Estación automática de monitoreo de humedad del suelo: cómo determinar la capacidad de campo para el riego y la evaluación de sequías

La capacidad de campo es una base clave para el análisis de la humedad del suelo, la programación del riego y la evaluación de la sequía. Sin un valor confiable de la capacidad de campo, la humedad relativa del suelo y la evaluación de la sequía pueden volverse inconsistentes en todos los sitios.

Un método práctico para usar una estación automática de monitoreo de humedad del suelo para determinar la capacidad de campo sigue este flujo de trabajo: seleccionar una estación estable, saturar el suelo alrededor del sensor del tubo, evitar la evaporación, registrar datos horarios y usar el método de curvatura para determinar el valor de humedad de equilibrio.

Método de medición y referencia estándar

Los métodos comunes incluyen mediciones de campo y mediciones de laboratorio. Los métodos de campo incluyen lluvia natural e inundación de marcos. Los métodos de laboratorio incluyen los métodos de caja de arena, Wilcox y membrana de presión. Para las estaciones automáticas de humedad del suelo, el método de referencia es la determinación de la capacidad de campo del suelo NY/T 3678-2020 mediante el método de instrumento de inundación de marco.

Procedimiento de campo utilizando una estación automática

Selección del sitio

Seleccione un campo que represente la textura del suelo local, las condiciones de cultivo y una determinada escala de plantación. Evite posiciones en pendientes y crestas. El acceso al agua debe ser conveniente porque el proceso de inundación requiere suficiente agua.

Configuración de marco y terraplén

Construya un terraplén cuadrado alrededor de la sonda del sensor del tubo. Una configuración de campo práctica utiliza un terraplén de 2 mx 2 m, aproximadamente 30 cm de alto y 30 cm de ancho de fondo. Se coloca un marco de madera en la posición central del sensor para formar el área de prueba evitando daños al cable.

Inundaciones y coberturas

Antes del riego, coloque pasto seco, paja u otro material en la superficie para reducir la alteración de la estructura del suelo. El volumen de agua estimado es de aproximadamente 1,4 m³ para suelos arenosos y 1,8 m³ para suelos francos o arcillosos. Después de la inundación, cubra el área con paja y película plástica para reducir la evaporación y la intrusión de lluvia.

Recopilación de datos y cálculo de curvatura

Mantenga la estación de monitoreo en funcionamiento antes y después de una inundación. La recolección horaria del sensor tubular de temperatura y humedad del suelo proporciona los datos necesarios para el cálculo. Grafique la humedad del suelo versus el tiempo, calcule la curvatura e identifique el punto donde la curvatura se vuelve casi horizontal. El valor de humedad correspondiente se toma como capacidad de campo.

Por qué es importante la capacidad de campo en el seguimiento de proyectos

La capacidad de campo es el contenido de agua del suelo relativamente estable que se mantiene después de suficiente riego o precipitación, drenaje y prevención de la evaporación. Es importante para los indicadores de sequía porque proporciona un punto de referencia local para interpretar los datos de humedad del suelo.

Para un integrador de sistemas, la capacidad de campo no es sólo un valor de laboratorio. Afecta a los umbrales de alarma, a las decisiones de riego y a si se pueden comparar diferentes estaciones de seguimiento.

Por qué este método mejora el valor de los datos

Muchos proyectos sobre humedad del suelo se limitan a mostrar valores porcentuales. Las pruebas de capacidad de campo hacen que esos valores sean más significativos porque crean una línea base local de agua y suelo. Dos campos pueden mostrar el mismo contenido volumétrico de agua pero tener diferente disponibilidad de agua para el cultivo si su textura y estructura difieren.

Para los distritos de riego, la capacidad de campo respalda un mejor establecimiento de umbrales. Para el seguimiento de la sequía, ayuda a convertir la humedad bruta en indicadores de humedad relativa. Para las estaciones de investigación, proporciona un método documentado que puede repetirse o auditarse.

Plantilla de registro de campo

Cómo utilizar el resultado después de la medición

Una vez determinada la capacidad del campo, el valor debe escribirse en el archivo de la estación y usarse al configurar los umbrales de alarma. Por ejemplo, la advertencia de riego, la advertencia de sequía y el cálculo de la humedad relativa deben hacer referencia a la línea base de capacidad de campo local en lugar de a un valor genérico copiado de otro tipo de suelo.Esto es especialmente importante para los distritos de riego, las explotaciones agrícolas de tierras secas y las redes de seguimiento que incluyen varias texturas del suelo.

El resultado también debe revisarse cuando cambia la profundidad de las raíces del cultivo o cuando se mueve el sensor. La capacidad de campo pertenece al perfil del suelo y a las condiciones de instalación, no sólo al modelo de sensor. Si se reubica la estación, el valor anterior no debe reutilizarse sin verificación.

Cómo conectar la capacidad de campo con los umbrales de riego

Una vez determinado el valor de la capacidad de campo, los umbrales de riego se pueden escribir como reglas del proyecto. Por ejemplo, el operador puede definir una banda de advertencia por debajo del rango de humedad de trabajo del cultivo y una banda superior después del riego.El valor exacto debe establecerse según el cultivo, la textura del suelo y la etapa de crecimiento, pero la capacidad de campo proporciona el punto de referencia para establecer esas reglas.

Por eso no se debe aceptar una estación de humedad del suelo simplemente verificando si los datos aparecen en línea. El propietario debe confirmar si los datos pueden respaldar las decisiones de riego, los informes de sequía y la posterior comparación entre campos. Si el proyecto incluye varias estaciones, cada tipo de suelo representativo debe tener su propia línea base documentada.

Escenarios de aplicación y valor de ingeniería

Red de Monitoreo de Sequía

Desafío del sitio:Diferentes estaciones requieren líneas de base locales comparables.

Plan de integración del sistema:Determine la capacidad de campo para tipos de suelo representativos y aplíquela a los umbrales de las estaciones.

Valor de usuario:Los indicadores de sequía se vuelven más consistentes y defendibles.

Gestión del Distrito de Riego

Desafío del sitio:Las decisiones de riego requieren valores de referencia del agua del suelo.

Plan de integración del sistema:Utilice datos automáticos de la estación para definir la capacidad del campo local y la respuesta de la zona raíz.

Valor de usuario:La programación del riego puede basarse en el comportamiento medido del suelo.

Granja de investigación y demostración

Desafío del sitio:El muestreo manual no puede proporcionar suficientes detalles temporales.

Plan de integración del sistema:Utilice registros automáticos horarios durante el drenaje y la redistribución.

Valor de usuario:Los investigadores pueden identificar el equilibrio con mayor claridad.

Aceptación de la estación de humedad del suelo a largo plazo

Desafío del sitio:Una estación puede estar en línea pero no calibrada para el suelo local.

Plan de integración del sistema:Incluir prueba de capacidad de campo y calibración de sensores en la aceptación.

Valor de usuario:El proyecto ofrece una interpretación utilizable de la humedad, no sólo datos en línea.

Causas comunes de resultados de capacidad de campo poco confiables

• Prueba demasiado pronto después de la instalación del sensor, antes de que se estabilice el suelo alrededor de la sonda.

• Utilizar un sitio que no represente la textura del suelo de la finca.

• Dañar el cable del sensor o alterar el suelo de prueba durante la configuración del marco.

• Permitir la evaporación o la intrusión de lluvia durante la redistribución.

• Datos faltantes durante el período en el que la curva de humedad se acerca al equilibrio.

Entregables del proyecto para contratistas

Un entregable completo debe incluir la identificación de la estación, la profundidad de instalación, fotografías de campo, registro de inundaciones, datos brutos por hora, curva de humedad, resultado del cálculo de curvatura y valor final de capacidad de campo. Esto convierte la medición en un documento de proyecto rastreable que puede ser revisado posteriormente por el propietario o un consultor técnico.

Guía de selección

• Utilice estaciones estables con un tiempo de instalación prolongado para reducir la alteración del suelo.

• Prefiera sensores de tubo cuando se requieran datos de perfil de múltiples profundidades.

• Confirme el intervalo de exportación de datos y las marcas de tiempo antes de la prueba de inundación.

• Evite la medición durante el período de congelación del suelo.

• Planifique al menos un experimento de calibración para sensores de tubo.

Notas de integración del sistema

La estación deberá mantener comunicación durante toda la prueba. Si la red es inestable, se debe habilitar el almacenamiento local. La profundidad del sensor, el bloque de campo, el tipo de suelo, el volumen de riego y el tiempo de cobertura deben registrarse en el archivo del proyecto.

Preguntas frecuentes sobre la decisión del proyecto

P1: ¿Cuál es la capacidad de campo en el monitoreo del suelo?

R: La capacidad de campo es el contenido de agua estable del suelo después de una suficiente humectación, drenaje y prevención de la evaporación.

P2: ¿Por qué es importante la capacidad de campo para el riego?

R: Proporciona una referencia local para los umbrales de riego en lugar de depender de un porcentaje de humedad genérico.

P3: ¿A qué método se hace referencia para las pruebas de campo?

R: Se hace referencia a NY/T 3678-2020 para la determinación de la capacidad del campo del suelo mediante el método del instrumento de inundación de marco.

P4: ¿Por qué utilizar una estación automática de humedad del suelo?

R: Los datos horarios de la estación proporcionan una curva de humedad-tiempo que es más fácil de analizar que las lecturas manuales dispersas.

P5: ¿Qué configuración de campo se utiliza alrededor del sensor?

R: Un terraplén cuadrado alrededor de la sonda del sensor del tubo protege el área de prueba y evita la pérdida de agua.

P6: ¿Cuánta agua de riego se estima normalmente?

R: Una estimación práctica es de aproximadamente 1,4 m3 para suelo arenoso y 1,8 m3 para suelo franco o arcilloso, ajustado en sitio.

P7: ¿Cómo se selecciona el valor final?

R: El método de curvatura identifica el punto donde la curva de humedad del suelo se acerca al equilibrio después del drenaje.

P8: ¿Qué puede hacer que el resultado no sea confiable?

R: Las alteraciones recientes en la instalación, la mala selección del sitio, los daños en los cables, la evaporación, la intrusión de lluvia o la falta de datos horarios pueden reducir la confiabilidad.

P9: ¿Qué entregables deberían proporcionar los contratistas?

R: Proporcione la identificación de la estación, la profundidad del sensor, fotografías de campo, registro de inundaciones, datos sin procesar, análisis de curvas y valor final de capacidad de campo.

P10: ¿Cuándo se debe volver a probar el valor?

R: Vuelva a realizar la prueba cuando se mueva el sensor, las condiciones del suelo cambien significativamente o se reconstruya la estación de monitoreo.

Resumen

La medición de la capacidad de campo convierte una estación automática de humedad del suelo de un dispositivo de visualización de datos a una herramienta de decisión entre el suelo y el agua. Un método de inundación controlada, datos horarios y una documentación cuidadosa ayudan a los compradores a construir sistemas de riego y evaluación de sequías más confiables.