Delta-T Devices 為英國甜菜研究組織 （BBRO） 提供 WET150 多參數(shù)土壤傳感器和 GP2 數(shù)據(jù)采集器，用于重要的干旱和缺水研究項(xiàng)目。

   平均而言，英國59%的甜菜種植于沙質(zhì)或以沙為基礎(chǔ)的土壤上，這使得該作物特別容易受到干旱和水分虧缺的影響。

   British Sugar* 的數(shù)據(jù)顯示，缺水造成的產(chǎn)量損失平均每年 10%，在最干旱的年份上升到 25%——此外，隨著氣候預(yù)測預(yù)測夏季越來越溫暖和干燥，與干旱相關(guān)的產(chǎn)量損失可能會(huì)變得更加頻繁**。

     因此，培育和篩選在更好條件與干旱條件下均表現(xiàn)良好的品種，是甜菜產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)重要目標(biāo)。

     英國甜菜研究組織（BBRO）的應(yīng)用科學(xué)家Georgina Barratt表示：

    “為確保英國甜菜作物在降雨量各異的年份都能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)量，至關(guān)重要的是，要為英國種植者提供那些既具有高耐旱性、又不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降的品種。

     這些耐旱甜菜品種需要在無需種植者大幅改變種植方式的前提下維持產(chǎn)量，從而提供一種兼具環(huán)境可持續(xù)性與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的解決方案。”

研究方法

    甜菜的耐旱性是一個(gè)復(fù)雜的性狀，受一系列生理和形態(tài)特征的影響。Ober （2005） 過去的研究表明，耐旱指數(shù)（DTI）較高的品種往往能保持綠色冠層覆蓋度，且萎蔫程度較低，這意味著即便在水分不斷減少的情況下，它們也能高效吸水。

  這種高效性可歸因于以下幾種性狀：

• 用于深度且有效吸水的根系結(jié)構(gòu)

• 用于調(diào)節(jié)水分流動(dòng)的葉片含水量和氣孔密度

• 影響水力傳導(dǎo)率的儲(chǔ)藏根動(dòng)態(tài)變化

   為了可靠地評估這些性狀，必須在貼近田間實(shí)際的條件下對品種進(jìn)行測試，既包括正常水分條件，也包括水分虧缺條件。

   耐旱指數(shù)（DTI）依據(jù)品種在兩種條件下的產(chǎn)量計(jì)算得出，為種植者和育種者選擇品種提供了可操作的參考依據(jù)。

     2023 年，英國甜菜研究組織（BBRO）啟動(dòng)了干旱研究試驗(yàn)，該試驗(yàn)在一個(gè)雙跨度、56 米長的聚氯乙烯大棚內(nèi)采用可控環(huán)境研究方法。這種設(shè)置能夠?qū)ν寥罎穸人竭M(jìn)行調(diào)控，同時(shí)在大棚外設(shè)置甜菜種植對照區(qū)，以反映自然、未受干預(yù)的生長條件。

    盡管初始使用了商用灌溉控制器，但它無法維持干旱處理所需的低水平且精確的土壤濕度閾值。

Delta-T Devices 產(chǎn)品的應(yīng)用

    2024 年，英國甜菜研究組織（BBRO）整合了一套新的土壤濕度監(jiān)測與灌溉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了 Delta-T Devices 公司的 GP2 數(shù)據(jù)采集器和 WET150 土壤濕度傳感器。

    Georgina 說，

   “GP2數(shù)據(jù)采集器和WET150裝置使我們能夠按照用戶設(shè)定的水平控制土壤濕度。”

WET150 SDI-12 傳感器連接到 GP2 數(shù)據(jù)采集器

• 每個(gè)處理區(qū)安裝了 4 個(gè) WET150 傳感器

• GP2 數(shù)據(jù)采集器對 4 個(gè)傳感器的濕度讀數(shù)取平均值

• 系統(tǒng)根據(jù)這些讀數(shù)控制灌溉電磁閥，進(jìn)而管理滴灌系統(tǒng)

• 記錄的數(shù)據(jù)還包括氣象站和光合有效輻射（PAR）傳感器采集的環(huán)境參數(shù)

     設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有紅 - 黃 - 綠指示燈系統(tǒng)的儀表盤，用于直觀追蹤試驗(yàn)地塊是否維持在目標(biāo)土壤濕度水平。研究人員可通過該儀表盤實(shí)時(shí)調(diào)整灌溉設(shè)置。

     Georgina 表示：“該系統(tǒng)在 2024 年試驗(yàn)中期投入使用，取得了巨大成功。土壤水分含量被控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，使得灌溉地塊和干旱地塊之間形成了明顯差異。”

     下圖 1 展示了 WET150 傳感器記錄的體積含水量（VWC）數(shù)據(jù)，上方曲線代表灌溉地塊，下方曲線代表干旱條件下的地塊。

圖1

目前成果與未來規(guī)劃

    2024 年的試驗(yàn)結(jié)果顯示，灌溉地塊與干旱地塊的土壤濕度存在明顯差異，但未檢測到品種間的顯著響應(yīng)差異，這可能是因?yàn)楦珊得{迫施加過晚 —— 在 12 葉期之后。

    “甜菜的耐旱性往往由早期生長階段（即遭受早期干旱脅迫時(shí)）的生理變化所決定。”

    為此，2025 年的試驗(yàn)將更早施加干旱脅迫，即在 5-6 葉期開始，且從生長季初期就啟用 Delta-T 系統(tǒng)。這將有助于在關(guān)鍵的生長階段，更有意義地探究不同品種的耐旱性。

    下圖 2 展示了在干旱、雨養(yǎng)和灌溉條件下種植的甜菜，在播種后 181 天（DAS）收獲時(shí)的平均校正產(chǎn)量。

圖 2

結(jié)論

  事實(shí)證明，Delta-T Devices 公司的 GP2 與 WET150 系統(tǒng)是管理可控干旱條件的可靠且精準(zhǔn)的工具。將其整合到 BBRO 的試驗(yàn)中，帶來了以下優(yōu)勢：

• 實(shí)現(xiàn)了多個(gè)處理區(qū)的穩(wěn)定濕度控制

• 基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化灌溉

• 可擴(kuò)展且經(jīng)濟(jì)高效的監(jiān)測解決方案

    Georgina 總結(jié)道：

   “借助 GP2 與 WET150 系統(tǒng)維持目標(biāo)土壤濕度的能力，為我們的干旱試驗(yàn)帶來了突破性改變。我們期待 2025 年更早施加干旱脅迫的試驗(yàn)?zāi)芙沂靖嘈畔ⅰ！?/p>