Ieguvumi:
- Spēja saistīt augu ūdens patēriņa (ET), augsnes mitruma sensora un ūdens bilances jēdzienus ar apūdeņošanas lēmumiem
- Spēja izstrādāt apūdeņošanas programmas projektu un aprēķināt ūdens budžetu no atsauces ET un ražas koeficienta ar AI
- Spēja novērst ūdens un enerģijas izšķērdēšanu, pārbaudot AI apūdeņošanas ieteikumus ar sensora datiem, augsnes tipu un sistēmas plūsmas ātrumu
Ūdens ir retākais un dārgākais lauksaimniecībā izmantojamais izejmateriāls; Daudzos reģionos ūdens ir vienīgais produktivitāti noteicošais faktors. Taču apūdeņošana ir abpusēji griezīgs zobens: pārāk maz ūdens noslogo augu un samazina ražu, savukārt pārāk daudz ūdens noslāpē saknes, izskalo barības vielas, rada sāļošanos un augsnes neauglību, kā arī tērē enerģiju un naudu. Pareiza laistīšana nozīmē zināt, cik daudz ūdens augam patiešām nepieciešams, un dot tam tieši to. Šī vienība māca zinātnisko pamatojumu šīs vajadzības aprēķināšanai — ūdens bilanci un iztvaikošanu — parāda, kā sastādīt apūdeņošanas grafiku, izmantojot AI, un stāsta, kā to pārbaudīt ar sensoriem un lauka realitāti.
Ūdens līdzsvars un iztvaikošana
Padomājiet par lauku kā ūdens kontu. Ievads: nokrišņi un apūdeņošana. Izvade: iztvaikošana (no augsnes) un transpirācija (no auga). Šo divu rezultātu summu sauc par evapotranspirāciju (angļu Evapotranspiration, ET); tas ir, kopējais ūdens zudums no augu-augsnes sistēmas uz atmosfēru. Lēmums par apūdeņošanu ir vienkārši šāds: cik daudz ūdens jāievada, lai nodrošinātu izplūdi (ET).
ET ir grūti izmērīt tieši, tāpēc to aprēķina divos posmos. Pirmkārt, tiek aprēķināts etalons ET (ET0): ūdens, ko standarta zāles virsma zaudēs šīs dienas laika apstākļos (temperatūra, mitrums, vējš, saule). Tas ir tīri meteoroloģiski. Tad šo vērtību reizina ar ražas koeficientu (Kc), kas atspoguļo šī produkta ūdens apetīti šajā attīstības stadijā:
ETc = ET0 × Kc
ETc ir produkta faktiskā ikdienas ūdens nepieciešamība (mm/dienā). Kc mainās atkarībā no stādīšanas līdz ražas novākšanai: mazs (0,3-0,5) sējeņu stadijā, visaugstākais (1,0-1,2) pilnā attīstībā, briedumā atkal samazinās. Apūdeņošanas apjomu aprēķina, no ETc atņemot efektīvo nokrišņu daudzumu un ņemot vērā sistēmas efektivitāti.
Padoms. Lielākā daļa laikapstākļu dienestu un lauksaimniecības portālu ET0 datus publicē bez maksas. Jūs varat likt AI teikt "aprēķināt ETc ar šo ET0 un Kc", bet pārbaudīt Kc vērtību no vietējā avota pēc produkta un fāzes; viltus Kc novirza visu ūdens budžetu.
Augsnes mitrums un sensori
ET aprēķins ir ūdens budžeta teorētiskā puse; Augsnes mitruma sensors mēra patiesību. Šie sensori nepārtraukti nolasa augsnes mitrumu noteiktos dziļumos un kalpo, lai uzraudzītu divus kritiskos sliekšņus: lauka ietilpību (lielākais ūdens daudzums, ko augsne var saturēt) un vītuma punktu (zemākā robeža, kurā augs vairs nevar uzņemt ūdeni). Ideāla apūdeņošana saglabā mitrumu "absorbējamā ūdens" joslā starp šīm divām. Sensora dati un ET aprēķins apstiprina viens otru: ET saka "cik daudz ir pagājis", sensors saka "kas patiesībā ir palicis". Ja abi konfliktē, lauka kontrole ir būtiska (sensora kalibrēšana var būt izslēgta).
Apūdeņošanas sistēma un raža
Viena un tā pati ūdens nepieciešamība tiek apmierināta ar atšķirīgu efektivitāti dažādās sistēmās. Pilienu apūdeņošana piegādā ūdeni tieši sakņu zonā, tās efektivitāte ir augsta (85-95%); sprinkleru vide (70-85%); Plūdu apūdeņošana ir zema (40-60%), un tai ir tendence uz sāļošanos. Ilgumu nevar aprēķināt, nezinot sistēmas plūsmas ātrumu (ūdens piegādātais stundā) un efektivitāti. Aprēķinot laiku ar AI, noteikti norādiet sistēmas plūsmu un efektivitāti kā ievadi; pretējā gadījumā izvadei nav nozīmes.
Trīs mini futrāļi: pēc skaitļiem
1. gadījums — taupīšana ar ūdens budžetu. Tomātu audzētājs laistīja pēc kalendāra (noteikts laiks ik pēc 2 dienām). Pārejot uz ET balstītu programmu, tika konstatēts, ka ETc samazinās vēsās un mitrās dienās; Sezonas laikā apūdeņošanas reižu skaits samazinājās par 22%, bet raža nemainījās. Ieguvums bija gan ūdens, gan sūkņa enerģija.
2. gadījums — Kc kļūda. Kukurūzas laukam AI izmantoja Kc = 1,2 visas sezonas garumā un ieteica 3 reizes vairāk ūdens sēklu periodā. Inženieris zināja, ka stādīšanas stadijā Kc jābūt 0,4; Pārāk daudz ūdens izraisītu sakņu nosmakšanu un slāpekļa izskalošanos. Kad izlaboju Kc atbilstoši posmam, programma kļuva reālistiska.
3. gadījums — sensora-ET konflikts. Lai gan ET aprēķins teica, ka "augsnei jābūt izžuvušai", sensors joprojām rādīja augstu mitruma līmeni. Devāmies uz vietu: necaurlaidīgais slānis apakšējā slānī aizturēja ūdeni, bija drenāžas problēma. Pēc ET domām, ja to laistītu, ūdens saplūstu un notiktu sakņu puve; sensors un lauka realitāte novērsa kļūdu.
Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne
Vāja uzvedne:
Cik bieži man vajadzētu laistīt šo lauku?
Spēcīga uzvedne:
Jūsu loma: apūdeņošanas speciālists lauksaimniecības inženieris. Aprēķināt apūdeņošanas grafiku PROJEKTS.Ievades:- Produkts: [raža], attīstības stadija: [stadija], Kc (no vietējā avota): [vērtība]- Pēdējās 7 dienas ET0 (mm/dienā): [masīvs], efektīvais nokrišņu daudzums (mm): [masīvs]- Augsnes veids: [smiltis/māls/māls], sistēma: [piliens], plūsmas ātrums: 5%/k. ETc = ET0 × Aprēķināt Kc, ar tabulu parādīt.- Atrodiet 7 dienu neto ūdens nepieciešamību (ETc - nokrišņi) un bruto ūdeni ar sistēmas efektivitāti.- Atņemiet apūdeņošanas ilgumu, pamatojoties uz plūsmas ātrumu.- Ņemiet vērā, ka tas ir PĀRBAUDĪTS ar augsnes mitruma sensora datiem.- Parādiet katru aprēķina soli; Atzīmējiet vietu, kur veicat pieņēmumu.
Jaudīga uzvedne precizē visas ievades, formulas, ražas korekcijas un sensora verifikācijas prasības; Tas neļauj AI izdarīt slēptus pieņēmumus.
Četras kopējamas veidnes
1) ETc konts:
Aprēķiniet un pievienojiet ikdienas ETc ar šādu ET0 secību un Kc vērtību. Parādiet katru soli. Uzrakstiet, ka man ir jāapstiprina, vai Kc atbilst produktam/fāzei. ET0: [...], Kc: [...]
2) Neto un bruto ūdens nepieciešamība:
Atņemiet efektīvo nokrišņu daudzumu (neto nepieciešamība) no 7 dienu ETc kopsummas. Atrodiet kopējo ūdens daudzumu, dalot sistēmas efektivitāti% ar [..]. Norādiet rezultātu mm un m3/da; Rādīt vienību konvertēšanu.
3) Sensora-ET salīdzinājums:
Saskaņā ar ET aprēķinu, cik daudz ir paredzams augsnes mitruma samazināšanās? Salīdziniet to ar sensora rādījumu, ko es jums norādīju. Ja atšķirība ir liela, uzskaitiet iespējamos cēloņus (novadīšana, kalibrēšana, noplūde, nokrišņi). Lēmumu pieņemšana; parādās kontrolsaraksts.
4) Sausuma/ierobežota ūdens scenārijs:
Ja ūdens ir ierobežots (pieejams: [m3]), norādiet, kura šīs kultūras attīstības stadija ir visjutīgākā pret ūdeni, un ierosiniet kontūru, kurā ūdenim tiek piešķirta prioritāte šajā kritiskajā posmā. Iekļaujiet ienesīguma risku.
Sistēma
Tipiska raža
piemērota situācija
Risks
piliens
85-95%
Rindu raža, ierobežots ūdens daudzums
bloķēšana, investīcijas
smidzinātājs
70-85%
graudi, lopbarības augs
Vēja zudums, slimības mitrums
ķīlis
40-60%
Daudz ūdens, līdzena zeme
sālīšana, mazgāšana
Fertigācija
85-95%
Mēslojums + ūdens kopā
Devas/kalibrēšanas precizitāte
Biežas kļūdas
- Laistīšana pēc kalendāra. Fiksēts dienas diapazons ignorē laikapstākļus; Tas nodrošina vairāk ūdens vēsās dienās un mazāk ūdens karstās dienās.
- Izmantojot konstantu Kc. Kc mainās atkarībā no attīstības stadijas; Vienīgā vērtība ir lielas kļūdas pieļaušana stādā vai nogatavināšanā.
- Sistēmas efektivitātes apiešana. Ja nepārvērsīsit neto pieprasījumu uz bruto, sakņu zonu faktiski sasniegs mazāk ūdens.
- Akla uzticēšanās ET. Drenāža, noplūde un kalibrēšana izkropļo ET aprēķinu; Obligāta ir kontrolpārbaude ar sensoru un lauku.
- Domājot, ka liekais ūdens ir drošs. Pārmērīgs ūdens daudzums izraisa sakņu nosmakšanu, sāļošanos, barības vielu izskalošanos un enerģijas izšķērdēšanu.
Uzmanību: lēmums par apūdeņošanu nav saistīts tikai ar ražu, tas ir saistīts ar augsnes ilgtermiņa veselību un ūdens apgādes ilgtspējību. Overdrafts samazina gruntsūdeņus; Pārmērīga laistīšana padara augsni neauglīgu. AI aprēķina ūdens budžetu, bet ilgtspējības spriedums ir inženiera ziņā.
Rezumējot
Apūdeņošanas zinātne ir ūdens bilance: cik daudz ūdens jāieplūst, lai sasniegtu aizplūšanu (evapotranspirāciju). Formula ETc = ET0 × Kc norāda produkta faktisko vajadzību; Sistēmas efektivitāte nosaka bruto ūdeni, sensoru dati nosaka realitāti. AI ātri sagatavo šo aprēķinu, taču ir nepieciešams lokāli pārbaudīt Kc, ievadīt sistēmas efektivitāti un pārbaudīt rezultātu ar sensoru/lauku. Gan pārāk maz, gan pārāk daudz ūdens ir kaitīgs; Pareiza apūdeņošana ir tieši nepieciešamais ūdens daudzums, un galīgo lēmumu pieņem inženiera ilgtspējības spriedums.
Lietojumprogrammas uzdevums
Izvēlieties produktu un izstrādes posmu; Atrodiet Kc vērtību ar 7 dienu ET0 un nokrišņu datiem (faktiskajiem vai reprezentatīviem). Izveidojiet AI nedēļas ūdens budžetu, izmantojot šīs vienības veidnes "ETc aprēķins" un "neto un bruto ūdens pieprasījums". Pēc tam atkārtojiet to pašu aprēķinu, apzināti norādot Kc nepareizu (ārpus fāzes) un salīdziniet abus rezultātus: par cik nepareizais Kc mainīja ūdens nepieciešamību? Uzrakstiet, kā jūs iestatītu verifikācijas darbību ar sensoru.
kontrolsaraksts
- [ ] Es aprēķināju ETc pēc ET0 × Kc un pārbaudīju Kc pēc produkta/fāzes.
- [ ] Es pārgāju no neto vajadzības uz bruto ūdeni ar sistēmas efektivitāti; Es pārbaudīju vienības.
- [ ] Es aprēķināju apūdeņošanas laiku pēc sistēmas plūsmas ātruma.
- [ ] Pārbaudīju ET aprēķinu ar augsnes mitruma sensoru un lauku.
- [ ] Es novērtēju liekā ūdens risku un ilgtspējību un galīgo lēmumu atstāju inženiera ziņā.