干旱年农民灌溉调度趋势研究综述

作物传感器
图1所示。早期安装传感器有助于最大限度地减少对根和叶的损害,并且可以方便地使用皮卡或ATV在现场安装设备。

干旱年农民灌溉调度趋势研究综述

一项对上大蓝自然资源区农民土壤水分数据日志的回顾表明,灌溉系统在湿润年份比干旱年份更容易过量灌溉。在像2022年这样非常干旱的年份,许多农民只施用适量的水。然而,有些地区仍然过度灌溉,有些地区则倾向于灌溉不足。

这种趋势不应该令人惊讶,因为人类是习惯的生物。我们每天起床时都站在同一边,早餐时我们坐在同一张桌子旁,等等。农民也不例外——他们倾向于每年在每英亩土地上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,没有任何令人信服的理由,为什么要做出改变,对吧?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它们的时间是不同的。

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定是相对没有意义的。然而,在没有任何额外数据的情况下,灌溉机所能做的就是像过去一样灌入相同数量的水,并在天气干燥或潮湿时稍作调整。

为了说明这一点,让我们看一些来自上大蓝保护区的数据。NRD要求六个地下水中硝酸盐氮含量中位数增加的地区的种植者在一个灌溉区使用土壤水分监测设备,并报告每年收集的数据。受此规则影响的大多数生产者使用水印传感器来测量土壤基质电位;因此,本研究主要集中在水印数据上,便于比较。NRD的土壤主要是粉砂壤土或类似的土壤质地,这也使得田间数据具有可比性。假设使用水印传感器的农民代表该地区所有的灌溉者。

为了保护隐私,NRD在进行分组分析之前会从信息中删除姓名;因此,每个字段的位置都是上大蓝色NRD中未指定的区域。

分析

分析的重点是根据季节中心(7月和8月)和9月15日的土壤水位将田地分为六类之一。这六种分类是根据水印传感器的读数制定的。传感器产生的数据以厘巴为单位报告,范围从0(湿)到240(干)厘巴(cb)。厘巴是一种测量单位,指的是植物将水分从土壤中抽出并进入植物所需的力。通常,安装使用一组三个传感器,其中一个传感器安装在6至12英寸,一个安装在18-24英寸,另一个安装在30-36英寸。分类如下:

  1. 好-三个深度中至少有一个传感器早期干燥超过70cb,一个传感器在9月15日干燥超过70cb。
  2. 一般- 9月15日至少有一个传感器干燥超过70 cb,至少有一个传感器干燥超过30 cb。
  3. 晚湿- 9月15日至少有一个传感器早干超过70 cb,但没有传感器干超过30 cb。
  4. 早湿-没有传感器早干超过70 cb,但9/15有一个传感器早干超过30 cb。
  5. 全年潮湿-两个传感器测量的第二和第三英尺全年不超过70厘米,但一个传感器在9月15日在30到70厘米之间。
  6. 整个季节都非常潮湿——测量第二英尺和第三英尺的传感器全年都不超过70厘米,9月15日也不超过30厘米。

确定这6个类别的原因是,粉壤土深层渗水和养分流失减慢到较低速度的土壤水位约为70 cb;因此,建议在该范围或干燥器的第二或第三个脚中至少保留一个传感器。直到所有传感器接近140 cb时,产量损失才会出现,这使得70 cb水平非常容易实现,而不会造成产量损失。淤泥壤土的田间容量约为30立方英尺,因此目标是不要在第二或第三英尺重新灌溉这个水平以上的土壤。

每次灌溉或大雨后,顶脚将超过田地容量(30cb)。然而,如果第二脚超过30cb,则表明正在发生过度灌溉。图表中的数据表明,这块地在某一天是这么干的,而不是土壤比70毫升干了多少天。70 cb水平相当于植物有效水分(PAW)的70%左右,夏季应低于50%,8月下旬和9月低于40%时才开始胁迫。土壤类型,如砂或粘土含量高的土壤,需要不同的水平,而不是30和70 cb。

分析发现,2017年、2018年和2019年所有农田的灌溉水平都达到了防止整个季节缺水的水平,但在2020年、21年和22年的干旱年份,15%至20%的农田可能在季末出现了一点点缺水(这可能会影响产量,也可能不会影响产量)。

总的来说,在正常到湿润年份的研究中,大约三分之一的灌溉者在施用正确的水量以减少水和养分的深层渗透并节省抽水成本方面做得很好,同时取得了最高的产量。另外三分之二可以在不降低产量的情况下节省资金和水。事实上,大约三分之一的人可以节省很多钱!另一方面,如表1所示,在干旱年份,大约60%至80%的人做得很好。

表1。按年划分的六类油田的平均百分比。2020年、21年和22年的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
2022
60的报告
正常至湿润年加权平均值
17、18、19年
加权平均干旱年数
20年,21年,22年
28% 40% 20% 64% 57% 70% 31% 64%
公平 10% 18% 7% 21% 6% 8% 13% 11%
潮湿的晚 13% 16% 40% 0% 6% 3% 17% 3%
潮湿的早期 13% 12% 7% 3% 25% 15% 12% 15%
一年四季潮湿 22% 10% 0% 5% 4% 2% 16% 3%
四季都很潮湿 14% 4% 27% 8% 4% 2% 12% 4%

内布拉斯加州大学推广灌溉计划建议鼓励灌溉者允许作物继续使用越来越多的储存土壤水,从8月开始,一直持续到9月作物成熟。建议在面团阶段(R4)达到后,将土壤水位从通常的夏季水分条件(土壤顶部三英尺至少50%的植物有效水分)降低到顶部四英尺的40%。因此,9月份作物成熟时,土壤储水量应明显低于8月份。

根据40%的建议,数据显示,许多灌溉者在季节后期施用的水比所需的要多。有些年份,一场大雨会使土壤在9月份变得更湿润,但这通常是由于灌溉用水过多造成的。数据显示,2017年,有72%的田地在季末过度灌溉,即使在2022年的干旱年,也有36%的田地在季末过度灌溉。

然而,数据显示,在干旱年份,2020年、21年和22年,15-20%的灌溉者让他们的田地在季末变得干燥,甚至可能干燥到足以导致小的产量损失。因此,在干旱年份,数据驱动的决策可能会导致一些灌溉者施用更多的水。

表2。从8月到9月15日变湿的田地百分比。2020年、21年和22年的干旱年份比秋季的其他年份要干燥得多。
从8月到9月15日变湿的田地百分比 2017 2018 2019 2020 2021 2022 正常至湿润年加权平均值
17、18、19年
加权平均干旱年数
20年,21年,22年
土壤在15-25的区域 72% 58% 54% 45% 44% 36% 65% 42%
土壤在25-36的区域 75% 58% 54% 21% 48% 20% 66% 30%
两个区域的土壤 66% 47% 38% 21% 37% 18% 37% 19%

这些数据并不能说明为什么这么多农民在年底过度灌溉,但这可能是因为灌溉常规设定在7月,那时植物蒸腾的高峰期,白天很长,温度也很高。然后,随着夏末白天时间的缩短和温度的降低,许多人保持7月份的灌溉水平,尽管玉米的作物用水量已经从平均每周2英寸的吐丝期降至每周1.25英寸的全凹期。同样,作为习惯的生物,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。从8月到9月,包括大豆在内的其他作物的用水量也出现了类似的大幅下降。

2022-23年极度干燥的冬/春

在不降低产量的情况下保持土壤尽可能干燥,既节省了抽水成本,又留出了储存淡季降水的空间。大多数年份,从10月到5月都有充足的降水,以补充整个州前一年充分灌溉过的土地的土壤剖面。很多年来,即使在狭长地带,充分灌溉的田地所能容纳的2到4英寸的补给量也将来自降雨或降雪。除了节省资金外,如果在秋天下雨,保持土壤干燥将有助于减少因泥浆而导致的收获延迟。

然而,2022-23年的冬季和春季对内布拉斯加州的大部分地区来说是个例外,淡季降水远低于正常水平。这突出了在灌溉季节结束时保持土壤干燥的唯一缺点:在淡季非常干燥的年份,我们需要在6月抽取一些水,以便在7月的高需水量到来之前补充剖面。数据显示,在2022年灌溉季节结束时,一些农田达到了田间容量,但许多粉壤土田需要4到5英寸的水来补充剖面。问题是,如果没有土壤水分监测设备,人们将不知道他们的田地是否已经补充到田地的容量。其他土壤质地较轻的田地将需要较少的水来补充它们。

仔细考虑在五月和六月浇水的决定

决定在5月和6月灌溉需要非常仔细地考虑。长期平均值显示,5月和6月是内布拉斯加州降雨量最高的两个月。降雨通常超过了前一年灌溉过的农田所需的土壤剖面。

此外,我们需要考虑抽水灌溉用水的成本,以及将氮和硫浸出根区以下的危险,因此灌溉很快就会变得昂贵。根区以下一英寸的水,无论是雨水还是灌溉,都需要至少5到10磅。氮的浓度。这说明,在接近植物使用氮肥的时候,通过侧施或通过化学施用施用氮肥应该被认为是最好的管理实践。

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、水和氮,帮助他们确信自己获得了最佳产量,而无需仅仅出于保险目的而额外浇水。否则,灌溉者就会遵循他们的自然趋势,与过去一样,只在干旱或潮湿的年份稍微调整一下水量。有关产量损失的更多信息,请花时间阅读以下NebGuide:植物生长和产量受洪水或过度灌溉引起的潮湿土壤条件的影响

第一步

许多灌溉企业已经在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,磨练他们的分析技能。

现在是把探测器放到地下的时候了。虽然其他任务可能看起来更紧迫,但早期安装传感器对于确保后期关键生长阶段的正常运行至关重要。早期安装有助于最大限度地减少对根和叶的损害,并使皮卡或ATV更容易在现场安装设备。

请记住,靠近探针的植物是传感器的一个组成部分,必须加以保护,这样它们才能代表现场的所有其他植物。不要在土壤太湿的情况下安装传感器,尽量少留下脚印,防止土壤压实。

想要购买设备的灌溉者应该记住,该州的许多NRDs都提供激励措施来购买灌溉调度设备。

为希望改善灌溉管理的人们提供支持

对于那些过去没有收集数据或想要磨练他们的调度技能的人来说,现在花一些时间来弄清楚什么对你的操作最有效。有许多资源可以提供帮助。关于这个话题的五部分视频系列可以在CropWatch YouTube频道上找到:如何利用土壤水分数据来安排灌溉

其他条款包括:

内布拉斯加州推广部在全州各地都有教育工作者和专家,他们也很乐意帮助你制定计划。随时可以发邮件给史蒂夫·梅尔文如果你想约个时间谈谈。

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一片玉米田。