Estação automática de monitoramento de umidade do solo: como determinar a capacidade de campo para irrigação e avaliação de seca

A capacidade de campo é uma base fundamental para análise de umidade do solo, programação de irrigação e avaliação de secas. Sem um valor fiável da capacidade de campo, a avaliação da humidade relativa do solo e da seca pode tornar-se inconsistente entre locais.

Um método prático para usar uma estação automática de monitoramento de umidade do solo para determinar a capacidade de campo segue este fluxo de trabalho: selecione uma estação estável, sature o solo ao redor do sensor do tubo, evite a evaporação, registre dados horários e use o método de curvatura para determinar o valor de umidade de equilíbrio.

Método de medição e referência padrão

Os métodos comuns incluem medição de campo e medição de laboratório. Os métodos de campo incluem chuvas naturais e inundações. Os métodos laboratoriais incluem métodos de caixa de areia, Wilcox e membrana de pressão. Para estações automáticas de umidade do solo, o método referenciado é a determinação da capacidade de campo do solo NY/T 3678-2020 pelo método do instrumento de inundação de quadros.

Procedimento de campo usando uma estação automática

Seleção do local

Selecione um campo que represente a textura local do solo, as condições de cultivo e uma determinada escala de plantio. Evite posições em declives e cumes. O acesso à água deve ser conveniente porque o processo de inundação requer água suficiente.

Configuração da estrutura e do aterro

Construa um aterro quadrado ao redor da sonda do sensor do tubo. Uma configuração prática de campo utiliza um aterro de 2 m x 2 m, com cerca de 30 cm de altura e 30 cm de largura de fundo. Uma moldura de madeira é colocada na posição central do sensor para formar a área de teste, evitando danos ao cabo.

Inundação e Cobertura

Antes da irrigação, coloque grama seca, palha ou outro material na superfície para reduzir a perturbação da estrutura do solo. O volume de água estimado é de cerca de 1,4 m³ para solo arenoso e 1,8 m³ para solo argiloso ou argiloso. Após o alagamento, cobrir a área com palha e filme plástico para reduzir a evaporação e a intrusão de chuvas.

Coleta de dados e cálculo de curvatura

Mantenha a estação de monitoramento funcionando antes e depois da inundação. A coleta horária do sensor tubular de temperatura e umidade do solo fornece os dados necessários para o cálculo. Trace um gráfico da umidade do solo em função do tempo, calcule a curvatura e identifique o ponto onde a curvatura se torna quase horizontal. O valor de umidade correspondente é considerado como capacidade de campo.

Por que a capacidade de campo é importante no monitoramento de projetos

A capacidade de campo é o conteúdo relativamente estável de água do solo mantido após irrigação ou precipitação suficiente, drenagem e prevenção da evaporação. É importante para os indicadores de seca porque fornece um ponto de referência local para a interpretação dos dados de humidade do solo.

Para um integrador de sistemas, a capacidade de campo não é apenas um valor de laboratório. Afecta os limites de alarme, as decisões de irrigação e a possibilidade de comparar diferentes estações de monitorização.

Por que este método melhora o valor dos dados

Muitos projetos de umidade do solo param na exibição de valores percentuais. Os testes de capacidade de campo tornam esses valores mais significativos porque criam uma linha de base local da água no solo. Dois campos podem apresentar o mesmo conteúdo volumétrico de água, mas ter diferentes disponibilidades de água para as culturas se a sua textura e estrutura forem diferentes.

Para distritos de irrigação, a capacidade de campo suporta uma melhor definição de limites. Para monitoramento de secas, ajuda a converter a umidade bruta em indicadores de umidade relativa. Para estações de pesquisa, fornece um método documentado que pode ser repetido ou auditado.

Modelo de registro de campo

Como usar o resultado após a medição

Após a capacidade de campo ser determinada, o valor deve ser gravado no arquivo da estação e usado ao definir limites de alarme. Por exemplo, o aviso de irrigação, o aviso de seca e o cálculo da humidade relativa devem referir-se à linha de base da capacidade de campo local, em vez de um valor genérico copiado de outro tipo de solo. Isto é especialmente importante para distritos de irrigação, explorações agrícolas de sequeiro e redes de monitorização que incluem diversas texturas de solo.

O resultado também deve ser revisado quando a profundidade da raiz da cultura muda ou quando o sensor é movido. A capacidade de campo pertence ao perfil do solo e à condição de instalação, não apenas ao modelo do sensor. Caso a estação seja realocada, o valor anterior não deverá ser reutilizado sem verificação.

Como conectar a capacidade de campo com limites de irrigação

Após a determinação do valor da capacidade de campo, os limites de irrigação podem ser escritos como regras do projeto. Por exemplo, o operador pode definir uma faixa de aviso abaixo da faixa de umidade de trabalho da cultura e uma faixa superior após a irrigação. O valor exato deve ser definido por cultura, textura do solo e estágio de crescimento, mas a capacidade de campo fornece o ponto de referência para a construção dessas regras.

É por isso que uma estação de umidade do solo não deve ser aceita apenas verificando se os dados aparecem online. O proprietário deve confirmar se os dados podem apoiar decisões de irrigação, relatórios de seca e posterior comparação entre campos. Se o projecto incluir várias estações, cada tipo de solo representativo deverá ter a sua própria linha de base documentada.

Cenários de aplicação e valor de engenharia

Rede de monitoramento de secas

Desafio do local:Diferentes estações exigem linhas de base locais comparáveis.

Plano de integração do sistema:Determine a capacidade de campo para tipos de solo representativos e aplique-a aos limites da estação.

Valor do usuário:Os indicadores de seca tornam-se mais consistentes e defensáveis.

Gestão do distrito de irrigação

Desafio do local:As decisões de irrigação exigem valores de referência de água no solo.

Plano de integração do sistema:Use dados de estação automática para definir a capacidade de campo local e a resposta da zona raiz.

Valor do usuário:A programação da irrigação pode ser baseada no comportamento medido do solo.

Fazenda de pesquisa e demonstração

Desafio do local:A amostragem manual não pode fornecer tempo suficiente detalhe.

Plano de integração do sistema:Use registros automáticos por hora durante drenagem e redistribuição.

Valor do usuário:Os pesquisadores podem identificar o equilíbrio com mais clareza.

Aceitação da Estação de Umidade do Solo de Longo Prazo

Desafio do local:Uma estação pode estar on-line, mas não calibrada para o solo local.

Plano de integração do sistema:Inclui teste de capacidade de campo e calibração do sensor na aceitação.

Valor do usuário:O projeto fornece interpretação de umidade utilizável, não apenas dados on-line.

Causas comuns de resultados de capacidade de campo não confiáveis ​​

• Teste logo após a instalação do sensor, antes que o solo ao redor da sonda se estabilize.

• Usando um local que não representa a textura do solo da fazenda.

• Danificar o cabo do sensor ou perturbar o solo de teste durante a configuração da estrutura.

• Permitir evaporação ou intrusão de chuva durante a redistribuição.

• Dados ausentes durante o período em que a curva de umidade se aproxima do equilíbrio.

Resultados do projeto para empreiteiros

Um produto completo deve incluir o ID da estação, profundidade de instalação, fotos de campo, registro de inundação, dados brutos por hora, curva de umidade, resultado do cálculo de curvatura e valor final da capacidade de campo. Isso transforma a medição em um documento de projeto rastreável que pode ser revisado posteriormente pelo proprietário ou por um consultor técnico.

Guia de seleção

• Use estações estáveis ​​com longo tempo de instalação para reduzir a perturbação do solo.

• Prefira sensores de tubo onde dados de perfil de múltiplas profundidades são necessários.

• Confirme o intervalo de exportação de dados e os carimbos de data/hora antes do teste de inundação.

• Evite medições durante o período de congelamento do solo.

• Planeje pelo menos um experimento de calibração para sensores de tubo.

Notas de integração do sistema

A estação deve manter comunicação durante todo o teste. Se a rede estiver instável, o armazenamento local deverá ser ativado. Profundidade do sensor, bloco de campo, tipo de solo, volume de irrigação e tempo de cobertura deverão ser registrados na ficha do projeto. Q1: Qual é a capacidade de campo no monitoramento do solo?

A: A capacidade de campo é o conteúdo estável de água no solo após umedecimento suficiente, drenagem e prevenção de evaporação.

P2: Por que a capacidade de campo é importante para irrigação?

R: Fornece uma referência local para limites de irrigação em vez de depender de uma porcentagem genérica de umidade.

Q3: Qual método é referenciado para testes de campo?

A: NY/T 3678-2020 é referenciado para determinação da capacidade de campo do solo pelo método do instrumento de inundação de estrutura.

Q4: Por que usar uma estação automática de umidade do solo?

R: Os dados horários da estação fornecem uma curva de umidade-tempo que é mais fácil de analisar do que leituras manuais dispersas.

Q5: Qual configuração de campo é usada ao redor do sensor?

R: Um aterro quadrado ao redor da sonda do sensor do tubo protege a área de teste e evita a perda de água.

Q6: Qual a quantidade de água de irrigação normalmente estimada?

R: Uma estimativa prática é de cerca de 1,4 m3 para solo arenoso e 1,8 m3 para solo argiloso ou argiloso, ajustada no local.

Q7: Como o valor final é selecionado?

A: O método da curvatura identifica o ponto onde a curva de umidade do solo se aproxima do equilíbrio após a drenagem.

Q8: O que pode tornar o resultado não confiável?

R: Distúrbios recentes na instalação, má seleção do local, danos nos cabos, evaporação, intrusão de chuva ou falta de dados horários podem reduzir a confiabilidade.

P9: Quais resultados os empreiteiros devem fornecer?

A: Fornece ID da estação, profundidade do sensor, fotos de campo, registro de inundação, dados brutos, análise de curva e valor final da capacidade de campo.

Q10: Quando o valor deve ser testado novamente?

A: Teste novamente quando o sensor for movido, as condições do solo mudarem significativamente ou a estação de monitoramento for reconstruída.

Resumo

A medição da capacidade de campo transforma uma estação automática de umidade do solo, de um dispositivo de exibição de dados, em uma ferramenta de decisão sobre água no solo. Um método de inundação controlada, dados horários e documentação cuidadosa ajudam os compradores a construir sistemas de irrigação e avaliação de secas mais confiáveis.