinti jutikliais ir lauko realybe.
Vandens balansas ir evapotranspiracija
Pagalvokite apie lauką kaip apie vandens sąskaitą. Įvadas: krituliai ir drėkinimas. Išeiga: garavimas (iš dirvožemio) ir transpiracija (iš augalo). Šių dviejų išėjimų suma vadinama evapotranspiracija (angl. Evapotranspiration, ET); tai yra bendras vandens netekimas iš augalų-dirvožemio sistemos į atmosferą. Drėkinimo sprendimas yra tiesiog toks: kiek vandens turi patekti, kad jis atitiktų nutekėjimą (ET).
ET sunku tiesiogiai išmatuoti, todėl jis apskaičiuojamas dviem etapais. Pirmiausia apskaičiuojamas etaloninis ET (ET0) – vanduo, kurį standartinis žolės paviršius praras tos dienos oro sąlygomis (temperatūra, drėgmė, vėjas, saulė). Tai grynai meteorologinė. Tada ši vertė padauginama iš derliaus koeficiento (Kc), kuris atspindi to produkto vandens apetitą tame vystymosi etape:
ETc = ET0 × Kc
ETc yra faktinis produkto paros vandens poreikis (mm/dieną). Kc skiriasi nuo sodinimo iki derliaus nuėmimo: mažas (0,3-0,5) daigų tarpsnyje, didžiausias (1,0-1,2) visiškai išsivystęs, vėl mažėja subrendus. Drėkinimo kiekis apskaičiuojamas iš ETc atėmus efektyvų kritulių kiekį ir atsižvelgiant į sistemos efektyvumą.
Patarimas: dauguma orų tarnybų ir žemės ūkio portalų ET0 duomenis skelbia nemokamai. Galite leisti AI pasakyti „apskaičiuokite ETc su šiuo ET0 ir Kc“, bet patikrinkite Kc vertę iš vietinio šaltinio pagal produktą ir fazę; klaidingas Kc perkelia visą vandens biudžetą.
Dirvožemio drėgmė ir jutikliai
ET skaičiavimas yra teorinė vandens biudžeto pusė; Dirvožemio drėgmės jutiklis matuoja tiesą. Šie jutikliai nuolat skaito dirvožemio drėgmę tam tikrame gylyje ir padeda stebėti dvi kritines ribas: lauko pajėgumą (daugiausia vandens, kurį gali išlaikyti dirva) ir vytimo tašką (apatinė riba, kai augalas nebegali sugerti vandens). Idealus drėkinimas išlaiko drėgmę "absorbuojamo vandens" juostoje tarp šių dviejų. Jutiklio duomenys ir ET skaičiavimas patvirtina vienas kitą: ET sako „kiek turi būti dingo“, jutiklis – „kas iš tikrųjų liko“. Kai šie du nesuderinami, lauko valdymas yra būtinas (jutiklio kalibravimas gali būti išjungtas).
Drėkinimo sistema ir derlingumas
Skirtingos sistemos tą patį vandens poreikį tenkina skirtingu efektyvumu. Lašelinis drėkinimas tiekia vandenį tiesiai į šaknų zoną, jo efektyvumas yra didelis (85-95%); purkštuvo terpė (70-85%); Potvynių drėkinimas yra mažas (40-60%) ir linkęs į druskėjimą. Trukmė negali būti skaičiuojama nežinant sistemos debito (per valandą tiekiamas vanduo) ir efektyvumo. Skaičiuodami laiką naudodami AI, būtinai nurodykite sistemos srautą ir efektyvumą kaip įvestį; kitu atveju išvestis yra beprasmė.
Trys mini dėklai: pagal numerius
1 atvejis – taupymas naudojant vandens biudžetą. Pomidorų augintojas laistydavo pagal kalendorių (fiksuotas laikas kas 2 dienas). Nustatyta, kad pereinant prie ET pagrįstos programos ETc sumažėjo vėsiomis ir drėgnomis dienomis; Per visą sezoną drėkinimų sumažėjo 22 proc., tačiau derlius nepasikeitė. Pelnas buvo ir vandens, ir siurblio energija.
2 atvejis – Kc klaida. Kukurūzų laukui AI naudojo Kc = 1,2 viso sezono metu ir rekomendavo 3 kartus daugiau vandens per sodinukų laikotarpį. Inžinierius žinojo, kad Kc turėtų būti 0,4 daigų stadijoje; Per daug vandens sukeltų šaknų uždusti ir azoto išplovimą. Kai pataisiau Kc pagal etapą, programa tapo realistiška.
3 atvejis – jutiklio-ET konfliktas. Nors ET skaičiavimas sakė, kad „dirvožemis turėjo išdžiūti“, jutiklis vis dar rodė didelę drėgmę. Nuvykome į aikštelę: apatiniame sluoksnyje nepralaidus sluoksnis sulaikė vandenį, buvo drenažo problema. Pasak ET, jei jis būtų laistomas, vanduo telkšytųsi ir prasidėtų šaknų puvinys; jutiklis ir lauko realybė užkirto kelią klaidai.
Silpnas raginimas / stiprus raginimas
Silpnas raginimas:
Kaip dažnai turėčiau laistyti šį lauką?
Galingas raginimas:
Jūsų vaidmuo: drėkinimo specialistas žemės ūkio inžinierius. Apskaičiuokite drėkinimo grafiką JUODRAŠTIS.Įėjimai:- Produktas: [sėlis], vystymosi stadija: [stadija], Kc (iš vietinio šaltinio): [vertė]- Paskutinės 7 dienos ET0 (mm/dieną): [masyvas], efektyvus kritulių kiekis (mm): [masyvas]- Dirvožemio tipas: [smėlis/priemolis/molis], sistema: [lašėjimas], tėkmės greitis:5%L, tėkmės greitis 8:5% ETc = ET0 × Apskaičiuokite Kc, parodykite lentelę.- Raskite 7 dienų grynąjį vandens poreikį (ETc - kritulių kiekis) ir bendrą vandens kiekį su sistemos efektyvumu.- Atimkite drėkinimo trukmę pagal debitą.- Atkreipkite dėmesį, kad ji turi būti PATIKRINTA naudojant dirvožemio drėgmės jutiklio duomenis.- Parodykite kiekvieną skaičiavimo žingsnį; Pažymėkite, kur darote prielaidą.
Galingas raginimas paaiškina visas įvestis, formulę, derliaus korekciją ir jutiklio patikros reikalavimus; Tai neleidžia AI daryti paslėptų prielaidų.
Keturi kopijuojami šablonai
1) ETc sąskaita:
Apskaičiuokite ir pridėkite dienos ETc su tokia ET0 seka ir Kc reikšme. Parodykite kiekvieną žingsnį. Parašykite, kad turiu patvirtinti, ar Kc tinka gaminiui/fazei. ET0: [...], Kc: [...]
2) Grynasis ir bendras vandens poreikis:
Iš viso 7 dienų ETc atimkite efektyvų kritulių kiekį (grynąjį poreikį). Raskite bendrą vandens kiekį, padalydami sistemos efektyvumą% iš [..]. Pateikite rezultatą mm ir m3/da; Rodyti vieneto konvertavimą.
3) Jutiklio ir ET palyginimas:
Kiek, remiantis ET skaičiavimu, turėtų sumažėti dirvožemio drėgmė? Palyginkite tai su jutiklio rodmenimis, kuriuos jums pateikiau. Jei skirtumas didelis, išvardykite galimas priežastis (nuleidimas, kalibravimas, nuotėkis, krituliai). Sprendimų priėmimas; pasirodo kontrolinis sąrašas.
4) Sausros / riboto vandens scenarijus:
Jei vandens kiekis ribotas (galima: [m3]), nurodykite, kuris šio augalo vystymosi etapas yra jautriausias vandeniui, ir pasiūlykite kontūrą, pagal kurį vanduo pirmenybę teikia tuo kritiniu etapu. Įtraukite pajamingumo riziką.
Sistema
Tipiškas derlius
tinkama situacija
Rizika
lašas
85–95 proc.
Eilinis derlius, ribotas vanduo
blokada, investicija
purkštuvas
70–85 proc.
grūdai, pašariniai augalai
Vėjo praradimas, ligos drėgmė
kilis
40-60 proc.
Daug vandens, lygi žemė
sūdymas, plovimas
Tręšimas
85–95 proc.
Trąšos + vanduo kartu
Dozės/kalibravimo tikslumas
Dažnos klaidos
- Laistymas pagal kalendorių. Fiksuotas dienos diapazonas nepaiso oro; Jis suteikia daugiau vandens vėsiomis dienomis ir mažiau vandens karštomis dienomis.
- Naudojant pastovią Kc. Kc skiriasi priklausomai nuo vystymosi stadijos; Vienintelė vertybė – padaryti didelę klaidą sodinant ar brandinant.
- Sistemos efektyvumo aplenkimas. Jei neperskaičiuosite grynojo poreikio į bendrą, šaknų zoną iš tikrųjų pasieks mažiau vandens.
- Aklas pasitikėjimas ET. Drenažas, nuotėkis ir kalibravimas iškreipia ET skaičiavimą; Būtinas kryžminis patikrinimas su jutikliu ir lauku.
- Galvojimas, kad vandens perteklius yra saugus. Vandens perteklius sukelia šaknų uždusimą, įdruskėjimą, maistinių medžiagų išplovimą ir energijos švaistymą.
Dėmesio: Drėkinimo sprendimas priklauso ne tik nuo derliaus, bet ir apie ilgalaikę dirvožemio būklę ir vandens tiekimo tvarumą. Overdraftas sumažina požeminį vandenį; Pernelyg gausus laistymas daro dirvą nevaisingą. AI apskaičiuoja vandens biudžetą, tačiau tvarumą priima inžinierius.
Apibendrinant
Drėkinimo mokslas yra vandens balansas: kiek vandens turi patekti, kad jis nutekėtų (evapotranspiracija). Formulė ETc = ET0 × Kc parodo tikrąjį gaminio poreikį; Sistemos efektyvumas lemia bendrą vandens kiekį, jutiklių duomenys – realybę. AI greitai parengia šį skaičiavimą, tačiau būtina patikrinti Kc lokaliai, įvesti sistemos efektyvumą ir kryžmiškai patikrinti rezultatą su jutikliu/lauku. Tiek per mažai, tiek per daug vandens yra kenksmingi; Tinkamas drėkinimas yra būtent toks vandens kiekis, kokio reikia, o galutinį sprendimą priima inžinieriaus tvarumo sprendimas.
Taikymo užduotis
Pasirinkite produktą ir kūrimo etapą; Raskite Kc vertę su 7 dienų ET0 ir kritulių duomenimis (faktais arba tipiniais). Sukurkite savaitinį AI vandens biudžetą naudodami „ETc skaičiavimo“ ir „neto ir bendro vandens poreikio“ šablonus šiame įrenginyje. Tada pakartokite tą patį skaičiavimą, sąmoningai nurodydami Kc neteisingą (ne fazės) ir palyginkite du rezultatus: kiek neteisingas Kc pakeitė vandens poreikį? Parašykite, kaip nustatytumėte patvirtinimo veiksmą su jutikliu.
kontrolinis sąrašas
- [ ] Apskaičiavau ETc pagal ET0 × Kc ir patikrinau Kc pagal produktą/fazę.
- [ ] Perėjau nuo grynojo poreikio prie bendro vandens su sistemos efektyvumu; Patikrinau vienetus.
- [ ] Drėkinimo laiką apskaičiavau pagal sistemos debitą.
- [ ] Patikrinau ET skaičiavimą su dirvožemio drėgmės jutikliu ir lauku.
- [ ] Įvertinau vandens pertekliaus ir tvarumo riziką ir palikau galutinį sprendimą inžinieriui.