土壤水分监测系统在英国甜菜研究组织干旱及水分亏缺项目研究中的应用
2025-09-23 来源:本站 点击次数:48
Delta-T公司正为英国甜菜研究组织(BBRO)提供土壤传感器和数据记录仪，用于开展重要的干旱与水分亏缺研究项目。
英国平均59%的糖用甜菜种植在沙质或砂基土壤上，这使得甜菜对干旱和水分亏缺格外敏感。
英国糖业集团（British Sugar）的数据显示，水分亏缺导致的产量损失年均达10%，在最干旱年份更是攀升至25%。此外，气候预测表明未来夏季将愈发温暖干燥，干旱相关的产量损失可能会愈发频繁。
对于许多糖用甜菜种植者而言，灌溉往往并非可行之选。一方面，他们获取灌溉基础设施的途径有限；另一方面，灌溉资源会优先分配给土豆等价值更高的作物。即便具备灌溉条件，也只有在极端干旱的年份，灌溉带来的收益才具有经济价值。
因此，培育并筛选出在充足的水分条件与干旱条件下均能良好生长的甜菜品种，已成为甜菜产业的重要目标。
BBRO 应用科学家乔治娜・巴拉特（Georgina Barratt）表示：“为确保英国糖用甜菜在降雨量各异的年份均能实现稳定产量，为英国种植者提供兼具高耐旱性且无产量损失的品种至关重要。这类耐旱甜菜品种无需种植者大幅改变种植方式，就能维持产量，是一种兼具环境可持续性与经济可持续性的解决方案。”
研究方法
糖用甜菜的耐旱性是一项复杂性状，受多种生理和形态特征影响。奥伯（Ober）在2005年开展的过往研究表明，耐旱指数(Drought Tolerance Index，简称DTI)较高的品种，往往能保持绿色冠层覆盖度，且萎蔫程度较低，这意味着即便在土壤湿度不断下降的情况下，这类品种仍能高效吸收水分。
这种水分吸收效率源于多个性状，具体包括：
耐旱指数（DTI）的计算基于品种在上述两种条件下的产量数据，能为种植者和育种者提供品种筛选的实用参考依据。
2023 年，BBRO启动了干旱研究试验，采用控制环境的研究方法，试验场地为长56 米的塑料大棚。
该试验设计能够精准调控土壤湿度水平，同时在大棚外设置了糖用甜菜对照种植区，以模拟自然、未受干预的生长环境。
试验初期曾使用商用灌溉控制器，但该设备无法维持干旱处理所需的低且精确的土壤湿度阈值。
Delta-T土壤水分监测仪器的应用
2024年，BBRO整合了一套全新的土壤湿度监测与灌溉控制系统，该系统采用 Delta-T公司的GP2数据记录仪和WET150土壤水分传感器。
乔治娜表示：“GP2数据记录仪与WET150水分传感器的土壤水分监测系统，为我们提供了所需的控制能力，能够将土壤湿度维持在用户设定的水平。”
该土壤水分监测系统的主要特点：
图1展示了WET150传感器采集的体积含水量（Volumetric Water Content，简称 VWC）数据，其中上方曲线代表灌溉处理区，下方曲线代表干旱处理区。
目前成果与未来规划
2024年的试验结果显示，灌溉处理区与干旱处理区的土壤湿度存在明显差异，但未检测到品种间的显著响应差异。这一结果可能是由于干旱胁迫施加时机过晚——在甜菜进入12叶期之后才开始施加干旱处理。
“甜菜的耐旱性通常由早期干旱胁迫下作物生长发育初期的生理变化所决定。”
为此，2025年的试验将提前施加干旱胁迫，在甜菜5-6叶期即开始处理，且整个生长季将从始至终使用Delta-T土壤水分监测系统。这一调整将有助于在甜菜生长最关键的阶段，更深入地了解不同品种的耐旱性差异。
图2展示了在干旱、降雨和灌溉三种条件下种植的糖用甜菜，在播种后181天（Days After Sowing，简称 DAS）收获时的平均校正产量数据。
研究结论
BBRO开展的干旱试验，是培育耐旱性更强的糖用甜菜品种的重要一步。在灌溉不切实际的环境中，品种筛选已成为气候变化背景下保障产量稳定的关键策略。
Delta-T公司的土壤水分监测系统，已被证实是管理受控干旱环境的可靠且精准的工具。该系统在BBRO试验中的应用，带来了以下价值：
相关仪器
WET150固定式土壤水分测量系统，用于野外长期在线监测土壤水分的动态变化，系统由GP2数据采集器和WET150土壤多参数传感器组成。WET150土壤多参数传感器是一款可以测量土壤五参数的SDI智能型传感器，它能够同时测量土壤含水量、温度、电导率、孔隙水电导率和土壤介电常数五个参数。系统能够在高盐环境下，得到准确的EC数据，同时具有温度补偿功能。坚固防水的外壳，保证其可长期埋设土壤中。
英国平均59%的糖用甜菜种植在沙质或砂基土壤上，这使得甜菜对干旱和水分亏缺格外敏感。
英国糖业集团（British Sugar）的数据显示，水分亏缺导致的产量损失年均达10%，在最干旱年份更是攀升至25%。此外，气候预测表明未来夏季将愈发温暖干燥，干旱相关的产量损失可能会愈发频繁。
对于许多糖用甜菜种植者而言，灌溉往往并非可行之选。一方面，他们获取灌溉基础设施的途径有限；另一方面，灌溉资源会优先分配给土豆等价值更高的作物。即便具备灌溉条件，也只有在极端干旱的年份，灌溉带来的收益才具有经济价值。
因此，培育并筛选出在充足的水分条件与干旱条件下均能良好生长的甜菜品种，已成为甜菜产业的重要目标。
BBRO 应用科学家乔治娜・巴拉特（Georgina Barratt）表示：“为确保英国糖用甜菜在降雨量各异的年份均能实现稳定产量，为英国种植者提供兼具高耐旱性且无产量损失的品种至关重要。这类耐旱甜菜品种无需种植者大幅改变种植方式，就能维持产量，是一种兼具环境可持续性与经济可持续性的解决方案。”
研究方法
糖用甜菜的耐旱性是一项复杂性状，受多种生理和形态特征影响。奥伯（Ober）在2005年开展的过往研究表明，耐旱指数(Drought Tolerance Index，简称DTI)较高的品种，往往能保持绿色冠层覆盖度，且萎蔫程度较低，这意味着即便在土壤湿度不断下降的情况下，这类品种仍能高效吸收水分。
这种水分吸收效率源于多个性状，具体包括：
- 用于深度且高效汲取水分的根系结构
- 调控水分流动的叶片含水量与气孔密度
- 影响导水率的储藏根动态变化
耐旱指数（DTI）的计算基于品种在上述两种条件下的产量数据，能为种植者和育种者提供品种筛选的实用参考依据。
2023 年，BBRO启动了干旱研究试验，采用控制环境的研究方法，试验场地为长56 米的塑料大棚。
该试验设计能够精准调控土壤湿度水平，同时在大棚外设置了糖用甜菜对照种植区，以模拟自然、未受干预的生长环境。
试验初期曾使用商用灌溉控制器，但该设备无法维持干旱处理所需的低且精确的土壤湿度阈值。
Delta-T土壤水分监测仪器的应用
2024年，BBRO整合了一套全新的土壤湿度监测与灌溉控制系统，该系统采用 Delta-T公司的GP2数据记录仪和WET150土壤水分传感器。
乔治娜表示：“GP2数据记录仪与WET150水分传感器的土壤水分监测系统，为我们提供了所需的控制能力，能够将土壤湿度维持在用户设定的水平。”
该土壤水分监测系统的主要特点：
- 每个处理区均安装了4个WET150土壤水分传感器；
- GP2数据记录仪对4个WET150传感器采集的湿度数据计算平均值；
- 系统根据计算得出的湿度数据，控制灌溉电磁阀，进而管理滴灌系统；
- 记录的数据还包括气象站与光合有效辐射（PAR）传感器采集的环境参数；
- 搭建了一个带有红-黄-绿三色指示灯系统的仪表盘，用于直观追踪试验小区的土壤湿度是否维持在目标水平。研究人员可通过该仪表盘实时调整灌溉设置。
图1展示了WET150传感器采集的体积含水量（Volumetric Water Content，简称 VWC）数据，其中上方曲线代表灌溉处理区，下方曲线代表干旱处理区。
目前成果与未来规划
2024年的试验结果显示，灌溉处理区与干旱处理区的土壤湿度存在明显差异，但未检测到品种间的显著响应差异。这一结果可能是由于干旱胁迫施加时机过晚——在甜菜进入12叶期之后才开始施加干旱处理。
“甜菜的耐旱性通常由早期干旱胁迫下作物生长发育初期的生理变化所决定。”
为此，2025年的试验将提前施加干旱胁迫，在甜菜5-6叶期即开始处理，且整个生长季将从始至终使用Delta-T土壤水分监测系统。这一调整将有助于在甜菜生长最关键的阶段，更深入地了解不同品种的耐旱性差异。
图2展示了在干旱、降雨和灌溉三种条件下种植的糖用甜菜，在播种后181天（Days After Sowing，简称 DAS）收获时的平均校正产量数据。
研究结论
BBRO开展的干旱试验，是培育耐旱性更强的糖用甜菜品种的重要一步。在灌溉不切实际的环境中，品种筛选已成为气候变化背景下保障产量稳定的关键策略。
Delta-T公司的土壤水分监测系统，已被证实是管理受控干旱环境的可靠且精准的工具。该系统在BBRO试验中的应用，带来了以下价值：
- 实现了多个处理区土壤湿度的可靠控制
- 基于实时数据实现了灌溉自动化
- 提供了可扩展且经济高效的监测解决方案
相关仪器
WET150固定式土壤水分测量系统，用于野外长期在线监测土壤水分的动态变化，系统由GP2数据采集器和WET150土壤多参数传感器组成。WET150土壤多参数传感器是一款可以测量土壤五参数的SDI智能型传感器，它能够同时测量土壤含水量、温度、电导率、孔隙水电导率和土壤介电常数五个参数。系统能够在高盐环境下，得到准确的EC数据，同时具有温度补偿功能。坚固防水的外壳，保证其可长期埋设土壤中。
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