Управління зрошенням агрокультур на основі використання тензіометричних онлайн-станцій моніторингу вологості ґрунту
27.07.2019

Ефективність зрошування агрокультур великою мірою залежить від правильного визначення дати та норми кожного поливу, що створює найкращі умови для отримання високої врожайності та якості продуктів рослинництва. У практиці зрошуваного землеробства це робиться, як правило, з використанням даних динаміки фактичних вологозапасів ґрунту.

Сьогодні відслідковувати цю динаміку допомагають сучасні тензіометричні онлайн-станції моніторингу вологості ґрунту. Щоб оцінити рухливість ґрунтової вологи та її доступність рослинам, недостатньо відомостей про кількість води у ґрунті. Необхідно також характеризувати енергетичний стан ґрунтової вологи. Саме таке оцінювання дає уяву про величину сили, що утримує та рухає воду у ґрунті і яку коренева система рослин застосовує, щоб вилучити воду з ґрунту для живлення.

Інтенсивність усмоктування нею вологи з ґрунту і є інтегрованим показником впливу усіх факторів на рослину: вітру, сумарного випаровування, фотосинтезу, сонячного випромінювання, температури повітря тощо. Сила усмоктування, вологоутримувальна або тензіометричний тиск (розрідження) ґрунту вимірюється в польових умовах тензіометрами – вологомірами ґрунту. Залежності між величиною тензіометричного тиску і вологістю ґрунту різняться за гранулометричним складом ґрунту.

Інноваційність тензіометричної онлайн-станції моніторингу вологості ґрунту (далі – тензіостанція) полягає у тому, що фермери вже сьогодні через ПК, телефон або планшет із будь-якої точки планети можуть керувати зрошенням агрокультур у полі, саду або теплиці. При цьому вони орієнтуються на оперативні, точні та достовірні дані щодо вологоутримувальної сили ґрунту. Програмне забезпечення тензіостанції розраховує оптимальні дату та норму кожного чергового поливу. Управління зрошенням відбувається через автоматичне сповіщення іригаторів і агрономів про досягнення заданих рівнів передполивної вологості ґрунту в режимі онлайн, за допомогою SMS повідомлень, що прискорює прийняття рішення, коли і скільки води треба вилити на кожну ділянку, або ж у автоматизованому режимі через виконавчі пристрої зі встановленням часу поливу.

Такі станції застосовують для контролю вологозапасів на зрошуваних землях із різним ґрунтовим покривом: від субстрату, піщаного і супіщаного до суглинкового, незалежно від глибини залягання ґрунтових вод, способу та техніки поливу, а також виду агрокультур, зокрема, у вегетаційний період їхнього вирощування. Вони працюють без вихідних і перерв. Сучасна тензіометрична онлайн-станція моніторингу вологості ґрунту складається із автономного універсального контролера збору та передачі даних на інтернет-платформу й електронних тензіометричних датчиків (далі – тензіодатчики). Варто зазначити, що функціональність контролера дозволяє підключити також і метеосенсори. Тоді така станція виконує роль сучасної онлайн-метеостанції.

Загальна кількість датчиків може досягати 12 на один контролер. Кожен датчик приєднується кабелем довжиною до 10 м. Реєстраційні радіомодулі з тензіодатчиками дають можливість передавати дані на відстань до 3 км і є економічно виправданими при кількості ділянок спостереження більше чотирьох. Кожний радіомодуль підтримує до 4 тензіодатчиками. Дані тензіодатчиків через радіомодулі передаються до центрального контролера або на метеостанцію, звідки вже надсилаються на сервер через GPRS або WiFi.

Програмне забезпечення сучасної тензіостанції дозволяє фермеру у будь-який час доби моніторити ситуацію на ділянці зрошення і контролювати формування оптимальної зони зволоження на різних глибинах під час поливу посівів і насаджень, а також процес споживання вологи і поживних речовин ґрунту рослинами після поливу. Завдяки метеопрогнозу онлайн-метеостанції на найближчі 5 днів існує можливість враховувати погодні умови. Окрім того, передбачений перегляд історії за останні три роки.

Тензіодатчик зазвичай складається з мікропористого керамічного зонду та вимірювачів тиску: основного (аналогового перетворювача) і допоміжного (механічного вакуумметра), водної камери та кульового крану. Складники тензіодатчика з’єднані між собою герметично. Прилад вертикально встановлюють у ґрунт, заповнюють прокип’яченою охолодженою дистильованою водою через кульовий кран, закривають і підключають до універсального контролера або радіомодуля. Через добу прилад буде передавати дійсну вологоутримувальну силу ґрунту.

Принцип методу тензіометра полягає у встановленні гідравлічної рівноваги між ґрунтовою водою і вільною від впливу силових полів ґрунту водою, яка знаходиться у водній камері тензіометра, що контактує з ґрунтовою водою через систему мікропор керамічного зонду. Потенціал (і еквівалентний йому тиск) води у водній камері відомий. Якщо потенціал ґрунтової вологи вище, вона перетікає у водну камеру з вільною водою, і навпаки. Під час поливу волога з ґрунту надходить до тензіометра, розрідження зменшується – потенціал води падає, а від’ємне значення його зростає. Зі зменшенням вмісту вологи у ґрунті через сумарне вологоспоживання рослинами розрідження збільшується. Інтервал тиску роботи тензіометра становить від 0 до -75-80 кПа, що відповідає від ПВ до 65-70 % НВ (ПВ – повна вологоємкість ґрунту; НВ – найменша (гранично польова) вологоємкість ґрунту). Для більшості агрокультур діапазон оптимальної  вологості ґрунту – область найбільш рухливої та доступної вологи становить від -5 до -25-35 кПа.

Зазвичай польова тензіостанція онлайн – точка контролю вологості ґрунту агрокультури – складається із контролера і 2-3 тензіодатчиків різної довжини для встановлення на відповідні глибини ґрунту. Їхня кількість і глибина встановлення в кожній точці залежать від потужності кореневої системи рослин, способу поливу, організації зрошування на ділянці. Тензіодатчики встановлюють у репрезентативних місцях поля, саду або окремої ділянки зрошення. Місця встановлення обирають з урахуванням однорідності ґрунтового покриву та заданої точності отримання інформації щодо вологості ґрунту.

В Україні тензіометричні онлайн-станції моніторингу вологості ґрунту виготовляють дві компанії-партнери – «Акватек» і «Ай Ті–Лінкс Сервіс». Базова тензіостанція онлайн із чотирма електронними тензіометричними датчиками вологості ґрунту коштує близько 580 дол. США, що у 3-4 рази дешевше закордонних аналогів. Водночас вона не поступається надійністю і динамічністю. До того ж українські спеціалісти консультують агровиробників щодо типу обладнання і його кількості, допомагають визначати найкращі місця встановлення тензіостанцій, налаштовують, проводять навчання персоналу з експлуатації обладнання безпосередньо на зрошуваній ділянці, забезпечують гарантійне та сервісне обслуговування. У партнерстві з науково-дослідними установами досліджують водно-фізичні властивості ґрунту ділянки зрошення: щільність складення, вологість в’янення, ПВ, НВ, гранулометричний склад тощо, встановлюють залежність тензіометричного тиску ґрунту від його вологості у відсотках від НВ.

Тензіометричні онлайн-станції моніторингу вологості ґрунту широко застосовують у сільському господарстві, розсадниках і теплицях, ландшафтному і міському зрошенні. Тензіостанція показує, як змінюються вологозапаси ґрунту після останнього поливу і до наступного, розраховує оптимальні терміни і норми поливів. Розуміння руху та доступності вологи в ґрунті дає можливість фермерам ухвалювати обґрунтовані рішення щодо планування зрошення: кількості та норми поливів, які сприяють збільшенню врожайності та якості продукції за одночасного зниження витрат на воду, добрива, роботу та енергію.

Автори: Олександр ПАВЕЛКІВСЬКИЙ, керівник компанії «Акватек», Олег ДІДУХ, комерційний директор компанії «Ай Ті-Лінкс Сервіс»



ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН
ЧИТАТЬ ЖУРНАЛ
наверх