Automatische Bodenfeuchtigkeitsüberwachungsstation: So ermitteln Sie die Feldkapazität für Bewässerung und Dürrebewertung

Die Feldkapazität ist eine wichtige Grundlage für die Analyse der Bodenfeuchtigkeit, die Bewässerungsplanung und die Beurteilung von Dürren. Ohne einen zuverlässigen Feldkapazitätswert kann die Bewertung der relativen Bodenfeuchtigkeit und Dürre standortübergreifend inkonsistent werden.

Eine praktische Methode zur Verwendung einer automatischen Bodenfeuchtigkeitsüberwachungsstation zur Bestimmung der Feldkapazität folgt diesem Arbeitsablauf: Wählen Sie eine stabile Station, sättigen Sie den Boden um den Rohrsensor herum, verhindern Sie Verdunstung, zeichnen Sie stündliche Daten auf und verwenden Sie die Krümmungsmethode, um den Gleichgewichtsfeuchtigkeitswert zu bestimmen.

Messmethode und Standardreferenz

Zu den gängigen Methoden gehören Feldmessungen und Labormessungen. Feldmethoden umfassen natürlichen Niederschlag und Rahmenüberflutung. Zu den Labormethoden gehören Sandkasten-, Wilcox- und Druckmembranmethoden. Bei automatischen Bodenfeuchtigkeitsstationen wird als Methode die Bestimmung der Bodenfeldkapazität nach NY/T 3678-2020 mittels Frame-Flooding-Instrumentenmethode herangezogen.

Feldverfahren mit einer automatischen Station

Wählen Sie ein Feld aus, das die lokale Bodenbeschaffenheit, die Anbaubedingungen der Pflanzen und einen bestimmten Pflanzmaßstab repräsentiert. Vermeiden Sie Hang- und Gratlagen. Der Wasserzugang sollte bequem sein, da für den Überflutungsprozess ausreichend Wasser benötigt wird.

Aufbau des Rahmens und der Böschung

Bauen Sie eine quadratische Böschung um die Rohrsensorsonde. Bei einem praktischen Feldaufbau wird eine 2 m x 2 m große Böschung mit einer Höhe von etwa 30 cm und einer Bodenbreite von 30 cm verwendet. An der zentralen Sensorposition wird ein Holzrahmen platziert, um den Testbereich zu bilden und gleichzeitig Kabelschäden zu vermeiden.

Überschwemmung und Abdeckung

Legen Sie vor der Bewässerung trockenes Gras, Stroh oder anderes Material auf die Oberfläche, um Störungen der Bodenstruktur zu reduzieren. Das geschätzte Wasservolumen beträgt etwa 1,4 m³ für sandigen Boden und 1,8 m³ für Lehm oder Ton. Decken Sie den Bereich nach einer Überschwemmung mit Stroh und Plastikfolie ab, um Verdunstung und das Eindringen von Regen zu verhindern.

Datenerfassung und Krümmungsberechnung

Halten Sie die Überwachungsstation vor und nach Überschwemmungen in Betrieb. Die stündliche Erfassung des Bodentemperatur- und Feuchtigkeitssensors im Rohr liefert die für die Berechnung erforderlichen Daten. Stellen Sie die Bodenfeuchtigkeit im Verhältnis zur Zeit dar, berechnen Sie die Krümmung und identifizieren Sie den Punkt, an dem die Krümmung nahezu horizontal wird. Als Feldkapazität wird der entsprechende Feuchtewert übernommen.

Warum Feldkapazität bei Überwachungsprojekten wichtig ist

Die Feldkapazität ist der relativ stabile Bodenwassergehalt, der nach ausreichender Bewässerung oder Niederschlag, Entwässerung und Verhinderung der Verdunstung erhalten bleibt. Es ist wichtig für Dürreindikatoren, da es einen lokalen Bezugspunkt für die Interpretation von Bodenfeuchtigkeitsdaten bietet.

Für einen Systemintegrator ist die Feldkapazität nicht nur ein Laborwert. Es beeinflusst Alarmschwellen, Bewässerungsentscheidungen und ob verschiedene Überwachungsstationen verglichen werden können.

Warum diese Methode den Datenwert verbessert

Viele Bodenfeuchtigkeitsprojekte beschränken sich auf die Anzeige von Prozentwerten. Durch Feldkapazitätstests werden diese Werte aussagekräftiger, da sie eine lokale Boden-Wasser-Basislinie erstellen. Zwei Felder können den gleichen volumetrischen Wassergehalt aufweisen, aber eine unterschiedliche Wasserverfügbarkeit für die Ernte aufweisen, wenn ihre Beschaffenheit und Struktur unterschiedlich sind.

Für Bewässerungsbezirke unterstützt die Feldkapazität eine bessere Schwellenwerteinstellung. Bei der Dürreüberwachung hilft es, Rohfeuchtigkeit in relative Feuchtigkeitsindikatoren umzuwandeln. Für Forschungsstationen stellt es eine dokumentierte Methode bereit, die wiederholt oder überprüft werden kann.

Felddatensatzvorlage

Nachdem die Feldkapazität bestimmt wurde, sollte der Wert in die Stationsdatei geschrieben und beim Festlegen von Alarmschwellen verwendet werden. Beispielsweise sollten sich Bewässerungswarnungen, Dürrewarnungen und die Berechnung der relativen Feuchtigkeit auf die Basislinie der lokalen Feldkapazität beziehen und nicht auf einen generischen Wert, der von einem anderen Bodentyp kopiert wird. Dies ist besonders wichtig für Bewässerungsgebiete, Trockenlandfarmen und Überwachungsnetzwerke, die mehrere Bodentexturen umfassen.

Das Ergebnis sollte auch überprüft werden, wenn sich die Wurzeltiefe des Ernteguts ändert oder wenn der Sensor bewegt wird. Die Feldkapazität hängt von einem Bodenprofil und Installationszustand ab, nicht nur von einem Sensormodell. Bei einem Standortwechsel sollte der bisherige Wert nicht ungeprüft wiederverwendet werden.

So verbinden Sie die Feldkapazität mit Bewässerungsschwellenwerten

Nachdem der Feldkapazitätswert ermittelt wurde, können Bewässerungsschwellenwerte als Projektregeln geschrieben werden. Der Bediener kann beispielsweise einen Warnbereich unterhalb des Arbeitsfeuchtigkeitsbereichs der Kulturpflanze und einen oberen Bereich nach der Bewässerung definieren. Der genaue Wert sollte je nach Ernte, Bodenbeschaffenheit und Wachstumsstadium festgelegt werden, aber die Feldkapazität bildet den Bezugspunkt für die Erstellung dieser Regeln.

Aus diesem Grund sollte eine Bodenfeuchtigkeitsstation nicht akzeptiert werden, indem nur überprüft wird, ob Daten online angezeigt werden. Der Eigentümer sollte bestätigen, ob die Daten Bewässerungsentscheidungen, Dürreberichte und spätere Vergleiche zwischen Feldern unterstützen können. Wenn das Projekt mehrere Stationen umfasst, sollte jeder repräsentative Bodentyp über eine eigene dokumentierte Basislinie verfügen.

Anwendungsszenarien und technischer Wert

Dürreüberwachungsnetzwerk

Standortherausforderung:Verschiedene Stationen erfordern vergleichbare lokale Basislinien.

Systemintegrationsplan:Bestimmen Sie die Feldkapazität für repräsentative Bodentypen und wenden Sie sie auf Stationsschwellenwerte an.

Benutzerwert:Dürreindikatoren werden konsistenter und vertretbarer.

Bewässerungsbezirksmanagement

Standortherausforderung:Bewässerungsentscheidungen erfordern Bodenwasser-Referenzwerte.

Systemintegrationsplan:Verwenden Sie automatische Stationsdaten, um die lokale Feldkapazität und die Wurzelzonenreaktion zu definieren.

Benutzerwert:Die Wasserplanung kann auf dem gemessenen Bodenverhalten basieren.

Forschungs- und Demonstrationsfarm

Systemintegrationsplan:Verwenden Sie stündliche automatische Aufzeichnungen während der Entwässerung und Umverteilung.

Benutzerwert:Forscher können das Gleichgewicht klarer erkennen.

Langzeit-Bodenfeuchtestationsabnahme

Standortherausforderung:Eine Station ist möglicherweise online, aber nicht auf den lokalen Boden kalibriert.

Systemintegrationsplan:Beziehen Sie den Feldkapazitätstest und die Sensorkalibrierung in die Abnahme ein.

Benutzerwert:Das Projekt liefert eine nutzbare Feuchtigkeitsinterpretation, nicht nur Online-Daten.

Häufige Ursachen für unzuverlässige Feldkapazitätsergebnisse

• Test zu früh nach der Sensorinstallation, bevor sich der Boden um die Sonde herum stabilisiert.

• Verwendung eines Standorts, der nicht die Textur des landwirtschaftlichen Bodens darstellt.

• Beschädigung des Sensorkabels oder Störung des Testbodens während der Rahmeneinrichtung.

• Erlaubt Verdunstung oder Eindringen von Niederschlag während der Umverteilung.

• Fehlende Daten während des Zeitraums, in dem sich die Feuchtigkeitskurve dem Gleichgewicht nähert.

Projektergebnisse für Auftragnehmer

Eine vollständige Lieferung sollte die Stations-ID, die Installationstiefe, Feldfotos, Überschwemmungsaufzeichnungen, stündliche Rohdaten, Feuchtigkeitskurve, das Ergebnis der Krümmungsberechnung und den endgültigen Feldkapazitätswert umfassen. Dadurch wird aus der Messung ein nachvollziehbares Projektdokument, das später vom Eigentümer oder einem technischen Berater überprüft werden kann.

Auswahlhilfe

• Verwenden Sie stabile Stationen mit langer Installationszeit, um Bodenstörungen zu reduzieren.

• Bevorzugen Sie Rohrsensoren, wenn Profildaten mit mehreren Tiefen erforderlich sind.

• Bestätigen Sie das Datenexportintervall und die Zeitstempel vor dem Überflutungstest.

• Vermeiden Sie Messungen während der Zeit des Bodengefrierens.

• Planen Sie mindestens einen Kalibrierversuch für Rohrsensoren.

Hinweise zur Systemintegration

Die Station muss während des gesamten Tests die Kommunikation aufrechterhalten. Wenn das Netzwerk instabil ist, sollte der lokale Speicher aktiviert werden. Sensortiefe, Feldblock, Bodentyp, Bewässerungsvolumen und Bedeckungszeit sollten in der Projektdatei aufgezeichnet werden.

Häufig gestellte Fragen zur Projektentscheidung

A: Die Feldkapazität ist der stabile Bodenwassergehalt nach ausreichender Benetzung, Entwässerung und Verhinderung der Verdunstung.

F2: Warum ist die Feldkapazität für die Bewässerung wichtig?

A: Es bietet eine lokale Referenz für Bewässerungsschwellenwerte, anstatt sich auf einen generischen Feuchtigkeitsprozentsatz zu verlassen.

F3: Welche Methode wird für Feldtests herangezogen?

A: NY/T 3678-2020 wird für die Bestimmung der Bodenfeldkapazität mit der Frame-Flooding-Instrumentenmethode herangezogen.

F4: Warum eine automatische Bodenfeuchtigkeitsstation verwenden?

A: Stündliche Stationsdaten liefern eine Feuchtigkeits-Zeit-Kurve, die einfacher zu analysieren ist als vereinzelte manuelle Messwerte.

F5: Welche Feldkonfiguration wird rund um den Sensor verwendet?

A: Eine quadratische Böschung um die Rohrsensorsonde schützt den Testbereich und verhindert Wasserverlust.

F6: Wie viel Bewässerungswasser wird normalerweise geschätzt?

A: Eine praktische Schätzung liegt bei etwa 1,4 m3 für sandigen Boden und 1,8 m3 für Lehm oder Ton, angepasst vor Ort.

F7: Wie wird der Endwert ausgewählt?

A: Die Krümmungsmethode identifiziert den Punkt, an dem sich die Bodenfeuchtigkeitskurve nach der Entwässerung dem Gleichgewicht nähert.

F8: Was kann das Ergebnis unzuverlässig machen?

A: Jüngste Installationsstörungen, schlechte Standortwahl, Kabelschäden, Verdunstung, eindringender Niederschlag oder fehlende stündliche Daten können die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

F9: Welche Leistungen sollten Auftragnehmer erbringen?

A: Geben Sie Stations-ID, Sensortiefe, Feldfotos, Überschwemmungsaufzeichnung, Rohdaten, Kurvenanalyse und endgültigen Feldkapazitätswert an.

F10: Wann sollte der Wert erneut getestet werden?

A: Erneut testen, wenn der Sensor bewegt wird, sich die Bodenbedingungen erheblich ändern oder die Überwachungsstation umgebaut wird.

Zusammenfassung

Feldkapazitätsmessung verwandelt eine automatische Bodenfeuchtigkeitsstation von einem Datenanzeigegerät in ein Boden-Wasser-Entscheidungstool. Eine kontrollierte Überschwemmungsmethode, stündliche Daten und eine sorgfältige Dokumentation helfen Käufern beim Aufbau zuverlässigerer Bewässerungs- und Dürrebewertungssysteme.