更好的农用水管理研究:不要太潮湿,不太干燥

在为北卡罗来纳作物提供适当的时间提供适当的水时,大自然可以栩栩如生,预计气候变化会使水管理甚至对农民棘手。

在北卡罗来纳州立大学,Mohamed Youssef教授和农业学院的工程师和学生团队正在开发和测试新的水管理方法,以实现互补目标 - 帮助农民增加产量并防止水质问题下游。

“这项研究是明天的农业 - 气候有弹性,环境可持续和资源效率,”NC州的生物和农业工程系(BAE)尤斯赛夫表示。“它适用于今天可用的技术,以适应和改善明天的挑战的农业系统 - 实际上,对于当今的挑战,因为在生长季节期间的过度潮湿的条件和太干燥的条件现在在我们年度逐年迈出了。”

农厂领域的三名男子做海报介绍。海报处于金属结构。
有博士。学生Hossam Moursi(左)和Ehsan Begheri(右),Mohamed Youssef教授解释了正在进行的水管理研究,以帮助农民增加产量并提高水质。

建立过去的研究

研究人员正在测试的一些技术对数十年来管理水平的国家开发的控制排水策略。受控排水减少氮和磷的损失适用于农田。氮和磷是重要的肥料成分,但是当它们流入溪流,河口和海洋时,它们会导致污染。

由于州和联邦成本份额计划,在20世纪80年代和1990年代的东北卡罗来纳州农场上安装了超过4,500多个控制的排水结构,并且今天许多人继续使用。

适当管理控制引流为作物增长提供了健康的环境,同时减少了对表面水域的营养损失。

该练习采用在排水管下安装的控制结构,以根据农业需求调节田地的排水。管理排水控制结构是通过将木板堆放到结构中来完成的,以将水储存在现场中或从结构中移除电路板以释放来自该领域的水,这取决于排水的需要。“受控排水的适当管理为作物增长提供了健康的环境,同时减少了对地表水域的营养损失,”Youssef说。

但受控排水有一个重大缺点。农民必须手动添加或取出电路板以控制现场的水分,如果板肿胀,那么可能会耗时和物理要求。

两种技术,都是特色的2020虚拟黑地农场经理巡演,代表特别承诺的下一代水管理选择。

根据Yousseyf的领导,系统正在Beaufort县的两个农场网站上进行测试,帕米尔科和班戈河流排队进入帕姆利音乐。

捕获和释放方法

排水水循环系统采用农场池塘在潮湿时期储存水。在干燥期间,水用作补充灌溉。
研究人员正在评估排水水循环作为一种有助于实现气候弹性,环境可持续农业的做法。这种做法涉及在农场储层的潮湿时段期间从表面和地下流动捕获和储存农业径流。在生长季节的干燥期间,水被重用用于补充灌溉。在Belhaven Farm的结果表明,该实践可以将氮和磷损失降低到下游表面水下约50%,沉积物损失约90%,同时将作物产量提高约30%。

在Belhaven的一个农场,研究人员正在考虑将多余的水从现场排放到储存池,然后在干燥时期使用水作为补充灌溉源可以增加产量。他们还在研究系统有效地捕获和重复使用氮气和磷的方式,从而提高下游水体的质量。

在65英亩的网站上,博士。学生Hossam Moursi一直在学习排水水循环系统三年来。新系统采用受控排水和防水。在潮湿的时期,水流到一英亩的储存池。池塘从三个区域收集水 - 实验现场,没有灌溉的控制领域,附近的森林区域。在干燥时段期间,将收集的池塘水泵泵入罐中,然后馈送地下灌溉系统。

到目前为止,研究人员发现,自动化系统同化并回收大约80%的氮气和近50%的磷,穆斯尼说。此外,它会降低沉积物90%。

蹲在设备附近的人在农场池塘附近
Hossam Moursi发现,排水水循环系统他一直在研究捕获并回收氮和磷并减少沉积物。

作物产量结果也有阳性。2018年,大豆产量上涨30%。2019年,一个特别干燥的年份,该领域用玉米种植,虽然整体产量与长期平均值相比不高,但研究人员确实看到了对他们在控制领域所看到的好处的好处。

我们正在比较您可以获得多少作物产量,与您可以从农场脱掉的农业土地数量进行比较。

youssef表现为“令人兴奋”的结果。正在进行的研究将使研究人员更好地了解改善是否会随着时间的推移和不同的作物而升高。

同时,研究人员正在使用计算机建模来确定用于土壤类型和长期天气条件的现场特定的池塘尺寸。

“我们还在考虑到您正在制作生产以建造池塘的地区,”Youssef说。“这是一个权衡,所以我们正在比较有多少作物产量,你可以比较你可以从农场脱掉的农业面积。”

Youssef表示,研究人员还希望探索池塘是否可以管理洪水来减轻洪水 - 这是一个重要的考虑因素,这是一个重要的考虑因素。科学家们预测,随着温暖的气候,飓风可以加剧,生产更多的降雨并在唤醒时留下更多的洪水。

周围的时钟监控和管理

实时水管理系统包括场边缘单元和现场单元。
新的水管理系统自动排出过量的水,并根据降水和水位位置的实时反馈,对抗进行防水。该系统由两个单元组成:衡量沉淀和地下水位的现场单元(圆形)和基于从现场单元接收的无线信号在排水和水电变量之间切换的场边缘单元。

距离Belhaven网站约有3英里,在浴室的115英亩的农场领域,NC州已经实施了一种唯一的实时水管理系统。该系统旨在帮助农民在植物生长的含量下保持土壤水分 - 不会太潮湿而不是在整个生长季节中擦干。

目标类似于排水水循环项目的目标 - 提高产量并减少现场的营养素丧失。

博士生Ehsan Begheri正在考察太阳能实时水管理系统的有效性在涉及自由排水,控制排水和防水的几种情况下。

该系统由监测站组成,其中仪器测量水位深度的频率每10分钟。监控站将信号发送到控制站设计的电台,该网站升高和降低现场水位。

“当场中的水桌子变得太靠近场表面时,底部门将打开并让水从场出口,并且当场中的水桌子变得太深时,控制单元将采取行动然后将出口和泵水靠背回到该领域,“戈赫里解释道。

在旁观者面前,一个男人在农场领域的排水运河边缘指向设备。
博士学生Ehsan Begheri指出了实地边缘单元的特点,即实时水管理系统的一部分。

在该项目工作三年的Egheri表示,计算机化系统基于一系列因素 - 现场水位的深度,出口时的水深,降雨量,作物类型和作物生长阶段。

目标是一个系统,这些系统可以通过节省能源,耗水成本和营养利用来支付自己。

“这项技术使我们能够实时了解水表与水桌发生的事情,并管理现场的那些水平”,“乍得普尔(Chad Poole)添加了NC状态扩展的水弹性专家。beplay平台违法的“基本上我们正在远离那些不得不这样做的人。”

普尔还在同一部位开始了一个现场实验研究,以确定哪些作物品种在潮湿时表现最佳,在干燥时最佳。

“我们有一个滴水灌溉研究,我们正在评估种植者可以用来触发灌溉的水分仪表,”普尔说。“我们基本上在一次治疗中饱和一些品种,然后将水分保持在另一个,然后让它们中的一个,并进行自然条件,并比较横跨产量。这让我们能够为农民提供一个思想,这些品种将对不同的土壤和水分状况作出反应,并且对于实现最佳产量,该品种将是什么样的营养需求。“

这些研究中的目标是普尔补充,是提出一个系统“,通过节省能源,耗水成本和营养利用来支付自己的系统。”

“这项技术为农民提供的是一种在水上节省成本节约的方法。最终,我们希望在我们必须泵出含水层或其他一些水源之前,我们将使用我们收到的每一滴水,“Poole说。

Youssef表示,如果提供资金,实时水监测项目将持续三年或四年,结果可以塑造农业水资源管理数十年来。

六个人在农田
从左到右:博士。学生Ehsan Begheri,推广专业乍得普beplay平台违法的尔,穆罕默德·伊斯州教授和支持团队的成员,实施了实时水管理项目,Tommy Stephenson,Justin Macialek和Jay Campbell。

寻求答案

教授和鲍特省拓展领袖迈克尔布尔切尔表示,研究人员和学生参与beplay平台违法的了农业水管理研究旨在“找到最经济的解决方案,为农民和环境都有最佳结果。

“他们试图帮助农民避免试验和错误的陷阱,这变得昂贵,”他补充道。“让研究人员进行审判和错误,然后他们可以提供最明确的信息,帮助他们第一次得到它。”