Назад к списку

Управління зрошенням ягідних насаджень на основі використання сучасних вологомірів ґрунту


Олександр Павелківський, керівник компанії Aquatec

Павло Янченко, інженер-розробник

Сьогодні для обґрунтованого прийняття рішення щодо поливу все частіше використовують системи моніторингу стану ґрунтової вологи із датчиками вимірювань у реальному часі, які легко інтегруються в існуючі зрошувальні мережі.

Датчики для моніторингу стану води у ґрунті класифікують за двома категоріями, які вимірюють основні взаємозалежні характеристики:

1) датчики об'ємного вмісту води – ємкісні (soil volumetric water content sensors), вимірюють об'ємну її кількість (Moisture content);

2) датчики матричного капілярного потенціалу (soil matric potential sensors), вимірюють силу, з якою ґрунтова вода зв'язана з частинками ґрунту, тобто кількість енергії, яку рослині потрібно витратити для вилучення води з ґрунту (Matric Potential).

Дані про вологість ґрунту, отримані 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 (капілярно-сорбційний) потенціал води у ґрунті. Цю величину вимірюють за допомогою приладу тензіометра тиску рідкої фази ґрунту.

Величина тензіометричного тиску, що відповідає польовій – найменшій вологомісткості (НВ), коливається у ґрунтів, рекомендованих для вирощування ягідних насаджень, приблизно від -10 до -5 кПа. Для найбільш поширених ягідних культур діапазон рухливої і доступної вологи варіює від -60 до -5 кПа (табл. 1).

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 (рис. 1). Компанія також є виробником високоякісних тензіометрів, як механічних, так і електронних.

Рисунок 1. Автономна тензіометрична станція онлайн моніторингу


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 








Контролер Bionica розроблений для збору і передачі даних (матричного потенціалу – тензіометричного тиску ґрунтової вологи, і вологості у відсотках від об’єму) на інтернет-сервер. Він будує криві вивільнення вологи ґрунту, які детально визначають взаємозв’язок між водним потенціалом та вмістом води, графіки поливу рослин (рис. 2). Варто зазначити, що функціональність контролера дозволяє підключити також і метеосенсори – всього до 8-ми електронних датчиків. Живлення автономне від акумулятора, який заряджається сонячною панеллю. Дані відправляються на інтернет-сервер за допомогою мобільного зв'язку (GSM) або WiFi, завдяки чому агровиробники отримують доступ до своїх датчиків практично де завгодно.

Контролер 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!















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

Рисунок. 2. Режим краплинного зрошення малини 4-го року вегетації з червня по липень
















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. 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 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 (табл. 1).

Таблиця 1 – Глибина зволоження та рівень передполивної вологості ґрунту залежно від періоду розвитку найбільш поширених ягідних культур на краплинному зрошенні 





















* 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. 

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 контролюють в оптимальному діапазоні протягом усієї вегетації. Верхнім значенням є НВ, а нижнім — рівень передполивної вологості ґрунту, за якого й призначають поливи. Враховуючи, звичайно, що цей рівень змінюється залежно від фази розвитку рослин (табл. 1).

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.