Влажность Почвы И Методы Ее Определения Для Растений

Что Такое Влажность Почвы?

Данный термин обозначает все количество воды в земле или на ее поверхности. На уровень влажности влияют такие факторы как погода, тип почвы и вид растений.

Значение Для Сельскохозяйственной Деятельности

Параметр критически важен для мониторинга сельскохозяйственных работ, прогнозирования стихийных бедствий, а также управления водоснабжением. В частности, он может эффективнее других показателей сигнализировать об угрозе наводнения или дефицита воды.

Влажность влияет на следующие характеристики почвы:

• насыщенность кислородом;
• соленость и количество токсичных веществ;
• структуру, толщину;
• температуру и теплоемкость;
• стойкость к выветриванию.

Более того, уровень влажности почвы позволяет определить готовность поля к обработке. Таким образом, данный параметр важен на разных стадиях выращивания сельскохозяйственных культур.

Воздействие На Рост Растений

Уровень влажности грунта отражает не только содержание воды на конкретном участке, но и общее состояние поля. В первую очередь ее поглощают корни растений, поэтому их развитие напрямую зависит от количества влаги и степени аэрации. В конечном итоге, это влияет на урожайность.

Какие Факторы Влияют На Уровень Влажности Почвы?

На степень влажности почвы влияют разные факторы, в частности климат, рельеф и растительность. Основными характеристиками почвы являются:

• Текстура: чем она мельче, тем дольше задерживается влага.
• Структура: ячеистая агрегированная структура способствует накоплению влаги.
• Органические вещества: чем больше органического вещества, тем выше влажность.
• Плотность: высокая плотность затрудняет проникновение воды.
• Температура: содержание влаги выше при низких температурах.
• Соленость: при большом количестве соли растения впитывают меньше влаги, поскольку она является естественным абсорбентом.
• Глубина: данный фактор влияет на количество воды и питательных веществ, которые могут получить растения.

Оптимальная Влажность Почвы

Необходимое содержание влаги зависит от емкости поля (FC) и постоянной точки увядания (PWP).

Емкость поля влияет на то, сколько воды может удерживать грунт после того, как ее излишки стекают. Следовательно, данный параметр отображает баланс воды и воздуха в земле. Если процент влаги слишком высок, кислорода не хватает. PWP отображает температурный порог, ниже которого растения начинают увядать и погибать вследствие дефицита воды. Оба показателя зависят от типа почвы, поэтому в первую очередь необходимо определить оптимальный диапазон влажности.

Еще один важный показатель — доступная влага (TAW), то есть объем воды, который могут получить растения. Она оценивается как разница между FC и PWP. Выше значений FC культуры могут получать влагу только в течение 1-3 дней, ниже значений PWP растения уже не способны поглощать необходимое количество воды. Оптимальный уровень влажности зависит от типа почвы.

Методы Измерения Влажности Почвы

Существует несколько способов измерения влажности почвы, которые различают в соответствии с источником данных. Обычно выделяют гравиметрический (или прямой) анализ, измерение с помощью датчиков, а также дистанционное зондирование.

Гравиметрический Анализ Влажности Почвы

Данный метод подразумевает извлечение воды из образца земли путем химической реакции, испарения и промывания. Степень влажности рассчитывается на основе разницы между массой влажного и высушенного образца.

Содержание влаги в почве (%) = [(масса влажной почвы (г) – масса высушенной почвы (г)) / масса высушенной почвы (г)] × 100

Измерение Влажности Почвы С Помощью Датчиков

Тип датчика зависит от того, какой именно показатель измеряется: объемное содержание воды (VWC), натяжение почвенной влаги (SWT) или потенциал почвенной влаги (SWP).

Объемное Содержание Воды (VWC)

Этот параметр (в процентах) обозначает отношение объема воды к объему грунта. Например, 0,5 см³ воды на 0,16 см³ земли составляет 30%. Рассчитывается по формуле:

VWC (%) = [объем воды (см³) / объем грунта (см³)] × 100

VWC используют для измерения дефицита влаги, что позволяет фермерам более эффективно планировать ирригацию полей. В данном случае показатель демонстрирует соотношение общей влагоемкости поля и текущего объемного содержания влаги.

В то же время измерение водного потенциала обычно эффективнее, поскольку этот параметр указывает на то, как именно влага перемещается к растениям. Более того, он позволяет проанализировать доступность воды для выращиваемых культур.

Натяжение Почвенной Влаги (SWT)

SWT используется для определения энергии, необходимой растениям для получения воды. Снижение уровня влажности приводит к увеличению натяжения и наоборот. Обычно SWT измеряется в барах. Для получения максимально точных результатов данные нужно постоянно обновлять. Например, анализируйте значения SWT при появлении признаков водного стресса. Это позволит скорректировать полив, пока показатели не нормализуются.

Измерение Влажности Почвы С Помощью Дистанционного Зондирования

Преимущество дистанционного зондирования перед традиционными методами мониторинга состоит в том, что оно подходит для измерения влажности на больших площадях. Более того, спутниковые технологии можно использовать для создания карт влажности грунта с высоким разрешением. Это позволяет моделировать урожайность на отдельных участках поля, чтобы в дальнейшем скорректировать сельскохозяйственные работы. Спутниковые технологии постоянно развиваются, а потому их возможности для аграрного производства только расширяются.

Более того, дистанционное зондирование позволяет фермерам измерять количество воды на поверхности и в корневой зоне. Это особенно важно для управления орошением в засушливых районах. Благодаря постепенному увеличению пространственного и временного разрешения спутниковых снимков точность управления полями будет только повышаться. Таким образом, дистанционное зондирование является эффективным решением для регионов, где мониторинг полей с помощью дронов или обычных датчиков невозможен.

Инструменты Мониторинга Влажности Почвы

Определить оптимальную влажность почвы для растений можно с помощью нескольких инструментов. Выбор зависит от особенностей конкретного участка. Рассмотрим наиболее популярные приборы.

Тензиометры. Это наполненные водой трубки, используемые для измерения водяного давления в корневой зоне культур. Главный недостаток тензиометров — необходимость регулярного обслуживания.

Гипсовые блоки. Они подходят для более широкого спектра задач. Однако из-за хрупкой конструкции требуют регулярной замены.

Рефлектометры. Эти приборы для расчета влажности почвы анализируют электрический сигнал, который передается и возвращается через стальные стержни, находящиеся в земле. Сухая земля передает его быстрее, чем влажная. Такие датчики позволяют в кратчайшие сроки получить точные результаты и не требуют регулярного обслуживания. Однако интерпретировать данные с помощью них сложнее. К тому же рефлектометры необходимо калибровать в соответствии с особенностями грунта.

Платформы дистанционного зондирования. Это комплексный инструмент для анализа различных параметров. Одна из таких платформ — EOSDA Crop Monitoring. Она позволяет измерять содержание влаги в корневой и поверхностной зонах. Таким образом, вы можете детально проанализировать отдельные слои грунта. Более того, EOSDA Crop Monitoring позволяет оценить важность влажности грунта для развития конкретной культуры на основе данных вегетационных индексов.

Влажность Почвы В Контексте Спутникового Мониторинга Полей

Мониторинг влажности почвы повышает эффективность планирования полевых работ на всех стадиях роста растений. В частности, он позволяет решать следующие задачи.

Оптимальное Время Посева Культур

Уровень влажности почвы позволяет определить лучшее время для посева сельскохозяйственных культур. Оптимальные значения зависят от вида растений, региона и других внешних факторов. Например, кукуруза и кофе страдают от избытка влаги, а рис, наоборот, лучше растет на заболоченных участках. Если вы управляете одним полем, рассчитать нужное содержание влаги достаточно легко. Однако крупным сельскохозяйственным кооперативам и компаниям сделать это гораздо сложнее и дороже. EOSDA Crop Monitoring позволяет избежать значительных затрат и оптимизировать работу. Пользователи могут добавить все поля в учетную запись и отслеживать уровень влажности почвы на каждом из них. Более того, они могут использовать журнал полей для согласования сроков посева растений.

Прогнозирование И Мониторинг Засухи

Следствием атмосферной засухи всегда является почвенная засуха. Она проявляется в критическом снижении количества воды из-за перегрева и повышения концентрации почвенного раствора до токсичных уровней. Платформа EOSDA Crop Monitoring помогает прогнозировать экстремально высокие температуры и засуху. Для этого пользователи могут использовать метеорологический прогноз на 14 дней и исторические данные, позволяющие анализировать тенденции засухи в регионе в долгосрочной перспективе. Благодаря полученной информации вы можете эффективно планировать орошение в зонах риска, чтобы поддерживать влажность почвы на оптимальном для роста растений уровне. Дополнительно используйте аддон Weather Risk, чтобы получать автоматические уведомления о критических изменениях температуры.

Управление Орошением

Важнейшая функция EOSDA Crop Monitoring — определение содержания воды в растениях с помощью вегетационного индекса NDMI. Она позволяет выявить зоны затопления или участки, на которых культуры нуждаются в поливе.

Своевременное обнаружение водного стресса позволяет минимизировать потери урожая. В контексте крупного сельскохозяйственного производства это дает возможность сэкономить значительные средства в течение сезона. Данная функция полезна и для сельскохозяйственных консультантов, так как позволяет своевременно обнаружить проблему и сообщить о ней клиентам.

Таким образом, прогнозирование и мониторинг влажности почвы критически важны для обеспечения оптимального развития растений. Используя современные технологии точного земледелия, вы можете автоматизировать процесс и тем самым повысить урожайность. Платформа EOSDA Crop Monitoring предоставляет еще больше возможностей. Так, с помощью специального инструмента ГИС, который можно интегрировать с другими продуктами через API, вы можете создать виртуальную карту всего региона. Свяжитесь с нашим отделом продаж, чтобы узнать подробнее о возможностях программного обеспечения для вашего производства. Наша R&D-команда найдет лучшее индивидуальное решение именно для вас.