Vlhkost půdy: Funkce měření a monitorování
Vlhkost půdy je jedním z nejdůležitějších parametrů v zemědělství. Při nedostatku nebo přebytku vlhkosti mohou rostliny zemřít. Optimální hodnoty přitom závisí na mnoha vnějších faktorech, zejména povětrnostních podmínkách a klimatických změnách. Pro dosažení nejlepších výsledků je proto nutné znát nejúčinnější metody stanovení vlhkosti půdy. Dnes mají zemědělci širokou škálu možností: od použití tradičních senzorů až po zavádění moderních satelitních technologií.
Co je půdní vlhkost?
Tento termín označuje veškeré množství vody v zemi nebo na jejím povrchu. Úroveň vlhkosti je ovlivněna faktory, jako je počasí, typ půdy a druhy rostlin.
Význam pro zemědělskou činnost
Parametr je kritický pro monitorování zemědělských operací, předvídání přírodních katastrof a řízení zásob vody. Zejména může signalizovat hrozbu povodní nebo nedostatek vody účinněji než jiné indikátory.
Vlhkost ovlivňuje následující vlastnosti půdy:
- saturace kyslíkem;
- slanost a množství toxických látek;
- struktura, tloušťka;
- teplota a tepelná kapacita;
- odolnost proti povětrnostním vlivům.
Úroveň vlhkosti půdy navíc umožňuje určit terénní připravenost ke zpracování. Tento parametr je tedy důležitý v různých fázích pěstování plodin.
Účinky na růst rostlin
Úroveň vlhkosti půdy odráží nejen obsah vody v konkrétní oblasti, ale také celkový stav pole. Především je absorbován kořeny rostlin, takže jejich vývoj přímo závisí na množství vlhkosti a stupni provzdušňování. V konečném důsledku to ovlivňuje výnos.
Optimální rozsah vlhkosti půdy závisí na druhu plodiny, ale u většiny rostlin je to 20-60%.
Jaké faktory ovlivňují úroveň vlhkosti půdy?
Stupeň vlhkosti půdy je ovlivněn různými faktory, včetně klimatu, topografie a vegetace. Hlavní vlastnosti půdy jsou:
- Textury: čím je jemnější, tím déle se vlhkost udrží.
- Struktura: buněčná agregovaná struktura podporuje akumulaci vlhkosti.
- Organická hmota: čím více organické hmoty, tím vyšší vlhkost.
- Hustota: vysoká hustota ztěžuje pronikání vody.
- Teplota: obsah vlhkosti je vyšší při nízkých teplotách.
- Slanost: S velkým množstvím soli rostliny absorbují méně vlhkosti, protože je to přirozený absorbent.
- Hloubka: tento faktor ovlivňuje množství vody a živin, které mohou rostliny přijímat.
Optimální vlhkost půdy
Požadovaný obsah vlhkosti závisí na kapacitě pole (FC) a bodu trvalého vadnutí (PWP).
Kapacita pole ovlivňuje, kolik vody může půda zadržet poté, co přebytečná voda odteče. Proto tento parametr zobrazuje rovnováhu vody a vzduchu v zemi. Pokud je procento vlhkosti příliš vysoké, není dostatek kyslíku. PWP zobrazuje teplotní práh, pod kterým rostliny začínají vadnout a umírat kvůli nedostatku vody. Oba ukazatele závisí na typu půdy, proto je v první řadě nutné určit optimální rozsah vlhkosti.
Co je nedostatek půdní vlhkosti?
To je rozdíl mezi vlhkostí půdy a množstvím vody, které dokáže pojmout.
Dalším důležitým ukazatelem je dostupná voda (TAW), což je množství vody, které mohou rostliny přijmout. Odhaduje se jako rozdíl mezi FC a PWP. Nad hodnotami FC mohou plodiny přijímat vláhu pouze 1-3 dny pod hodnotami PWP, rostliny již nejsou schopny absorbovat potřebné množství vody. Optimální vlhkost závisí na typu půdy.
Prahové hodnoty vlhkosti pro určité typy půdy Sumon Datta, Saleh Taghvaeian, Jacob Stivers. Pochopení obsahu půdní vody a prahových hodnot pro řízení zavlažování. Divize zemědělských věd a přírodních zdrojů. Oklahoma State University.
| Typ půdy | FC (%) | PWP (%) | TAW (%) |
|---|---|---|---|
| Песок | 12 | 5 | 7 |
| Hlínovitý písek | 18 | 8 | 10 |
| Písčitá hlína | 23 | 10 | 13 |
| Hlína | 29 | 13 | 16 |
| Silná hlína | 32 | 16 | 16 |
| Písčito-bahnitá hlína | 38 | 17 | 21 |
| Písčitá hlína | 34 | 19 | 15 |
| Hloupá hlína | 42 | 21 | 21 |
| jíl | 42 | 23 | 19 |
Metody měření půdní vlhkosti
Existuje několik způsobů měření vlhkosti půdy v závislosti na zdroji dat. Typicky se rozlišuje gravimetrická (nebo přímá) analýza, senzorové měření a dálkové snímání.
Gravimetrická analýza vlhkosti půdy
Tato metoda zahrnuje extrakci vody ze vzorku půdy chemickou reakcí, odpařováním a promýváním. Stupeň vlhkosti se vypočítá na základě rozdílu mezi hmotností vlhkého a vysušeného vzorku.
Obsah půdní vlhkosti (%) = [(hmotnost vlhké půdy (g) – hmotnost vysušené půdy (g)) / hmotnost vysušené půdy (g)] × 100
Měření vlhkosti půdy pomocí senzorů
Typ senzoru závisí na tom, zda je měřenou metrikou objemový obsah vody (VWC), napětí vody v půdě (SWT) nebo potenciál vody v půdě (SWP).
Objemový obsah vody (VWC)
Tento parametr (v procentech) udává poměr objemu vody k objemu půdy. Například 0,5 cm³ vody na 0,16 cm³ země je 30 %. Vypočítá se pomocí vzorce:
VWC (%) = [objem vody (cm³) / objem půdy (cm³)] × 100
VWC se používá k měření deficitu vlhkosti, což umožňuje zemědělcům efektivněji plánovat zavlažování polí. V tomto případě indikátor ukazuje vztah mezi celkovou vlhkostní kapacitou pole a aktuální objemovou vlhkostí.
Ve stejnou dobu měření vodního potenciálu je obvykle efektivnější, protože tento parametr přesně ukazuje, jak se vlhkost pohybuje k rostlinám. Navíc umožňuje analyzovat dostupnost vody pro pěstované plodiny.
Napětí půdní vody (SWT)
SWT se používá k určení energie, kterou rostliny potřebují k získání vody. Snížení úrovně vlhkosti vede ke zvýšení napětí a naopak. SWT se obvykle měří v barech. Pro získání co nejpřesnějších výsledků je nutné data neustále aktualizovat. Například analyzujte hodnoty SWT, když se objeví známky vodního stresu. To umožní upravte zavlažování, dokud se ukazatele nevrátí k normálu.
Měření vlhkosti půdy pomocí dálkového průzkumu Země
Výhodou dálkového průzkumu Země oproti tradičním metodám monitorování je, že je vhodný pro měření vlhkosti na velkých plochách. Navíc lze využít satelitní technologie vytváření map půdní vlhkosti s vysokým rozlišením. To umožňuje simulovat výnos v jednotlivých oblastech pole za účelem další úpravy zemědělských prací. Satelitní technologie se neustále vyvíjejí, a proto se jejich možnosti pro zemědělskou výrobu jen rozšiřují.
Dálkové snímání navíc umožňuje zemědělcům měřit množství vody na povrchu a v kořenové zóně. To je zvláště důležité pro řízení zavlažování v suchých oblastech. Díky postupnému zvyšování prostorového a časového rozlišení družicových snímků se bude přesnost řízení polí jen zvyšovat. Dálkový průzkum Země je tak efektivním řešením pro regiony, kde není možné monitorování pole pomocí dronů nebo konvenčních senzorů.
EOSDA Crop Monitoring
Spravujte svá pole pomocí satelitních snímků s vysokým rozlišením – zjistěte změny rychle a přesně!
Nástroje pro monitorování půdní vlhkosti
Optimální vlhkost půdy pro rostliny můžete určit pomocí několika nástrojů. Výběr závisí na vlastnostech konkrétní lokality. Podívejme se na nejoblíbenější zařízení.
Tenziometry. Jedná se o vodou naplněné trubice používané k měření tlaku vody v kořenové zóně plodin. Hlavní nevýhodou tenzometrů je nutnost pravidelné údržby.
Sádrové bloky. Jsou vhodné pro širší spektrum úkolů. Kvůli jejich křehkému designu však vyžadují pravidelnou výměnu.
Reflektometry. Tyto měřiče vlhkosti půdy analyzují elektrický signál, který je vysílán a vracen ocelovými tyčemi v zemi. Suchá půda jej přenáší rychleji než vlhká půda. Takové senzory umožňují získat přesné výsledky v co nejkratším čase a nevyžadují pravidelnou údržbu. Jejich použití je však obtížnější interpretovat. Kromě toho musí být reflektometry kalibrovány v souladu s vlastnostmi půdy.
Platformy dálkového průzkumu. Jedná se o komplexní nástroj pro analýzu různých parametrů. Jednou z takových platforem je EOSDA Crop Monitoring. Umožňuje měřit obsah vlhkosti v kořenové a povrchové zóně. Takto můžete podrobně analyzovat jednotlivé vrstvy půdy. Kromě toho vám EOSDA Crop Monitoring umožňuje vyhodnotit důležitost půdní vlhkosti pro vývoj konkrétní plodiny na základě údajů vegetačních indexů.
Půdní vlhkost v kontextu satelitního polního monitorování
Monitorování půdní vlhkosti zlepšuje efektivitu plánování polí ve všech fázích růstu rostlin. Zejména vám umožňuje řešit následující problémy.
Optimální doba pro setí plodin
Úroveň půdní vlhkosti pomáhá určit nejlepší dobu pro setí plodin. Optimální hodnoty závisí na rostlinném druhu, regionu a dalších vnějších faktorech. Například kukuřice a káva trpí nadměrnou vlhkostí, zatímco rýže naopak lépe roste v mokřadech. Pokud spravujete jedno pole, je výpočet požadovaného obsahu vlhkosti poměrně snadný. Pro velká zemědělská družstva a firmy je to však mnohem obtížnější a nákladnější. EOSDA Crop Monitoring vám umožní vyhnout se značným nákladům a optimalizovat vaši práci. Uživatelé mohou přidat všechna pole do účtu a sledovat úrovně vlhkosti půdy každého z nich. Kromě toho mohou používat protokol pole ke koordinaci termínů výsadby.
Předpovídání a monitorování sucha
Důsledkem atmosférického sucha je vždy sucho půdy. Projevuje se kritickým poklesem množství vody v důsledku přehřátí a zvýšením koncentrace půdního roztoku na toxickou úroveň. Platforma EOSDA Crop Monitoring pomáhá předpovídat extrémní horko a sucho. K tomu mohou uživatelé využít 14denní předpovědi počasí a historická data k analýze dlouhodobých trendů sucha v regionu. S těmito informacemi můžete efektivně plánovat zavlažování v rizikových oblastech, abyste udrželi vlhkost půdy na optimální úrovni pro růst rostlin. Kromě toho použijte doplněk Weather Risk k přijímání automatických upozornění na kritické změny teploty.
Řízení zavlažování
Nejdůležitější funkcí EOSDA Crop Monitoring je stanovení obsahu vody v rostlinách pomocí vegetačního indexu NDMI. Umožňuje identifikovat záplavové zóny nebo oblasti, kde plodiny potřebují zalévat.
Včasná detekce vodního stresu pomáhá minimalizovat ztráty na úrodě. V rámci zemědělské velkovýroby to nabízí potenciál pro výrazné úspory v průběhu sezóny. Tato funkce je užitečná i pro zemědělské poradce, protože jim umožňuje včas odhalit problémy a hlásit je klientům.
Proto je pro zajištění optimálního vývoje rostlin rozhodující předvídání a sledování vlhkosti půdy. Pomocí moderních technologií přesného zemědělství můžete proces automatizovat a tím zvýšit produktivitu. Platforma EOSDA Crop Monitoring vám nabízí ještě více možností. Takže pomocí speciálního nástroje GIS, který lze integrovat s jinými produkty přes API, můžete vytvořit virtuální mapu celého regionu. Chcete-li se dozvědět více o možnostech softwaru pro vaši produkci, kontaktujte náš prodejní tým. Náš R&D tým najde to nejlepší přizpůsobené řešení právě pro vás.