Вологість Ґрунту: Вимірювання Та Моніторинг

Що Таке Вологість Ґрунту?

Цей термін позначає всю кількість води у землі або на її поверхні. Рівень вологості залежить від таких факторів, як погода, тип ґрунту, види рослин.

Значення Для Сільськогосподарської Діяльності

Даний параметр критично важливий для моніторингу сільськогосподарської діяльності, прогнозування стихійних лих, управління водопостачанням тощо. Зокрема, він може ефективніше за інших показників сигналізувати про загрозу повені або дефіциту води.

Вологість ґрунту впливає на його:

• насичення киснем;
• солоність та кількість токсичних речовин;
• структуру, товщину;
• температуру та теплоємність;
• стійкість до вивітрювання.

До того ж ступінь вологості ґрунту дозволяє визначити готовність поля до сільськогосподарської обробки. Отже, її визначення вкрай важливе для вирощування рослин.

Вплив На Зростання Рослин

Даний параметр характеризує не тільки вміст води на конкретній ділянці, але й загальний стан поля. Насамперед її поглинають коріння рослин, тож їхній стан безпосередньо залежить від кількості вологи та ступеня аерації. Зрештою це впливає на врожайність.

Які Фактори Впливають На Вологість Ґрунту?

На цей параметр впливають різні фактори, зокрема рельєф, рослинність та клімат. Основними характеристиками ґрунту є:

• Текстура: чим вона дрібніша, тим довше затримується волога.
• Структура: пориста структура з високим ступенем агрегованості покращує вміст вологи.
• Органічні речовини: чим більше органічної речовини, тим вище здатність до вологості.
• Щільність: висока щільність ускладнює проникнення води.
• Температура: вміст вологи вищий за нижчих температур.
• Солоність: за великої кількості солі рослини можуть увібрати менше вологи, оскільки вона є природним абсорбентом.
• Глибина: цей фактор впливає на кількість води та поживних речовин, які можуть отримати рослини.

Оптимальна Вологість Ґрунту

Необхідний вміст вологи залежить від ємності поля (FC) та постійної точки в’янення (PWP).

Ємність поля впливає на те, скільки води може утримувати земля після того, як її надлишки стікають. Отже, цей параметр відображає баланс води та повітря у землі. Якщо відсоток вологи надто високий, кисню не вистачає. PWP відображає температурний поріг, нижче якого рослини починають в’янути та гинути внаслідок дефіциту води. Обидва показники залежать від типу ґрунту, тож спочатку необхідно провести відповідний аналіз, аби визначити оптимальний діапазон вологості.

Також важливим показником є доступна волога (TAW), тобто кількість води, яку можуть отримати рослини. Вона оцінюється як різниця між FC та PWP. Вище FC культури можуть отримувати вологу лише протягом 1-3 днів, нижче PWP культури вже не можуть поглинати необхідну воду. Нижче наведено список ^{Sumon Datta, Saleh Taghvaeian, Jacob Stivers. Understanding Soil Water Content and Thresholds for Irrigation Management. Division of Agricultural Sciences and Natural Resources. Oklahoma State University.} стандартного вмісту вологи для різних типів ґрунту.

Методи Визначення Вологості Ґрунту

Існує кілька способів визначення ступеня вологості ґрунту, які різняться за джерелом використовуваних даних. Зазвичай можна виділити гравіметричний (або прямий) аналіз, вимірювання за допомогою датчиків, а також дистанційне зондування.

Гравіметричний Аналіз Вологості Ґрунту

Даний метод полягає у витягуванні води зі зразка землі шляхом хімічної реакції, випаровування та промивання. Ступінь вологості розраховується на основі визначення різниці між масою вологого та сухого зразка.

GWC (%) = [(маса вологого ґрунту (г) – маса сухого ґрунту (г)) / маса сухого ґрунту (г)] × 100

Аналіз Вологості Ґрунту За Допомогою Датчиків

Тип датчика залежить від обраного методу технології: вимірювання об’ємного вмісту води (VWC) або тиску ґрунтової вологи (SWT) чи потенціалу ґрунтової вологи (SWP).

Об’ємний Вміст Води (VWC)

Цей параметр (у відсотках) позначає відношення об’єму води до об’єму ґрунту. Наприклад, 0,30 кубічних дюймів води на 1 кубічний дюйм землі становить 30%. Розраховується за формулою:

VWC (%) = [обʼєм води (в3) / об’єм ґрунту (в3)] × 100

VWC використовують для вимірювання областей дефіциту води, що дозволяє фермерам ефективніше планувати зрошення полів. У цьому разі даний показник — співвідношення загальної вологоємності поля та поточного об’ємного вмісту вологи.

Водночас вимірювання водного потенціалу зазвичай корисніше, оскільки цей параметр вказує на те, як саме волога переміщується до рослин. До того ж його можна використовувати для визначення доступності води для культур.

Тиск Ґрунтової Вологи (SWT)

SWT використовується для визначення енергії, яка необхідна рослинам для отримання води. Зниження рівня вологості призводить до збільшення тиску і навпаки. Зазвичай SWT вимірюється у барах. Для отримання точних результатів дані необхідно постійно оновлювати. Наприклад, аналізуйте значення цього параметра за появи ознак водного стресу. Це дозволить скорегувати полив, доки показники не нормалізуються.

Вимірювання Вологості Ґрунту За Допомогою Дистанційного Зондування

Перевага дистанційного зондування у порівнянні з традиційними методами полягає в тому, що воно дозволяє вимірювати вологість на більших площах. До того ж супутникові технології використовуються для створення карт вологості ґрунту з високою роздільною здатністю. Завдяки цьому можна моделювати врожайність на окремих ділянках поля та підвищувати загальну ефективність виробництва. З огляду на постійний розвиток цієї галузі потенціал супутникових даних у майбутньому лише зростатиме.

Ба більше, дистанційне зондування дозволяє фермерам вимірювати кількість води на поверхні та в кореневій зоні. Це вкрай важливо для управління зрошенням у посушливих районах. Поступове збільшення просторової та тимчасової роздільної здатності супутників щороку надає ще більше можливостей для точного керування полями. Отже, дистанційне зондування є ефективним рішенням для регіонів, де моніторинг полів за допомогою дронів або звичайних датчиків неможливий.

Інструменти Моніторингу Вологості Ґрунту

Визначити оптимальну вологість ґрунту для рослин можна за допомогою кількох інструментів. Вибір залежить від особливостей конкретної ділянки, але розглянемо найбільш популярні прилади.

Тензіометри. Це наповнені водою трубки, які використовуються для вимірювання водяного тиску у кореневій зоні культур. Головний недолік тензіометрів — необхідність регулярного обслуговування.

Гіпсові блоки. Вони підходять для ширшого спектру робіт. Однак внаслідок тендітної конструкції його необхідно регулярно замінювати.

Рефлектометри. Ці прилади використовуються для передачі електричного сигнала через сталеві стрижні в землі та подальшого аналізу повернутого сигналу для визначення рівня вологості. Суха земля передає сигнал швидше за вологого. Такі датчики дозволяють в короткий час отримати точні результати та не потребують регулярного обслуговування. Проте інтерпретувати дані за допомогою них складніше. До того ж їх потрібно калібрувати відповідно до характеристик ґрунту.

Платформи дистанційного зондування. Це комплексний інструмент, який підходить для аналізу різних параметрів. Одна з таких платформ — EOSDA Crop Monitoring. Вона дозволяє вимірювати вміст вологи окремо в кореневій та поверхневій зонах. Отже, ви можете детально проаналізувати цей параметр в конкретному шарі. Також EOSDA Crop Monitoring підходить для оцінювання важливості вологості ґрунту для зростання конкретної культури згідно з даними вегетаційних індексів.

Використання Супутникових Даних Про Вологість Ґрунту Для Керування Полями

Управління вологістю ґрунту за допомогою супутникового моніторингу допомагає налагодити сільськогосподарські роботи на будь-якому етапі розвитку рослин.

Ступінь Вологості Ґрунту Визначає Оптимальний Час Висіву Культур

Оцінка вологості ґрунту поля має вирішальне значення для висіву сільськогосподарських культур. Оптимальний рівень залежить від типу культури, регіону та інших зовнішніх факторів. Наприклад, кукурудза та кава страждають від надлишку вологи, а рис, навпаки, краще зростає на заболочених ділянках. Якщо ви керуєте одним полем, розрахувати оптимальний вміст води доволі легко. Однак для великих сільськогосподарських кооперативів та компаній цей процес ускладнюється та дорожчає. EOSDA Crop Monitoring дозволяє уникнути великих витрат та оптимізувати роботу. Користувачі можуть додати всі свої поля в обліковий запис та відстежувати ступінь вологості ґрунту на кожному з них. До того ж вони можуть використовувати журнал полів для узгодження строків висіву рослин.

Прогнозування Та Моніторинг Посухи

Наслідком атмосферної посухи завжди є ґрунтова посуха. Вона проявляється у критичному зниженні кількості води через перегрівання та підвищення до токсичних рівнів концентрації ґрунтового розчину. Платформа EOSDA Crop Monitoring допомагає прогнозувати екстремально високі температури та посуху. Для цього користувачі можуть використовувати метеорологічний прогноз на 14 днів та історичні дані, які дозволяють проаналізувати тенденції посухи у конкретному регіоні в довгостроковій перспективі. Завдяки цій інформації можна ефективно спланувати зрошення зон ризику, аби підтримувати вологість ґрунту на оптимальному для зростання рослин рівні. Також ви можете використовувати аддон Weather Risk, щоб отримувати автоматичні сповіщення про критичні зміни температури.

Управління Зрошенням

Найважливіша функція EOSDA Crop Monitoring — визначення вмісту води у рослинах за допомогою вегетаційного індексу NDMI. Це дозволяє виявити зони затоплення або ділянки, на яких культури потребують поливу.

Своєчасне виявлення водного стресу допомагає мінімізувати втрату врожаю. В контексті великого сільськогосподарського виробництва ця функція може заощадити багато грошей за сезон. До того ж вона корисна для сільськогосподарських консультантів, адже дозволяє їм вчасно виявити проблему та повідомити про неї клієнтів.

Отже, моніторинг та прогнозування вологості ґрунту критично важливі для забезпечення оптимального розвитку рослин. Сучасні технології точного землеробства дозволяють автоматизувати процес та підвищити продуктивність культур. Платформа EOSDA Crop Monitoring надає ще більше можливостей. Наприклад, за допомогою спеціального інструмента ГІС, який можна інтегрувати з іншими продуктами через API, ви можете створити віртуальну карту цілого регіону. Зв’яжіться з нашим відділом продажів, щоб дізнатися детальніше про можливості нашого програмного забезпечення для ваших потреб. Наша R&D-команда знайде найкраще індивідуальне рішення саме для вас.