วิธีการตั้งค่าตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ให้สอดคล้องกับความต้องการน้ำสำหรับการชลประทานพืชอย่างไร

เข้าใจเกี่ยวกับตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์และบทบาทของมันในการวางแผนการชลประทานแบบไดนามิก

ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์คืออะไร และทำงานอย่างไรในการสนับสนุนการวางแผนการชลประทานตามการใช้น้ำของพืช

ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ทำให้การชลประทานเป็นระบบอัตโนมัติ โดยเปลี่ยนระยะเวลาที่ปล่อยน้ำตามรอบเวลาที่กำหนด เช่น 15 นาที เป็นต้น เมื่อมีการตั้งค่าไว้ที่ 50% ระบบจะทำการรดน้ำพืชในแต่ละรอบเป็นเวลาเกือบแปดนาที สอดคล้องกับความต้องการของพืชชนิดต่างๆ ที่แตกต่างกัน ผ่านกระบวนการระเหย-ถ่ายเทน้ำ (evapotranspiration) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการวัดปริมาณความชื้นที่พืชสูญเสียไป เมื่อเทียบกับการรดน้ำที่ใช้เวลาคงที่แบบเดิม ตัวจับเวลาเหล่านี้สามารถลดการสูญเสียน้ำได้ประมาณ 29% สำหรับผัก ตามข้อมูลจากสมาคมการชลประทานเมื่อปีที่แล้ว ซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับฟาร์มที่ต้องการเปลี่ยนจากการเดาสุ่มมาเป็นการบริหารจัดการน้ำอย่างชาญฉลาดโดยอาศัยข้อมูลจริง แทนที่จะทำตามนิสัยปฏิบัติเดิม

เปลี่ยนจากการตั้งเวลารดน้ำแบบคงที่ มาใช้โหมดงบประมาณน้ำโดยการปรับเปอร์เซ็นต์

ระบบน้ำชลประทานแบบดั้งเดิมมักสูญเสียน้ำไป 20–40% เนื่องจากการตั้งเวลาที่ไม่ยืดหยุ่น ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ทำให้สามารถ โหมดงบประมาณน้ำ , โดยเกษตรกรปรับเวลาการใช้งานรายสัปดาห์ตามการเปลี่ยนแปลงของค่า ET ในช่วงฤดูร้อนที่มีความต้องการน้ำสำหรับพืชสูงสุด การตั้งค่าที่ 70% อาจเพิ่มขึ้นเป็น 95% เพื่อตอบสนองความต้องการน้ำของพืช และลดลงเหลือ 50% หลังเก็บเกี่ยว

การรวมตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์เข้ากับตัวควบคุมการให้น้ำอัจฉริยะ เพื่อการจัดการน้ำอย่างแม่นยำ

ระบบสมัยใหม่รวมตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์เข้ากับเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินและเครื่องมือพยากรณ์อากาศ เพื่อสร้างระบบควบคุมการให้น้ำแบบวงจรปิด การทดลองในปี 2023 แสดงให้เห็นว่าฟาร์มที่ใช้ระบบบูรณาการสามารถบรรลุประสิทธิภาพการใช้น้ำได้ถึง 92% โดยการลดเวลาการให้น้ำโดยอัตโนมัติในช่วงที่มีฝนตก ขณะเดียวกันก็รักษาระดับความชื้นในโซนรากให้อยู่ในระดับเหมาะสม

การคำนวณความต้องการน้ำของพืชโดยใช้การคายน้ำจากพืชและดิน (ET) และสัมประสิทธิ์ของพืช

การใช้การคายน้ำจากพืชและดิน (ET) และสัมประสิทธิ์ของพืชในการกำหนดความต้องการการให้น้ำประจำวัน

เกษตรกรคำนวณปริมาณน้ำที่พืชต้องการโดยดูจากสิ่งที่เรียกว่า การคายน้ำและการระเหย (evapotranspiration) หรือเรียกสั้นๆ ว่า ET ซึ่งเป็นการวัดปริมาณน้ำทั้งหมดที่สูญเสียไปจากการระเหยของความชื้นจากดินรวมกับน้ำที่พืชคายออกมาทางใบ เพื่อให้ได้ตัวเลขเฉพาะ เกษตรกรจะนำค่า ET อ้างอิงที่คำนวณจากสภาพอากาศท้องถิ่นสำหรับพื้นที่หญ้ามาตรฐานมาคูณกับตัวประกอบพืชเฉพาะที่เรียกว่า สัมประสิทธิ์ Kc ข้าวโพดมีค่า Kc ที่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก โดยเริ่มต้นที่ประมาณ 0.3 เมื่อเพิ่งงอก และสูงสุดที่ประมาณ 1.2 ในช่วงเจริญเติบโตเต็มที่ ขณะที่ผักกาดหอมมีค่าคงที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ โดยปกติอยู่ระหว่าง 1.0 ถึง 1.1 ตลอดช่วงการเจริญเติบโต ข่าวดีสำหรับผู้ปลูกที่ต้องการจัดตารางการให้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพคือ มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตตเสนอเครื่องคิดเลขออนไลน์ฟรี ซึ่งสามารถปรับค่า ET เหล่านี้ตามสภาพจริงในพื้นที่และลักษณะเฉพาะของพืชแต่ละชนิด

การประยุกต์ใช้วิธีดุลน้ำเพื่อประมาณความต้องการน้ำของพืชแบบเรียลไทม์

วิธีดุลน้ำติดตามความชื้นในดินโดยเปรียบเทียบปริมาณน้ำที่เข้า (ฝน น้ำชลประทาน) และปริมาณน้ำที่ออก (การระเหยและการคายน้ำ น้ำไหลซึม) เซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำที่ลดลงในโซนราก และจะเริ่มให้น้ำชลประทานเมื่อความชื้นลดลงต่ำกว่า 50% ของความจุที่สามารถใช้ได้ ผลการศึกษาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส ปี 2023 พบว่าเกษตรกรผู้ปลูกถั่วอัลมอนด์ที่ใช้วิธีนี้สามารถลดการใช้น้ำลงได้ 22% โดยไม่สูญเสียผลผลิต

กรณีศึกษา: การวางแผนการให้น้ำชลประทานตามค่าการระเหยและการคายน้ำสำหรับพืชผัก โดยใช้การปรับเปอร์เซ็นต์

เกษตรกรที่ดำเนินการเพาะปลูกแครอทในหุบเขาซาลินาส รัฐแคลิฟอร์เนีย สามารถลดการใช้น้ำได้ประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ หลังจากเริ่มเชื่อมต่อตัวจับเวลาการให้น้ำเข้ากับค่าการระเหย-ถ่ายเทน้ำ (ET) จริงทุกวัน ในช่วงที่อากาศร้อนจัดช่วงหนึ่ง อุณหภูมิพุ่งสูงขึ้น ค่า ET เพิ่มขึ้นถึง 7.8 มม. ต่อวัน ส่งผลให้ระบบอัตโนมัติขยายระยะเวลาการให้น้ำนานขึ้นเกือบหนึ่งในสาม ในทางกลับกัน ช่วงเช้าที่มีหมอกหนาทึบเป็นเวลานาน ค่า ET ลดลงต่ำกว่า 3.2 มม./วัน ทำให้ระบบลดการให้น้ำลงเกือบครึ่งหนึ่ง ตามการศึกษาที่ดำเนินการในฟาร์มที่คล้ายกัน การปรับเปอร์เซ็นต์ตามข้อมูล ET แบบเรียลไทม์นี้ ช่วยรักษาผลผลิตของพืชไว้ภายในช่วงบวกหรือลบประมาณ 9 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการยึดติดกับตารางการให้น้ำแบบคงที่ โดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ

การตั้งค่าตัวจับเวลาเปอร์เซ็นต์ในตัวควบคุมการให้น้ำอัจฉริยะ

คู่มือขั้นตอนการตั้งค่าการปรับเปอร์เซ็นต์ตามความต้องการน้ำของพืช

การตั้งค่าตัวจับเวลาตามเปอร์เซ็นต์เริ่มต้นด้วยการกำหนดช่วงเวลาการให้น้ำพื้นฐานโดยอ้างอิงจากข้อมูลการคายน้ำและการใช้น้ำของพืช รวมถึงความต้องการที่แท้จริงของพืชแต่ละชนิด ระบบการให้น้ำสมัยใหม่หลายระบบอนุญาตให้เกษตรกรปรับลดปริมาณน้ำที่ใช้ได้เป็นขั้นตอนเล็กๆ บางครั้งสามารถปรับได้ละเอียดถึง 1% และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะถูกนำไปใช้กับโซนต่างๆ ทั้งหมดพร้อมกัน เมื่ออุณหภูมิลดลง การลดปริมาณน้ำที่ปล่อยออกประมาณ 20% แต่ยังคงรักษาระบบเวลาเดิมไว้ จะช่วยป้องกันดินแฉะเกินไป โดยไม่จำเป็นต้องปรับแต่งแต่ละสถานีแยกกัน ตามการวิจัยจากกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา วิธีการให้น้ำพืชในปริมาณที่เพียงพอแต่ไม่มากเกินไปนี้ สามารถประหยัดน้ำได้ระหว่าง 15 ถึง 35 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณการใช้น้ำทั้งหมด สำหรับพืชผลที่ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงเมื่อมีฝนตกน้อย

การปรับความถี่และระยะเวลาการให้น้ำให้สอดคล้องกับรูปแบบการดูดซึมน้ำของพืช

ค่าตั้งตัวจับเวลาเปอร์เซ็นต์ที่เหมาะสมสะท้อนถึงพฤติกรรมในเขตที่รากพืชแผ่ขยาย:

• ผักที่มีรากตื้น (ลึกไม่เกิน 12 นิ้ว) ได้รับประโยชน์จากการให้น้ำเป็นระยะสั้นแต่บ่อยครั้ง (เวลาทำงาน 50–70%)
• สวนผลไม้ที่รากแผ่ลึกลงไปจะให้ผลผลิตที่ดีขึ้นเมื่อทำการให้น้ำในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นที่ระดับ 100–120% ของค่าพื้นฐาน
  การศึกษาปี 2023 ใน เกษตรกรรมแม่นยำ แสดงให้เห็นว่าการจัดรอบการให้น้ำให้สอดคล้องกับรูปแบบการลดลงของความชื้นในดิน สามารถเพิ่มผลผลิตมะเขือเทศได้ถึง 18% ขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนการสูบจ่ายน้ำลง 22 ดอลลาร์ต่อไร่

การก้าวข้ามความขัดแย้งในอุตสาหกรรม: เหตุใดคุณสมบัติแบบเปอร์เซ็นต์จึงถูกใช้งานน้อย ทั้งที่การนำระบบควบคุมอัจฉริยะมาใช้มีอัตราการยอมรับสูง

ประมาณ 72 เปอร์เซ็นต์ของฟาร์มมีระบบการให้น้ำอัจฉริยะเหล่านี้ ตามรายงานจากสมาคมการชลประทานเมื่อปีที่แล้ว แต่มีเพียงเล็กน้อยกว่าหนึ่งในสามที่ใช้คุณสมบัติปรับเปอร์เซ็นต์อย่างแท้จริง เกษตรกรยังคงมองว่าการตั้งเวลาด้วยตนเองปลอดภัยกว่า แม้ว่าการศึกษาจะชี้ให้เห็นว่าการจัดสรรงบประมาณน้ำโดยอัตโนมัติสามารถลดความสูญเสียของพืชผลได้เมื่อเกิดคลื่นความร้อนที่รุนแรง การควบคุมความชื้นในดินให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมดูเหมือนจะเป็นกุญแจสำคัญ การจัดอบรมบางครั้งที่แสดงตัวอย่างจริงๆ ช่วยลดช่องว่างด้านความรู้นี้ได้ เช่น การอธิบายวิธีตั้งตัวจับเวลาที่ 65 เปอร์เซ็นต์ในช่วงสัปดาห์ที่อากาศร้อนจัด อุณหภูมิอยู่ที่ 90 องศาฟาเรนไฮต์ และความชื้นอยู่ที่ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งทำให้แตกต่างอย่างมากสำหรับเกษตรกรหลายรายที่ไม่แน่ใจว่าควรเริ่มต้นอย่างไร

การเพิ่มความแม่นยำด้วยข้อมูลแบบเรียลไทม์และการบริหารจัดการแบบปรับตัวได้

การใช้เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินและสภาพอากาศในการปรับตั้งค่าตัวจับเวลาเปอร์เซ็นต์แบบไดนามิก

ระบบการชลประทานในปัจจุบันมีความแม่นยำค่อนข้างสูงเมื่อรวมเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินเข้ากับข้อมูลจากสถานีตรวจอากาศที่ส่งตรงไปยังตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ โดยระบบจะปรับระยะเวลาการให้น้ำตามสภาพอากาศจริงที่เกิดขึ้นภายนอก พบว่าเกษตรกรสามารถลดการใช้น้ำได้ประมาณ 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ในช่วงฤดูฝน โดยไม่ส่งผลเสียต่อผลผลิตของพืชแต่อย่างใด การศึกษาเมื่อปี 2023 จากมหาวิทยาลัยเนแบรสกาได้ยืนยันว่าวิธีนี้ได้ผลดี ตัวควบคุมอัจฉริยะเหล่านี้นำข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทั้งหมดมาปรับตั้งค่าการชลประทานทุกวัน กล่าวคือ ทำให้ปริมาณน้ำที่ให้สอดคล้องกับความต้องการน้ำที่แท้จริงของพืช แทนที่จะปฏิบัติตามตารางเวลาที่กำหนดตายตัว ซึ่งสมเหตุสมผลในการประหยัดทรัพยากร แต่ยังคงได้ผลผลิตที่ดี

การนำเส้นโค้งสัมประสิทธิ์พืชรายฤดูกาลมาใช้ในการวางแผนการชลประทานแบบปรับตัว

ความต้องการน้ำของพืชเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล ขึ้นอยู่กับระยะการเจริญเติบโตและปริมาณใบไม้ที่พื้นผิวพัฒนาขึ้นมา การให้น้ำแบบทันสมัยใช้สิ่งที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์พืชแบบไดนามิก (Kc) ซึ่งหมายถึงการปรับปริมาณน้ำที่ให้ในแต่ละวันตามปริมาณน้ำที่พืชสูญเสียไปจริงๆ จากการระเหยและการคายน้ำ ยกตัวอย่างเช่น ข้าวโพดมักจะเริ่มต้นที่ประมาณ 0.4 เมื่อเพิ่งงอก และจะเพิ่มขึ้นจนถึงประมาณ 1.15 ในช่วงกลางฤดูร้อนที่แห้งแล้ง ซึ่งต้องการน้ำมากที่สุด เกษตรกรจึงจำเป็นต้องปรับตั้งเวลาเครื่องให้น้ำอย่างเหมาะสมในช่วงเหล่านี้ การทดสอบภาคสนามในสวนปลูกอัลมอนด์ของแคลิฟอร์เนียแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้สามารถตอบสนองความต้องการน้ำจริงได้อย่างใกล้เคียงในส่วนใหญ่ของเวลา โดยมีความแม่นยำประมาณ 92% ตามการศึกษาล่าสุด

การเพิ่มประสิทธิภาพระยะยาว: การปรับตารางการให้น้ำให้สอดคล้องกับความแปรปรวนของภูมิอากาศและการหมุนเวียนพืช

เมื่อพูดถึงการวางแผนการชลประทานในระยะยาว ผู้เพาะปลูกจำนวนมากเริ่มหันไปใช้ข้อมูลสภาพอากาศย้อนหลังร่วมกับเครื่องมือคาดการณ์ เพื่อปรับแต่งการตั้งค่าตัวจับเวลาในช่วงระยะเวลาการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน ตามรายงานล่าสุดจากหน่วยงานการเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) ผู้ที่ใช้วิธีการปรับตัวแบบห้าปี มักจะประหยัดน้ำได้มากกว่าผู้ที่ใช้ตารางเวลาคงที่ประมาณ 18% ระบบสมัยใหม่ยังฉลาดขึ้นด้วย เพราะสามารถปรับแผนการให้น้ำพื้นฐานได้ตามชนิดพืชที่จะปลูกในฤดูกาลถัดไป ส่งผลให้เกษตรกรใช้เวลาน้อยลงประมาณ 40% ในการตั้งค่าใหม่ทั้งหมดเมื่อเปลี่ยนจากการปลูกฝ้ายมาเป็นพืชคลุมดิน ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในช่วงฤดูกาลปลูกที่ยุ่งเหยิง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการจัดตารางการชลประทานแบบไดนามิกด้วยตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์

ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ในการชลประทานคืออะไร

ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ในการชลประทานคืออุปกรณ์ที่ปรับระยะเวลาการจ่ายน้ำตามช่วงเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งช่วยให้การจ่ายน้ำสอดคล้องกับความต้องการการคายน้ำและระเหยของพืช

ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์ช่วยประหยัดน้ำได้อย่างไร

โดยการปรับระยะเวลาการให้น้ำให้สอดคล้องกับความต้องการน้ำที่แท้จริงของพืช ตัวจับเวลาแบบเปอร์เซ็นต์สามารถลดการสูญเสียน้ำได้ด้วยการปรับเวลาการให้น้ำตามข้อมูลและสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์

เกษตรกรใช้วิธีใดในการประเมินความต้องการน้ำของพืช

เกษตรกรประเมินความต้องการน้ำของพืชโดยการคำนวณการคายน้ำรวม (evapotranspiration) ซึ่งพิจารณาปริมาณน้ำที่สูญเสียไปจากการระเหยและการคายน้ำของพืช แล้วคูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์เฉพาะชนิดของพืช

ทำไมเกษตรกรทุกคนไม่ใช้การปรับเปอร์เซ็นต์ในระบบการให้น้ำ

แม้ว่าระบบการให้น้ำอัจฉริยะจะถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลาย แต่เกษตรกรบางรายยังคงชอบตั้งค่าด้วยตนเอง อาจเนื่องจากความคุ้นเคยหรือความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความปลอดภัยของการปรับตั้งค่าอัตโนมัติ

ตัวควบคุมการให้น้ำอัจฉริยะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำได้อย่างไร

ตัวควบคุมการให้น้ำอัจฉริยะใช้ข้อมูลเรียลไทม์จากเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินและพยากรณ์อากาศ เพื่อปรับตารางการให้น้ำอย่างมีพลวัต ทำให้การใช้น้ำมีประสิทธิภาพสูงสุดโดยไม่กระทบต่อผลผลิตของพืช