Delta-T Devices 為英國(guó)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(guó)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(cè)預(yù)測(cè)夏季越來(lái)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(guó)甜菜研究組織（BBRO）的應(yīng)用科學(xué)家Georgina Barratt表示：

    “為確保英國(guó)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(guó)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(wú)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?！?/p>

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(guò)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(píng)估這些性狀，必須在貼近田間實(shí)際的條件下對(duì)品種進(jìn)行測(cè)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(guó)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(zhǎng)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(duì)照區(qū)，以反映自然、未受干預(yù)的生長(zhǎng)條件。

    盡管初始使用了商用灌溉控制器，但它無(wú)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(guó)甜菜研究組織（BBRO）整合了一套新的土壤濕度監(jiān)測(cè)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(shuō)，

   “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?！?/p>

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(duì) 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(pán)，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(guò)該儀表盤(pán)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(lái)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(cè)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(guò)晚 —— 在 12 葉期之后。

    “甜菜的耐旱性往往由早期生長(zhǎng)階段（即遭受早期干旱脅迫時(shí)）的生理變化所決定?！?/p>

    為此，2025 年的試驗(yàn)將更早施加干旱脅迫，即在 5-6 葉期開(kāi)始，且從生長(zhǎng)季初期就啟用 Delta-T 系統(tǒng)。這將有助于在關(guān)鍵的生長(zhǎng)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(lái)了以下優(yōu)勢(shì)：

• 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(cè)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(lái)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！?br/>