Коли ми розпочинаємо іригаційний проект, перше, що потрібно зробити, це створити міцну основу, щоб цифри не вводили нас в оману. З усіх існуючих параметрів евапотранспірація (ЕТ) , мабуть, є найважливішою, оскільки якщо ми її недооцінимо, рослини зазнають водного стресу, і врожай різко знизиться; але якщо ми її переоцінимо, ми зрештою витратимо гроші на непотрібні матеріали та воду.
Простіше кажучи, ФАО визначає це явище як суму двох процесів, які, хоча й пов'язані, є різними: вода, яка випаровується безпосередньо з поверхні ґрунту, та вода, що виділяється рослинами через листя шляхом транспірації. Це, по суті, шлях води від землі до атмосфери , життєво важливий цикл, який впливає не лише на сільське господарство, але й на формування хмар та температуру нашого регіону.
Розбиття процесу: Випаровування та транспірація
Якщо ви коли-небудь бачили пару, що піднімається з каструлі з окропом, ви вже знаєте, що таке випаровування. Вода переходить з рідкого стану в газоподібний, коли отримує енергію. У сільській місцевості тепло сонячного випромінювання замінює вогонь для приготування їжі, змушуючи воду з ґрунту розсіюватися в повітрі. Ця швидкість змінюється щодня залежно від погоди та типу ґрунту; наприклад, піщані ґрунти утримують менше води, ніж глинисті, що призводить до швидшого випаровування. Крім того, розміщуючи кришки або плаваючі сонячні панелі на водосховищах, ми можемо уповільнити цей процес і використовувати сонячну енергію для інших цілей.
З іншого боку, у нас є транспірація, механізм, який рослини використовують для «дихання» та охолодження. Коріння поглинає воду та поживні речовини, які піднімаються до листя. Там, поки рослина фотосинтезує для росту, вона виділяє надлишок води через пори, які називаються продихами . Це захопливий процес, оскільки він створює своєрідне всмоктування, яке дозволяє воді підніматися проти сили тяжіння. Однак, якщо рослина хвора або їй недостатньо вологи, продихи закриваються, щоб запобігти її загибелі від зневоднення, тим самим уповільнюючи транспірацію.
Енергетичний баланс та метеорологія
З більш технічної точки зору, евапотранспірація є частиною енергетичного балансу поверхні Землі. Земля отримує короткохвильове випромінювання від сонця та випромінює довгохвильове випромінювання. Чиста радіація – це енергія, яка залишається доступною та розподіляється трьома потоками: тепло, яке опускається в землю, відчутне тепло (яке нагріває повітря та створює терміку) та приховане тепло , яке саме є евапотранспірацією.
Щоб виміряти це, вчені використовують високодосконалі прилади, такі як піранометри або метод вихрової коваріації , який вимірює пориви вітру та водяної пари багато разів на секунду. Ви також можете провести експеримент вдома, поставивши скляну ємність на траву, а іншу — на асфальт; у першій ви побачите, як краплі води конденсуються на стінах, демонструючи, що рослинність виділяє набагато більше вологи, ніж голий ґрунт.
Розрахунок та застосування в точному землеробстві
Щоб уникнути неточностей, фермери використовують різні типи ET. ET0, або еталонна евапотранспірація , – це евапотранспірація, яку мало б гіпотетичне пасовище з нескінченною кількістю води, і вона залежить лише від клімату. Щоб дізнатися, скільки потрібно реальній культурі, ми використовуємо формулу ETc = ET0 x Kc , де Kc – коефіцієнт культури, який змінюється залежно від стадії росту (чи починає вона тільки проростати, чи вже дозріла).
Якщо умови не ідеальні, наприклад, коли є шкідники або ґрунт засолений, ми застосовуємо коефіцієнт водного стресу (Ks), щоб отримати фактичне значення евапотранспірації . Це важливо, щоб уникнути надмірного поливу, який не тільки призводить до марнування води, але й може призвести до вимивання поживних речовин або захворювань коренів.
- Лізиметри: Контейнери, які зважують ґрунт, щоб точно визначити, скільки води втрачається. Вони точні, але дорогі.
- Атмометри: Прості контейнери, що вимірюють пряме випаровування. Дуже корисні для невеликих садів.
- дистанційне зондування: Використання супутників (таких як NASA або Landsat) та індексів, таких як NDVI виміряти «зеленість» рослини та оцінити ET з космосу.
- Водний баланс: Оцінка, що базується на різниці між тим, що надходить (дощ/зрошення), і тим, що виходить.
Як запрограмувати полив крок за кроком
Щоб розробити збалансований план зрошення, нам спочатку потрібно знати загальну доступну воду (TAW) у ґрунті та ту частку, яку рослина може витягти без стресу, що називається легкодоступною водою (RAW). Логічним процесом було б записувати добову ET0, помножити її на Kc культури, щоб отримати ETc, і перетворити її на кубічні метри на гектар.
Практичним прикладом може бути розрахунок інтервалу поливу шляхом ділення RAW (швидкого використання води) на добову потребу у воді. До цього зазвичай додається запас 15-20% для вимивання, що гарантує, що солі не накопичуються в кореневій зоні. Таким чином, фермер точно знає, як часто поливати та скільки вносити, щоб рослина залишалася в оптимальній стадії розвитку.
Сучасне розумне управління водними ресурсами поєднує локальні датчики, які вимірюють вологість та гіперлокальний клімат, із передовими математичними моделями . Розуміючи, що евапотранспірація – це сума випаровування з ґрунту та транспірації листя, на яку впливають вітер, температура та сонячне світло, можна перетворити традиційну ферму на систему точного землеробства , яка буде прибутковою та стійкою в довгостроковій перспективі.
