土壤pH值管理
定点管理土壤pH值是一种精确的农业实践，可以为现代作物生产提供积极的经济和环境影响。本出版物讨论了几个经常被问到的问题，这些问题涉及到土壤pH的含义，石灰的要求，以及用于规定特定地点土壤pH管理的数据质量。
什么是土壤pH的现场特定管理？
精准农业的目标之一是根据当地不断变化的田间条件管理农业投入，以提高农业投入的盈利能力，减少农业投入的环境浪费。根据许多采用者的说法，变量浸灰是特定地点作物管理中有利可图和流行的做法之一。除酸性农田区域外，了解碱性土壤条件（高pH值）区域有助于避免在这些区域施用石灰，也有助于选择耐高pH值相关问题（如铁黄化）的作物品种。
目前，可变速率石灰处方图是基于人工采集的土壤样品并在实验室条件下分析生成的。这些样品通常以2.5英亩的采样频率获得(精确农业土壤采样，EC00-154)。
2.5英亩网格取样是否足够?
相邻的照片说明了使用2.5英亩网格采样创建用于应用可变速率石灰的处方图的常见问题。在这种情况下，330×330英尺（2.5英亩）的网格单元叠加在裸露的土壤红外图像上。该场地的梯田呈暗线，因此很明显，该场地有明显的坡度。白色区域为侵蚀的Nora土壤，表面附近为碱性（高pH值）底土。较暗的区域侵蚀较少，上层地平线的酸性较强。
如果在网格细胞(红点)中心附近取几个芯，样品的pH值很可能大于7，因为它在白色区域内。因此，整个网格单元将不会收到石灰。如果在整个网格单元中随机取几个核，比如在黄色的圆点处，然后将其合并，结果将更接近网格单元的平均pH值。然而，这个网格单元中的变异性很可能与它穿过能量场时的变异性一样高，因此完成的很少。使用这种方法，很可能网格单元将收到太少的石灰在未侵蚀的部分，和太多的石灰在侵蚀的地方。由于网格线与变异性的模式不一致，因此可变率应用不一定比统一应用更合适。在这个例子中，分析成本将是使用常规20英亩复合取样策略的8倍。总的来说，2.5英亩网格的网格取样增加了分析成本，经常不能充分测量空间pH值的变化，导致可变率灰化的盈利能力降低。
使用网格取样生成的处方地图的质量可以通过将网格大小减少到1英亩来提高;然而，实验室分析pH值和缓冲液pH值的成本会增加。虽然这一过程不需要在5年或更长时间内重复，而且成本可以在这段时间内按比例分摊，但使用这种抽样策略的可变率石灰的盈利能力仍然值得怀疑。即使在一个1英亩的网格单元中，一个50英尺的石灰撒布器也可以进行4道工序，每道工序有几种不同的施用量(在1英亩的网格单元中可以放置超过16 - 50 × 50英尺的正方形)。因此，映射方法仍然与应用技术不匹配。
如果前面提到的空间结构存在，某些地图插值方法可以用来更好地预测石灰在未采样位置的应用率。然而，即使是最好的(从科学的角度来看)插值方法，误差仍然存在。当在最接近的土壤样品之间可以发现大量的土壤变异性时，任何类型的插值都是无效的。
定向抽样有帮助吗?
对许多油田来说，根据相对统一的石灰施用区域进行定向取样(也称为引导取样)是一种有前途的方法。区域的确定是考虑到可能影响石灰需求的田间变化，包括土壤类型、地形位置、过去的管理、裸露土壤和正在生长的作物的航空图像、历史产量的空间变化、土壤电导率图和/或其他数据层。
如何提高土壤pH图的准确性？
自精准农业方法开始以来，一些研究人员和制造商致力于开发动态土壤传感器，以相对较低的成本精确绘制pH值(和其他土壤属性)(车载土壤传感器，EC02-178基于普渡大学和内布拉斯加大学的研究，Lincoln，位于萨利纳的VIS技术公司，在2003夏天推出了世界上第一个自动运行的土壤pH映射系统。该产品称为移动传感器平台（MSP）。它由广泛使用的电导率（EC）绘图装置和土壤pH值管理器组成。
在现场操作期间，土壤pH值管理器TM会自动采集并测量土壤样本，而不会停止。绘制田地地图时，行清理器会清除作物残留物。平行连杆上的液压缸缩回，以将切割靴组件降低到土壤中，并且切割靴产生一个流入取样槽的土壤芯。先前的岩芯样品在槽的后部排出，因为它被从前面进入的新岩芯所取代。液压缸延伸，将含有土芯的取样槽从土壤中升起，同时使新样品与两个离子选择性pH电极接触。采样期间，用两个平面风扇喷嘴清洗电极。覆盖盘填充土沟并覆盖轨道。测量深度可在1.5到6英寸之间调节，通常具有3英寸的平均有效测量深度。土芯与电极直接接触并保持在原位7-25秒（取决于电极响应）。每个测量值代表两个电极产生的输出的平均值。两个独立的测量允许交叉验证电极性能和过滤错误读数。根据选定的电极校准参数，将记录的电极输出转换为pH值。每个测量都使用全球定位系统（GPS）接收器进行地理参考。
通过即时绘图和常规2.5英亩网格采样获得的土壤pH图之间的比较。
采样密度的增加通常会导致更精确的土壤pH图。例如，上图描绘了堪萨斯州的一块60英亩的田地。当采用2.5英亩的网格取样方法时，靠近农田西北边界的中性土壤带(由相邻的砾石道路造成)和农田中间的酸性土壤模糊模式被隐藏了。通过对10个验证样本的实验室分析，验证了基于动态感知的地图比基于2.5英亩网格采样的插值地图更准确。
动态土壤感应能直接用于规定石灰施用量吗?
基于go测量的土壤pH图表明了土壤酸碱度的可变性，但需要在变量石灰化之前转换为石灰施用图。这有点挑战性，因为土壤缓冲能力通常在整个田间不同，改变土壤pH值一个单位所需的石灰量不是恒定的。因此，Veris®MSP结合了土壤pH值和电导率绘图功能，因为电导率图通常反映土壤质地的变化（粘土、淤泥和沙子的百分比），这是影响土壤缓冲能力的主要因素。因此，可以根据同时获得的电导率和土壤pH测量值计算石灰配方图。
浮动利率石灰支付吗?
与其他特定地点的作物管理策略一样，变化率石灰的收益取决于:1)信息的质量，2)额外的应用成本和数据收集和处理成本，以及3)特定场地石灰需求的可变性。
例如，如果石灰需求均匀或土壤酸度不限制产量，可变率石灰法就没有好处。此外，石灰可能需要几年的时间来影响产量，应该被视为一项长期投资。最后，使用低质量的信息来规定石灰用量可能会导致石灰用量的不适当的变化，从而增加(而不是减少)土壤pH值的变异性，农民为此付出代价。
在最近的内布拉斯加大学-林肯研究土壤pH值的价值，已经表明，预期的净收益（作物销售收入）超过4年期玉米-大豆生长周期中的石灰（NRCL）的成本受不同映射方法相关的误差影响。根据开发的模型，误差越大，潜在效益越低。
对于选择的土壤呈微酸性(平均pH值为5.8)、变异性为9%的田间条件，“低精度地图”是指使用2.5英亩网格取样获得的地图，或简单地假设田间土壤pH值恒定(复合田间取样)。一幅“高精度地图”可以通过一英亩的网格取样、实地测绘或适当进行的定向取样获得。高和低精度地图对应的预期NRCL之间的差异代表了预期经济效益，通常在每英亩5美元到15美元之间。当然，这一效益应涵盖与两种方法相关的成本差异，即每英亩0美元至20美元。例如，动态绘图的成本与2.5英亩网格取样的成本类似，而1英亩网格取样的成本每英亩要比整个油田的综合取样高出20美元。
总结
在实施不同的精准农业实践时，针对土壤pH值的定点管理已被证明是土壤pH值变化较大的领域中最有前途的策略之一。不同领域的石灰需求并不总是高度可变的;常规实施的2.5英亩网格土壤取样不能提供准确测定许多领域土壤pH值变异性所需的取样密度。最近商业化的土壤测绘技术为土壤pH值的空间变异性和其他与缓冲特性(即电导率)有关的特性提供了更好的信息基础。在适当考虑所有可用信息的情况下，可以制定针对特定地点的pH值管理的优化策略，并实现积极的经济和环境影响。
链接
有关更多信息，请参阅UNL扩展通告，土壤pH的现场特定管理（常见问题）- ec 705 (296kb;8页)
本出版物中的信息提供的理解，没有背书的具体产品命名，也没有歧视的产品没有命名，是由内布拉斯加大学林肯扩展。