محطة مراقبة رطوبة التربة الأوتوماتيكية: كيفية تحديد السعة الحقلية للري وتقييم الجفاف

تعد القدرة الميدانية بمثابة خط الأساس الرئيسي لتحليل رطوبة التربة وجدولة الري وتقييم الجفاف. وبدون قيمة موثوقة للسعة الميدانية، يمكن أن يصبح تقييم رطوبة التربة والجفاف النسبي غير متسق عبر المواقع.

تتبع هذه الطريقة العملية لاستخدام محطة مراقبة رطوبة التربة التلقائية لتحديد سعة الحقل: اختر محطة مستقرة، تشبع التربة حول حساس الأنبوب، منع التبخر، تسجيل البيانات الساعية واستخدام طريقة الانحناء لتحديد قيمة الرطوبة المتوازنة.

طريقة القياس والمرجع القياسي

تشمل الطرق الشائعة القياس الميداني والقياس المخبري. تشمل طرق الحقول هطول الأمطار الطبيعية وفيضانات الإطار. تشمل طرق المختبر صناديق الرمل، وطريقة ويلكوكس، وطرق الغشاء الضغطي. بالنسبة لمحطات رطوبة التربة الأوتوماتيكية، الطريقة المشار إليها هي NY/T 3678-2020 تحديد سعة حقل التربة باستخدام طريقة جهاز فيضان الإطار.

إجراء ميداني باستخدام محطة أوتوماتيكية

اختيار الموقع

اختر حقلا يمثل نسيج التربة المحلي، وظروف زراعة المحاصيل، ومقياس زراعة معين. تجنب مواقع الانحدار والحلوات. يجب أن يكون الوصول إلى المياه مريحا لأن عملية الفيضانات تتطلب كمية كافية من الماء.

إعداد الإطار والسد

ابن منحدرا مربعا حول مسبار مستشعر الأنبوب. يستخدم إعداد الحقل العملي سدرا بحجم 2 متر × 2 متر، ارتفاعه حوالي 30cmوعرض قاع بحوالي 30cm. يتم وضع إطار خشبي في موقع المستشعر المركزي لتشكيل منطقة الاختبار مع تجنب تلف الكابلات.

الفيضانات والتغطية

قبل الري، ضع العشب الجاف أو القش أو المواد الأخرى على السطح لتقليل اضطراب بنية التربة. حجم المياه المقدر حوالي 1.4 متر مكعب للتربة الرملية و1.8 متر مكعب للتربة الطينية أو الطينية. بعد الفيضانات، غط المنطقة بقش وطبقة بلاستيكية لتقليل التبخر وتسرب الأمطار.

جمع البيانات وحساب الانحناء

حافظ على تشغيل محطة المراقبة قبل وبعد الفيضانات. يوفر الجمع كل ساعة من حساس حرارة التربة والرطوبة في الأنبوب البيانات اللازمة للحساب. ارسم رطوبة التربة مقابل الوقت، وحساب الانحناء وحدد النقطة التي يصبح فيها الانحناء شبه أفقي. يتم اعتبار قيمة الرطوبة المقابلة كسعة الحقل.

لماذا السعة الميدانية مهمة في مشاريع المراقبة

سعة الحقل هي محتوى مياه التربة المستقر نسبيا الذي يحافظ عليه بعد الري أو الهطول الكافي، والتصريف، ومنع التبخر. يعد مهما لمؤشرات الجفاف لأنه يوفر نقطة مرجعية محلية لتفسير بيانات رطوبة التربة.

بالنسبة لمدمج الأنظمة، فإن سعة المجال ليست مجرد قيمة مختبرية. يؤثر ذلك على عتبات الإنذار، وقرارات الري، وما إذا كان يمكن مقارنة محطات المراقبة المختلفة.

لماذا تحسن هذه الطريقة قيمة البيانات

تتوقف العديد من مشاريع رطوبة التربة عند عرض القيم النسبية. اختبار السعة الميدانية يجعل هذه القيم أكثر معنى لأنه يخلق خط أساس محلي للتربة والمياه المحلية. قد يظهر حقلان نفس محتوى الماء الحجمي لكن يتوافر فيه ماء محصول مختلف إذا اختلفت ملمسهما وبنيتهما.

بالنسبة لمناطق الري، تدعم سعة الحقول تحديد عتبة أفضل. لمراقبة الجفاف، يساعد في تحويل الرطوبة الخام إلى مؤشرات رطوبة نسبية. بالنسبة لمحطات البحث، يوفر طريقة موثقة يمكن تكرارها أو تدقيقها.

قالب سجل الملعب

كيفية استخدام النتيجة بعد القياس

بعد تحديد سعة الميدان، يجب كتابة القيمة في ملف المحطة واستخدامها عند تحديد عتبات الإنذار. على سبيل المثال، يجب أن تشير تحذير الري، وتحذير الجفاف، وحساب الرطوبة النسبية إلى خط الأساس المحلي لسعة الحقل بدلا من قيمة عامة منسوخة من نوع تربة آخر. وهذا مهم بشكل خاص لمناطق الري والمزارع الجافة وشبكات المراقبة التي تشمل عدة نسيج للتربة.

يجب أيضا مراجعة النتيجة عند تغير عمق جذور المحصول أو عند تحريك الحساس. تعتمد سعة الحقل على ملف التربة وحالة التركيب، وليس فقط إلى نموذج المستشعر. إذا تم نقل المحطة، فلا ينبغي إعادة استخدام القيمة السابقة دون تحقق.

كيفية ربط سعة الحقل بعتبات الري

بعد تحديد قيمة سعة الحقل، يمكن كتابة عتبات الري كقواعد للمشروع. على سبيل المثال، قد يحدد المشغل شريط تحذير أسفل نطاق رطوبة المحصول العاملة ونطاقا عليا بعد الري. يجب تحديد القيمة الدقيقة حسب المحصول، وملمس التربة، ومرحلة النمو، لكن سعة الحقل توفر نقطة مرجعية لبناء تلك القواعد.

لهذا السبب لا ينبغي قبول محطة رطوبة التربة فقط من خلال التحقق مما إذا كانت البيانات تظهر على الإنترنت. يجب على المالك تأكيد ما إذا كانت البيانات تدعم قرارات الري، وتقارير الجفاف، والمقارنة لاحقا بين الحقول. إذا كان المشروع يشمل عدة محطات، يجب أن يكون لكل نوع تربة ممثل خط أساس موثق خاص به.

سيناريوهات التطبيق والقيمة الهندسية

شبكة مراقبة الجفاف

تحدي الموقع: تتطلب المحطات المختلفة خطوط أساس محلية مماثلة.

خطة تكامل النظام: حدد سعة الحقل لأنواع التربة الممثلة وطبقها على عتبات المحطات.

قيمة المستخدم: تصبح مؤشرات الجفاف أكثر اتساقا وقابلية للدفاع.

إدارة منطقة الري

تحدي الموقع: تتطلب قرارات الري قيم مرجعية لمياه التربة.

خطة تكامل النظام: استخدم بيانات المحطة التلقائية لتحديد سعة الحقل المحلية واستجابة منطقة الجذر.

قيمة المستخدم: يمكن جدولة المياه بناء على سلوك التربة المقاس.

مزرعة البحث والعرض

تحدي الموقع: لا يمكن للأخذ يدوي العينات أن يوفر تفاصيل زمنية كافية.

خطة تكامل النظام: استخدم السجلات التلقائية بالساعة أثناء التصريف وإعادة التوزيع.

قيمة المستخدم: يمكن للباحثين تحديد التوازن بشكل أوضح.

قبول محطة رطوبة التربة على المدى الطويل

تحدي الموقع: قد تكون المحطة متصلة بالإنترنت لكنها غير معايرة على التربة المحلية.

خطة تكامل النظام: يشمل اختبار سعة الميدان ومعايرة المستشعرات في مرحلة القبول.

قيمة المستخدم: يقدم المشروع تفسيرا قابلا للاستخدام للرطوبة، وليس فقط البيانات الإلكترونية.

الأسباب الشائعة لنتائج سعة الحقل غير الموثوقة

• الاختبار مبكرا جدا بعد تركيب الحساسات، قبل أن تستقر التربة حول المجس.

• استخدام موقع لا يمثل نسيج تربة المزرعة.

• إتلاف كابل المستشعر أو إزعاج التربة التجريبية أثناء إعداد الإطار.

• مما يسمح بالتبخر أو تسرب الأمطار أثناء إعادة التوزيع.

• البيانات المفقودة خلال الفترة التي يقترب فيها منحنى الرطوبة من التوازن.

مخرجات المشاريع للمقاولين

يجب أن يتضمن التسليم الكامل معرف المحطة، عمق التركيب، صور الميدان، سجل الفيضانات، البيانات الخام الساعية، منحنى الرطوبة، نتيجة حساب الانحناء والقيمة النهائية لسعة الحقل. يحول هذا القياس إلى وثيقة مشروع قابلة للتتبع يمكن مراجعتها لاحقا من قبل المالك أو مستشار تقني.

دليل الاختيار

• استخدم محطات مستقرة ذات وقت تركيب طويل لتقليل اضطراب التربة.

• أفضل أجهزة الاستشعار الأنبوبية حيث تتطلب بيانات ملفات تعريف متعددة الأعماق.

• تأكد من فترة تصدير البيانات والطوابع الزمنية قبل اختبار الفيضان.

• تجنب القياس أثناء فترة تجميد التربة.

• خطط لتجربة معايرة واحدة على الأقل لحساسات الأنابيب.

ملاحظات تكامل النظام

يجب على المحطة الحفاظ على التواصل طوال فترة الاختبار. إذا كانت الشبكة غير مستقرة، يجب تفعيل التخزين المحلي. يجب تسجيل عمق المستشعر، كتلة الحقل، نوع التربة، حجم الري ووقت التغطية في ملف المشروع.

الأسئلة الشائعة حول قرارات المشروع

س1: ما هي سعة الحقل في مراقبة التربة؟

ج: سعة الحقل هي محتوى ماء التربة المستقر بعد منع الترطيب والتصريف والتبخر بشكل كاف.

س2: لماذا تعتبر سعة الحقل مهمة للري؟

ج: يوفر مرجعا محليا لعتبات الري بدلا من الاعتماد على نسبة رطوبة عامة.

س3: أي طريقة يتم الرجوع إليها للاختبار الميداني؟

ج: يتم الرجوع إلى NY/T 3678-2020 لتحديد سعة حقل التربة باستخدام طريقة أداة فيضان الإطار.

س4: لماذا تستخدم محطة ترطيب التربة الأوتوماتيكية؟

ج: توفر بيانات المحطة كل ساعة منحنى زمن الرطوبة أسهل في التحليل من القراءات اليدوية المتناثرة.

س5: ما هو إعداد الحقل المستخدم حول الحساس؟

ج: يوجد منحدر مربع حول مسبار الأنبوب يحمي منطقة الاختبار ويمنع فقدان الماء.

س6: ما مقدار مياه الري التي تقدر عادة؟

ج: التقدير العملي هو حوالي 1.4 متر مكعب للتربة الرملية و1.8 متر مكعب للتربة الرملية أو الطينية، بعد تعديلها في الموقع.

س7: كيف يتم اختيار القيمة النهائية؟

ج: تحدد طريقة الانحناء النقطة التي يقترب فيها منحنى رطوبة التربة من التوازن بعد التصريف.

س8: ما الذي قد يجعل النتيجة غير موثوقة؟

ج: الاضطرابات الأخيرة في التركيب، اختيار الموقع السيئ، تلف الكابلات، التبخر، تسرب الأمطار، أو البيانات المفقودة كل ساعة يمكن أن تقلل من الموثوقية.

س9: ما هي النتائج التي يجب أن يقدمها المقاولون؟

ج: توفير معرف المحطة، عمق المستشعرات، صور الحقل، سجل الفيضانات، البيانات الخام، تحليل المنحنيات والقيمة النهائية لسعة الحقل.

س10: متى يجب إعادة اختبار القيمة؟

ج: إعادة الاختبار عند تحريك المستشعر، أو تتغير ظروف التربة بشكل كبير، أو إعادة بناء محطة المراقبة.

الملخص

يحول قياس سعة الحقل محطة رطوبة التربة الأوتوماتيكية من جهاز عرض بيانات إلى أداة اتخاذ قرار للتربة-المياه. تساعد طريقة الفيضانات المسيطر عليها، والبيانات الساعية، والتوثيق الدقيق المشترين على بناء أنظمة أكثر موثوقية للري وتقييم الجفاف.