moc.liamg%40au.cetauqa

Пн-Сб 09:00-18:00

Управління зрошенням ягідних насаджень на основі використання сучасних вологомірів ґрунту

автори - Олександр Павелківський, засновник і керівник компанії AQUATEC; Павло Янченко, розробник системи BIONICA

Дані про вологість ґрунту

Дані про вологість ґрунту, отримані електронними ємкісними датчиками, не дозволяють робити які-небудь висновки, а говорять лише про просторові і часові змінювання кількості води у ґрунті. Про те, наскільки є великими і значущими ці змінювання, як впливають вони на поведінку води у ґрунті і її доступність рослинам, можна пояснити лише вимірюючи не тільки її кількість (масу) у ґрунті, але і енергетичний стан ґрунтової вологи.
Для характеристики енергетичного стану води використовують матричний (каркасний, капілярно-сорбційний) потенціал води у ґрунті. Цю величину вимірюють за допомогою приладу тензіометра тиску рідкої фази ґрунту. Наповнені водою тензіометри із електронними перетворювачами тиску, бездротовими системами реєстрації даних і зрозумілим програмним інтерфейсом, є найпоширенішими датчиками у світі для вимірювання тензіометричного тиску ґрунту.

Діапазон рухливої і доступної вологи для ягідних культур

Величина тензіометричного тиску, що відповідає польовій – найменшій вологомісткості (НВ), коливається у ґрунтів, рекомендованих для вирощування ягідних насаджень, приблизно від -5 до -10 кПа. Для найбільш поширених ягідних культур України діапазон рухливої і доступної вологи варіює від -5 до -60 кПа (відповідно періодів розвитку культури), а поливати необхідно при досягненні рівня передполивної вологості ґрунту (РПВҐ).

Illustration

Суниця

Період розвитку
Квітнення – Утворення ягід

Рівень передполивної вологості ґрунту
-30 … -45 кПа*

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю

Рівень передполивної вологості ґрунту
-15 … -30 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-40 … -55 кПа

Illustration

Малина, ожина

Період розвитку
Початок вегетації – квітнення 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-30 … -45 кПа

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -35 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-40 … -60 кПа

Illustration

Смородина, порічки

Період розвитку
Квітнення – Утворення ягід 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-30 … -50 кПа

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -35 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-35 … -60 кПа

Illustration

Аґрус

Період розвитку
Квітнення – Утворення ягід 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-30 … -45 кПа

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -35 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-35 … -60 кПа

Illustration

Аронія

Період розвитку
Квітнення – Утворення ягід 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-30 … -45 кПа

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -35 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-35 … -50 кПа

Illustration

Чорниця

Період розвитку
Квітнення – Утворення ягід 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -35 кПа**

Період розвитку
Утворення ягід – збирання врожаю 

Рівень передполивної вологості ґрунту
-10 … -25 кПа

Період розвитку
Післязбиральний період

Рівень передполивної вологості ґрунту
-20 … -40 кПа

Примітка !* Менші значення тензіометричного тиску характерні для піщаних, супіщаних, легкосуглинкових ґрунтів, більші – для середньосуглинкових.** Менші значення для чорниці – для субстратів, піщаних, супіщаних ґрунтів, більші – для легкосуглинкових.

Місце і глибина встановлення вологомірів

Важливе значення для визначення строків поливу має місце і глибина встановлення вологомірів. Місце залежить від способу і техніки поливу, організації зрошення на ділянці, однорідності ґрунтового покриву та рельєфу ділянки.
За краплинного зрошення в рядах ягідних культур тензіометри встановлюють під 2-3 представницькими рослинами основного сорту між краплинними водовипусками на відстані 10-20 см від осі поливного трубопроводу в кожній зоні (ділянці, клітці, модулі) одночасного поливу.
Глибина зволоження кореневої системи рослин змінюється протягом вегетації та з віком ягідних культур, тож інтервали глибини контролю вологості залежать від виду та віку насаджень.
Ягідні культури зволожують суцільною смугою вздовж ряду рослин на глибину, яку встановлюють з урахуванням виду культури, її віку та схеми садіння. Ширина зони зволоження формується залежно від її глибини та водно-фізичних властивостей ґрунту. Вологість ґрунту підтримують в оптимальному діапазоні протягом усієї вегетації. Верхнім значенням якого є НВ, а нижнім — рівень передполивної вологості ґрунту, за якого й призначають поливи. Враховуючи, звичайно, що цей рівень змінюється залежно від фази розвитку рослин (дивись нижче).

Illustration

Суниця

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,10 - 0,20 м

Роки вирощування
2–4 рік

Глибина зволоження
0,25 - 0,30 м

Illustration

Малина, ожина

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,15 - 0,20 м

Роки вирощування
2–10 рік

Глибина зволоження
0,35 - 0,40 м

Illustration

Смородина, порічки

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,20 - 0,25 м

Роки вирощування
2–12 рік

Глибина зволоження
0,30 - 0,40 м

Illustration

Аґрус

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,20 - 0,25 м

Роки вирощування
2–15 рік

Глибина зволоження
0,35 - 0,40 м

Illustration

Аронія

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,20 - 0,25 м

Роки вирощування
2–12 рік

Глибина зволоження
0,35 - 0,45 м

Illustration

Чорниця

Роки вирощування
Рік садіння

Глибина зволоження
0,15 - 0,25 м

Роки вирощування
2–15 рік

Глибина зволоження
0,35 - 0,45 м

Подвійні вимірювання вологості ґрунту

На полях промислового зрошення ягідників рекомендовано використовувати два датчики одночасно: тензіометри для моніторингу доступності води у ґрунті рослинам та встановлення терміну поливу і датчики об'ємного вмісту води для управління зрошенням та дослідження водного балансу ділянки.
В Україні такі подвійні вимірювання реєструє контролер BIONICA, який виготовляє українська компанія AQUATEC (рисунок нижче). Компанія також є виробником високоякісних тензіометрів, як механічних, так і електронних.

Illustration
Illustration

АВТОНОМНА ТЕНЗІОМЕТРИЧНА СТАНЦІЯ ОНЛАЙН МОНІТОРИНГУ НА БАЗІ КОНТРОЛЕРА BIONICA
1 – контролер BIONICA;2 – електронний тензіометр AQUATEC;3 – датчик температури ґрунту;4 – датчик об'ємного вмісту води AQUATEC;5 – датчик температури, вологості повітря і атмосферного тиску

На честь науки "біоніки"

"Назва контролера BIONICA сформувалась на честь біоніки, як науки, що вивчає використання знань про конструкції і форми, принципи і біологічні процеси живої природи для вирішення інженерних завдань, а саме для вивчення рослини через розкриття неперевершеної досконалості її природних процесів, які виникли і відпрацювались в ході еволюції", – ділиться Павло Янченко, розробник BIONICA.
"Контролер BIONICA разом з електронними тензіометрами, ємкісними датчиками і метеосенсорами складають автономну тензіометричну станцію онлайн моніторингу (онлайн тензіостанцію), яка дає можливість в реальному часі досліджувати живий організм – рослину, а саме рівень її стресу, через інтенсивність усмоктування вологи з ґрунту її кореневою системою, що являється інтегрованим показником впливу усіх факторів на рослину: температури, вологості повітря і ґрунту, фотосинтезу, сонячного випромінювання, сили вітру, кількості опадів тощо. Адже принцип роботи тензіометра подібний до роботи кореня рослини!", – наголошує Олександр Павелківський, керівник компанії.

Програмне забезпечення BIONICA Server

Програмне забезпечення BIONICA Server тензіостанції – це WEB орієнтована клієнт-серверна система, що вирішує завдання збору, зберігання, оброблення та відображення даних тензіометричного тиску ґрунту і метеопараметрів. У процесі оброблення даних вона будує криві вивільнення вологи ґрунту, які детально визначають взаємозв’язок між водним потенціалом та об'ємним вмістом води, графіки поливу рослин – дати та норми поливу (додаткове налаштування). Всі дані системи розміщуються на одному сервері та завжди доступні для користувача у вигляді звітів, графіків, таблиць. Доступ до збережених даних на сервері надається 24/7 та зберігається протягом 3 років.

Багатофункціональність контролера BIONICA 

Функціональність контролера дозволяє підключити до 10-ти електронних датчиків з цифровим сигналом та до 8-ми електронних датчиків з аналоговим сигналом (залежно від модифікації), які опитуються контролером зазвичай кожної години для отримання необхідних даних. Живлення автономне від акумуляторної батареї, яка заряджається сонячною панеллю, що дозволяє пристрою надійно і стабільно обробляти всі дані.

Керувати стресом рослин

"Автономна тензіометрична станція онлайн моніторингу – це другий етап роботи нашого проекту "Акватек" на шляху до розроблення повноцінної інтегрованої системи автономного моніторингу і управління зрошенням агрокультур, що ґрунтується на дистанційній, точній і достовірній інформації про наявність і доступність продуктивної вологи на поливних ділянках агрокультур. Оцінювання енергетичного стану ґрунтової вологи дає уяву про величину сили, що утримує та рухає воду у ґрунті і у загальній системі "ґрунт – рослина – атмосфера". Завдяки вимірюванню потенціалу води у ґрунті тензіометричною станцією створюється можливість керувати стресом рослин, оптимізувати їх ріст і розвиток, покращити агрономічні результати та підвищити прибутковість вирощування." розповідає Олександр Павелківський.

Графік поливів малини 4-го року

Цікаво проаналізувати графік поливів малини 4-го року вегетації з червня по липень у період утворення ягід і початок збору врожаю (рисунок нижче). Строки і норми поливів розраховані на основі спостережень за тензіометричним тиском ґрунту в шарах 0–20, 20–40 і 40–60 см. Датчик 1 розміщений на глибині 15 см, датчик 2 – на глибині 30 см, датчик 3 – на глибині 50 см, ґрунт – чорнозем звичайний середньосуглинковий.

Illustration

На графіку добре видно реакцію тензіометрів на поливи, що проводилися у цей період, а також на атмосферні опади. Перед поливами верхній датчик показував у середньому -32 кПа, що дорівнює 75 % НВ, – це оптимальний рівень вологості ґрунту для призначення поливів малини у цей період її росту і розвитку. Після поливів на другий день тиск зростав у середньому до -12 кПа, що відповідає 90–95 % НВ. Діапазон вологості ґрунту у шарі 0–40 см, де розміщується основна частина кореневої системи малини, знаходився в межах оптимального.
Менша амплітуда коливань потенціалу вологості ґрунту спостерігалась на глибині 40–60 см, протягом червня і липня його значення, коливаючись, зменшувалися, що свідчить про правильність призначення норми поливів.

Управління зрошенням

Управління зрошенням ягідних насаджень на основі використання автономних тензіометричних станцій моніторингу з передачею даних через доступні стандарти зв’язку, які надають точні і безперервні вимірювання всмоктуючого тиску ґрунтової вологи, забезпечує значне зниження експлуатаційних витрат, дозволяє підвищити оперативність прийняття рішень, створити для рослин оптимальні режими зрошення і удобрення, які сприяють раціональному використанню поливної води і добрив, виключаючи надлишкове зволоження, мінімізуючи забруднення, сприяють покращенню здоров’ю рослин, збільшенню врожайності та якості продукції ягідництва.