研究回顾内布拉斯加州中部农民灌溉调度趋势

土壤水分传感器
图1所示。尽早安装传感器有助于最大限度地减少对根和叶的损害,并使皮卡或亚视车易于在田地周围安装设备。

研究回顾内布拉斯加州中部农民灌溉调度趋势

对上大蓝自然资源区农民的土壤水分数据日志的回顾表明,灌溉者往往在湿润的年份过度浇水,有时甚至在干旱的年份水下浇水。这种趋势并不奇怪,因为人类是有习惯的生物。我们每天都站在同一边起床,我们坐在餐桌前的同一个地方吃早餐,等等。农民也不例外——他们倾向于每年每英亩播种相同数量的种子,每年施用相同数量的肥料,按相同的方向种植,等等。好吧,你明白了,在没有任何令人信服的数据的情况下,为什么要做出改变。然而,灌溉计划应该是这种方法的一个例外,因为每年的降雨量和时间是不同的。

去年或前年的灌溉量可能与今年的需水量关系不大。灌溉应用深度和时间的长期平均值对于生产者在当前生长季节的任何一天需要做出的决策来说是相对没有意义的。然而,在没有任何额外数据的情况下,灌溉器所能做的只是投入与过去相同的水量,并在旱年或丰年略有调整。

《上蓝色大城NRD》要求六个地下水中硝态氮中位数增加地区的种植者在一个灌溉领域使用土壤水分监测设备,并报告每年收集的数据。大多数受此规则影响的生产者使用水印传感器;因此,为了便于比较,本研究主要集中在水印数据上。东北地区的土壤为粉砂壤土或类似的土壤质地,使各地区的数据具有可比性。假设使用水印传感器的农民将代表该地区的所有灌溉者。NRD在进行分组分析之前从信息中删除名称以保护隐私,因此每个字段的位置都位于Upper Big Blue NRD中的某个位置。

水印传感器生成以厘巴为单位报告的数据,范围从0到240厘巴(cb)。该单位是指植物将水分从土壤中抽出并进入植物所需的力。淤泥壤土深层渗滤缓慢至低速率处的土壤水位约为70 cb;因此,建议将第二或第三英尺的传感器中的至少一个保持在这个范围或烘干机内。淤泥壤土的土壤容量约为30cb,因此我们的目标是不要在第2或第3英尺的灌溉中重新填充这个水平以上的土壤。

在每次灌溉或大雨后,顶部的脚将超过田地的容量。在所有传感器都接近140 cb时才会出现良率损失,这使得70 cb的水平完全可以实现,而不会造成良率损失。该报告指出,该地区在某一天是如此干燥,而不是土壤干燥了多少天。70cb水平相当于植物有效水分(PAW)的约70%,在夏季和8月底和9月,植物有效水分低于50%和40%时才会开始胁迫。土壤类型,如沙子或粘土含量高的土壤,需要不同的水平,而不是30和70 cb。

分析的重点是根据季节中心(7月和8月)和9月15日的土壤水位将数据分为六类。六个类别的说明如下:

  1. 良好-早期有一个传感器干燥超过70 cb, 9/15有一个传感器干燥超过70 cb。
  2. 尚可-早期有一个传感器干燥超过70 cb, 9月15日有一个传感器干燥超过30 cb。
  3. 晚湿- 9月15日,一个传感器早干超过70 cb,没有传感器干超过30 cb。
  4. 早湿-没有传感器早干超过70 cb,但有一个传感器在9月15日干超过30 cb。
  5. 四季湿润-传感器2和3全年不低于70 cb,但有一个传感器低于30 cb,但在9月15日低于70 cb。
  6. 整个季节都非常潮湿-传感器2和3全年都不干燥超过70 cb, 9月15日没有传感器干燥超过30 cb。

分析发现,2017年、18年和19年的农田灌溉水平达到了防止整个季节缺水的水平,然而,在2020年和21年非常干燥的年份,15- 20%的农田可能在季节后期缺水。总的来说,研究中大约三分之一的灌溉者在正确的浇水量方面做得很好,在产量最高的同时尽量减少深层渗透。另外三分之二本可以在不降低产量的情况下节约资金和水。事实上,大约三分之一可以省下很多钱!

表1。每年符合这六种类型的平均比例。2020年和2021年干旱年份与其他年份不同。
类别 2017
86份报告
2018
50个报告
2019
15日报道
2020
39岁的报告
2021
53个报告
加权平均所有年 加权平均2017年,2018年,2019年
28% 40% 20% 64% 57% 42% 31%
公平 10% 18% 7% 21% 6% 12% 13%
潮湿的晚 13% 16% 40% 0% 6% 12% 17%
潮湿的早期 13% 12% 7% 3% 25% 13% 12%
四季潮湿 22% 10% 0% 5% 4% 12% 16%
四季多雨 14% 4% 27% 8% 4% 9% 12%

内布拉斯加大学推广灌溉计划建议鼓励灌溉人员允许作物从8月开始继续使用越来越多的储存土壤水,并持续到9月作物成熟时。建议在达到面团期(R4)后,将土壤含水量从通常的夏季水分条件(土壤顶部3英尺至少有50%的植物有效水分)降低到顶部4英尺的40%。因此,作物9月成熟时土壤含水量应明显低于8月初。

数据显示,许多灌溉者在季末的用水量超过了需水量。有些年份,一场大雨会导致土壤在9月变得更湿润,但这通常是由于施用了超过所需的灌溉水。

然而,数据显示,在干旱年份(2021年和2022年),15-20%的灌溉者在季末让农田变得非常干燥,甚至可能干燥到导致产量下降。因此,在干旱年份,数据驱动的决策可能会导致一些灌溉者使用更多的水。

表2。从8月到9月15日,土地变干的百分比。2020/2021年干旱年份比其他年份干燥得多。
从8月到9月15日,土地变干的百分比 2017 2018 2019 2020 2021 加权平均所有年 加权平均2017年,2018年,2019年
土壤在15-25区 28% 42% 46% 55% 56% 43% 35%
土壤在25-36区 25% 42% 46% 79% 52% 46% 33%
两个区域的土壤 34% 53% 62% 79% 63% 52% 43%

这些数据并没有说明为什么大约三分之二的农田在典型年份变得更潮湿,但这可能是因为灌溉程序定在7月份,那时植物蒸腾达到顶峰,白天很长,温度也很高。然后,随着夏末白天时间的缩短和气温的降低,许多人继续保持7月的灌溉水平,即使玉米的作物用水量已经从吐丝时的平均每周2英寸下降到完全下降时的1.25英寸/周。同样,作为习惯生物,没有良好的土壤水分监测数据来指导我们的灌溉计划,我们只是继续做我们一直在做的事情。包括大豆在内的其他作物的用水量也有类似的大幅下降。

在不降低产量的情况下,尽可能保持土壤干燥,可以节省抽水成本,并为储存淡季降水留下空间。大多数年份,从10月到5月都有充足的降水,以补充整个州完全灌溉农田的土壤剖面。即使是在狭长地带,完全灌溉的农田也只能获得2-4英寸的补给。除了节省资金外,如果秋天下雨,保持土壤干燥将有助于减少因泥土而导致的收获延迟。

和我一起工作的大多数农民都非常努力地在不影响产量的情况下保持尽可能低的生产成本。那么,为什么有些人要花更多的钱来抽水呢?每个农民每天都要做数百个决定,何时开始下一次灌溉可能只是另一个需要在继续前进之前快速做出的决定。有农民告诉我们,他们多抽一点水只是为了保险,因为他们不太确定田地是否足够湿润,能产生最佳产量。但是想想看:如果你的送油员给你的油箱加了500加仑的柴油,然后又加了100加仑,让油箱满了,只是为了确保油箱是满的,你会对他有多高兴?在一个非常真实的水平上,这就是许多灌溉者在向已经满了的土壤中注水时所做的事情,因为额外的水在作物根区下面渗出,带走了氮。做出数据驱动的决策将帮助灌溉者有信心获得最佳产量,而不只是为了保险目的而增加额外的水。

结论是,许多灌溉者可以通过使用灌溉调度系统的数据来做出数据驱动的决策,从而节省资金和水。否则,灌溉者会按照他们的自然倾向,投入与过去相同数量的水,只是在干旱年份或湿润年份略有调整。

考虑花更多的时间和金钱来获得良好的数据,并对其进行分析,以做出更好的灌溉计划决策。抽水是内布拉斯加州大多数灌溉农场最大的能源账单。例如,一个125英亩的柴油(4.75美元/加仑)动力轴向泵,距离200英尺,泵入一英寸水的成本约为1600美元。此外,过度灌溉会将有价值的投入带到根区以下,降低产量并污染地下水。要了解更多关于产量损失的信息,请花时间阅读以下NebGuide:植物生长和产量受潮湿土壤条件的影响由于洪水或过度灌溉

我的视力

每个灌溉人员都可以通过获得正确的信息和提高他们分析数据的技能来做出优秀的灌溉计划决策。如今,在将数据发送到电脑或智能手机之前,安装自动记录和分析数据的设备比以往任何时候都容易。你的勤奋将会得到更高的利润回报,你也会因为帮助保护环境而感到满意。

第一步

许多灌溉者已经使用土壤水分监测设备或ET数据来做出良好的数据驱动决策。他们唯一需要做的就是继续工作,磨练自己的分析技能。

现在是时候把探测器放到地下了。虽然其他任务似乎更紧迫,但早期安装传感器对于确保后期关键增长阶段的正常运行很重要。早期安装有助于最大限度地减少对根和叶的损害,并且可以很容易地使用皮卡或亚视车在田地周围安装设备。请记住,探测器旁边的植物是传感器的组成部分,必须加以保护,这样它们才能代表野外的所有其他植物。建议不要在潮湿的土壤中安装传感器,尽量减少脚印,防止土壤压实。想要购买灌溉设备的灌溉者应该记住,全州许多nrd提供购买灌溉调度设备的激励措施。

支持希望改善灌溉管理的人们

对于那些过去没有收集过数据或希望磨练调度技能的人来说,现在花一些时间来找出最适合您的操作的方法。有很多资源可以提供帮助。关于这个主题的五集系列视频可以在CropWatch YouTube频道上找到,如何利用土壤水分数据安排灌溉

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