Автоматическая станция мониторинга влажности почвы: как определить производительность поля для орошения и оценку засухи

Емкость поля является ключевым показателем для анализа влажности почвы, планирования орошения и оценки засухи. Без надежного значения полевой емкости оценки относительной влажности почвы и засухи могут стать несогласованными на разных участках.

Практический метод использования автоматической станции мониторинга влажности почвы для определения производительности поля следует следующему рабочему процессу: выберите стабильную станцию, насытите почву вокруг датчика трубки, предотвратите испарение, запишите почасовые данные и используйте метод кривизны для определения равновесного значения влажности.

Метод измерения и стандартный справочник

Общие методы включают полевые измерения и лабораторные измерения. Полевые методы включают естественные осадки и затопление каркаса. Лабораторные методы включают методы песочницы, методы Уилкокса и мембранные методы. Для автоматических станций измерения влажности почвы в качестве стандарта используется метод определения емкости почвенного поля согласно стандарту NY/T 3678-2020 методом рамочного прибора для затопления.

Полевая процедура с использованием автоматической станции

Выбор места

Выберите поле, которое отражает местную текстуру почвы, условия выращивания сельскохозяйственных культур и определенный масштаб посадки. Избегайте положений на склонах и гребнях. Доступ к воде должен быть удобным, поскольку процесс затопления требует достаточного количества воды.

Устройство каркаса и насыпи

Постройте квадратную насыпь вокруг зонда-трубки. В практической полевой установке используется насыпь размером 2 х 2 м, высотой около 30 см и шириной дна 30 см. В центральном положении датчика размещается деревянная рама, образующая зону тестирования и позволяющая избежать повреждения кабеля.

Затопление и покрытие

Перед поливом положите на поверхность сухую траву, солому или другой материал, чтобы уменьшить нарушение структуры почвы. Расчетный объем воды составляет около 1,4 м³ для песчаной почвы и 1,8 м³ для суглинка или глины. После затопления накройте участок соломой и полиэтиленовой пленкой, чтобы уменьшить испарение и проникновение осадков.

Сбор данных и расчет кривизны

Поддерживайте работу станции мониторинга до и после наводнения. Ежечасный сбор данных с помощью трубчатого датчика температуры и влажности почвы обеспечивает данные, необходимые для расчета. Постройте график зависимости влажности почвы от времени, рассчитайте кривизну и определите точку, в которой кривизна становится почти горизонтальной. Соответствующее значение влажности принимается за емкость поля.

Почему потенциал на местах имеет значение в проектах мониторинга

Емкость поля – это относительно стабильное содержание влаги в почве, поддерживаемое после достаточного орошения или осадков, дренажа и предотвращения испарения. Это важно для индикаторов засухи, поскольку оно обеспечивает местную точку отсчета для интерпретации данных о влажности почвы.

Для системного интегратора производительность поля — это не только лабораторная величина. Это влияет на пороги срабатывания сигнализации, решения по ирригации и на возможность сравнения различных станций мониторинга.

Почему этот метод повышает ценность данных

Многие проекты по влажности почвы ограничиваются отображением процентных значений. Тестирование потенциала поля делает эти значения более значимыми, поскольку оно создает локальную базовую линию почвенных вод. Два поля могут иметь одинаковое объемное содержание воды, но иметь разную доступность воды для сельскохозяйственных культур, если их текстура и структура различаются.

Для ирригационных районов емкость полей позволяет лучше устанавливать пороговые значения. При мониторинге засухи он помогает преобразовать сырую влажность в показатели относительной влажности. Для исследовательских станций он предоставляет документированный метод, который можно повторять или проверять.

Шаблон полевой записи

Как использовать результат после измерения

После определения емкости поля значение следует записать в файл станции и использовать при настройке порогов сигнализации. Например, предупреждение об ирригации, предупреждение о засухе и расчет относительной влажности должны относиться к базовому уровню местной производительности поля, а не к общему значению, скопированному из другого типа почвы. Это особенно важно для ирригационных районов, засушливых ферм и сетей мониторинга, которые включают несколько текстур почвы.

Результат также следует просматривать при изменении глубины корней культур или при перемещении датчика. Емкость поля зависит от профиля почвы и условий установки, а не только от модели датчика. Если станция перемещается, предыдущее значение не должно использоваться повторно без проверки.

Как связать производительность поля с порогами орошения

После определения значения производительности поля пороговые значения орошения можно записать в виде правил проекта. Например, оператор может определить диапазон предупреждения ниже рабочего диапазона влажности культуры и верхний диапазон после орошения. Точное значение должно определяться культурой, текстурой почвы и стадией роста, но емкость поля является отправной точкой для построения этих правил.

Вот почему станцию ​​влажности почвы не следует принимать только путем проверки наличия данных в режиме онлайн. Владелец должен подтвердить, могут ли данные служить основой для принятия решений по ирригации, отчетов о засухе и последующего сравнения полей. Если проект включает несколько станций, каждый репрезентативный тип почвы должен иметь свою собственную документированную исходную линию.

Сценарии применения и инженерная ценность

Сеть мониторинга засухи

Задача сайта: Разные станции требуют сопоставимых местных базовых линий.

План системной интеграции: Определите емкость поля для репрезентативных типов почвы и примените ее к порогам станций.

Пользовательское значение: Индикаторы засухи становятся более последовательными и обоснованными.

Управление ирригационного района

Задача сайта: Решения по ирригации требуют эталонных значений почвенной воды.

План системной интеграции: Используйте автоматические данные станции, чтобы определить емкость местного поля и реакцию корневой зоны.

Пользовательское значение: Планирование полива может быть основано на измеренном поведении почвы.

Научно-демонстрационная ферма

Задача сайта: Ручная выборка не может обеспечить достаточную временную детализацию.

План системной интеграции: Используйте ежечасные автоматические записи во время дренажа и перераспределения.

Пользовательское значение: Исследователи могут более четко определить равновесие.

Приемка станции долговременного увлажнения почвы

Задача сайта: Станция может быть подключена к сети, но не откалибрована для местной почвы.

План системной интеграции: Включите в приемку испытание производительности на месте и калибровку датчика.

Пользовательское значение: Проект обеспечивает полезную интерпретацию влажности, а не только онлайн-данные.

Распространенные причины ненадежных результатов определения емкости поля

• Тестирование проводится слишком рано после установки датчика, прежде чем почва вокруг датчика стабилизируется.

• Использование участка, который не отражает текстуру почвы фермы.

• Повреждение кабеля датчика или нарушение тестового грунта во время установки рамы.

• Допуск испарения или проникновения осадков во время перераспределения.

• Отсутствуют данные в период, когда кривая влажности приближается к равновесию.

Результаты проекта для подрядчиков

Полный результат должен включать идентификатор станции, глубину установки, полевые фотографии, запись о затоплении, почасовые необработанные данные, кривую влажности, результат расчета кривизны и окончательное значение производительности поля. Это превращает измерения в отслеживаемый проектный документ, который может быть позже просмотрен владельцем или техническим консультантом.

Руководство по выбору

• Используйте стабильные станции с длительным временем установки, чтобы уменьшить нарушение почвы.

• Отдавайте предпочтение трубчатым датчикам, где требуются данные профиля на разной глубине.

• Перед тестом наводнения подтвердите интервал экспорта данных и отметки времени.

• Избегайте измерений в период замерзания почвы.

• Запланируйте хотя бы один калибровочный эксперимент для трубчатых датчиков.

Примечания по системной интеграции

Станция должна поддерживать связь в течение всего испытания. Если сеть нестабильна, следует включить локальное хранилище. Глубина датчика, блок поля, тип почвы, объем орошения и время покрытия должны быть записаны в файле проекта.

Проектное решение

Вопрос 1: Каковы возможности полевого мониторинга почвы?

Ответ: Полевая емкость – это стабильное содержание влаги в почве после достаточного увлажнения, дренажа и предотвращения испарения.

Вопрос 2: Почему мощность поля имеет значение для орошения?

Ответ: Он предоставляет местные ориентиры для порогов орошения, а не опирается на общий процент влажности.

Вопрос 3: Какой метод используется для полевых испытаний?

Ответ: NY/T 3678-2020 используется для определения емкости почвенного поля с помощью метода рамочного прибора для затопления.

В4: Зачем использовать автоматическую станцию ​​увлажнения почвы?

Ответ: Почасовые данные станции дают кривую зависимости влажности от времени, которую легче анализировать, чем разрозненные показания, полученные вручную.

Вопрос 5: Какая полевая установка используется вокруг датчика?

Ответ: Квадратная насыпь вокруг зонда трубки защищает зону тестирования и предотвращает потерю воды.

Вопрос 6: Сколько обычно рассчитывается оросительной воды?

О: Практический расчет составляет около 1,4 м3 для песчаной почвы и 1,8 м3 для суглинка или глины, корректируется на месте.

Вопрос 7: Как выбирается окончательное значение?

A: Метод кривизны определяет точку, в которой кривая влажности почвы приближается к равновесию после осушения.

Вопрос 8: Что может сделать результат недостоверным?

О: Недавние нарушения при установке, неправильный выбор места, повреждение кабеля, испарение, проникновение осадков или отсутствие почасовых данных могут снизить надежность.

Вопрос 9: Какие результаты должны предоставить подрядчики?

Ответ: Предоставьте идентификатор станции, глубину датчика, фотографии поля, запись о затоплении, необработанные данные, анализ кривой и окончательное значение емкости поля.

Вопрос 10: Когда следует повторно проверить значение?

Ответ: Повторите тестирование, если датчик перемещается, состояние почвы существенно меняется или станция мониторинга перестраивается.

Краткое содержание

Измерение производительности поля превращает автоматическую станцию ​​влажности почвы из устройства отображения данных в инструмент принятия решений о почвенной воде. Метод контролируемого затопления, почасовые данные и тщательная документация помогают покупателям создавать более надежные системы оценки ирригации и засухи.