Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Bevattning för med sig många effekter som vore önskvärda i dagens svenska lantbruk, som präglas av ökade produktionsrisk till följd av höga produktionskostnader men samtidigt ökade avräkningspriser. Efterfrågan på bevattningskompetens och effektiv bevattningsplanering för att kunna hushålla med begränsade vattenresurser kan förväntas öka i vår tid.
Det föreliggande arbetet syftar till att testa lämpligheten hos den metod för bevattningsplanering med vattenbalansberäkningar som rekommenderas av FN i FAO Irrigation and Drainage Paper no 56 för svenska förhållanden. Vattenbalansberäkningarna har testats på data från bevattningsförsöken L1-267, L1-268 och L1-269 som var utlagda på Gotland och Öland under åren 2020 respektive 2021, i vilka tre olika bevattningsstrategier testats i vall med två olika vallblandningar. Vattenbalansberäkningarna är baserade på Penman-Monteith-ekvationen för beräkning av potentiell evapotranspiration och har testats mot mätningar av markens volymetriska vattenhalt som utförts med en Delta-T Profile Probe PR2 SDI-12. Datan har analyserats utefter förändringar i markvattenförråd mellan mättillfällen med ungefärligen veckovisa intervall. Totalt har sex försöksårs data analyserats. Resultaten visar god överensstämmelse mellan beräknad och uppmätt förändring i markvattenförråd vid god tillgång på indata. Då lokala väderdata finns tillgängliga och markens förråd av växttillgängligt vatten är känt överensstämmer beräkningarna med mätningarna till 73–93 %. Beräkningarna avviker då från mätningarna i genomsnitt med 6–8 mm från ett mättillfälle till ett annat tenderar att överskatta snarare än underskatta förändringen i markvattenförråd, men trenden var för svag för att dra några slutsatser och sett till volymer syntes ingen trend åt något håll. Vid sämre tillgång till väderdata och kunskap om marken överensstämde beräkningarna till 48–70 % med mätningarna, och avvikelsen steg till 14–16 mm. Beräkningarnas överensstämmelse med mätningarna är inte beroende av bevattningsstrategi, däremot har försöksår och försöksplats större inverkan på resultaten. Resultaten pekar på att bevattningsplanering med hjälp av de vattenbalansberäkningar som testats i arbetet kan rekommenderas vid god tillgång till lokala väderdata. Cirka 5 % av vattenhaltsmätningarna undantogs analys då mätsvaren var uppenbart felaktiga eller ofullständiga, utan att något mönster kunde anas bakom mätfelen. Att bara använda få mätningar av markens vattenhalt som grund för bevattningsplanering avråds därför ifrån. Däremot kan mätningar utgöra ett viktigt komplement till vattenbalansberäkningar vid avsaknad av ex. lokala nederbördsdata då vattenbalansberäkningar fungerar sämre.

Nyckelord: bevattning, Penman-Monteith, vattenbalans, vall, markvattenhaltsmätningar

Irrigation comprehends many effects that appear desirable in the Swedish crop production of today, which has seen an increase in both production costs and settlement prices. The need for irrigation planning and management know-how might be assumed to increase, in order to efficiently manage limited water resources. The aim of the study at hand was to test the suitability of calculations of soil water balance as a method for irrigation planning in Sweden. The soil water balance was calculated accordingly to the recommendations of the UN in FAO Irrigation and Drainage Paper no 56. The calculated soil water balance was tested on data from three irrigation field trials, L1-267, L1-268 and L1-269, which were executed during 2020 and 2021. The field trials tested three different irrigation strategies on two different seed mixtures of ley, in two sites in the southeast of Sweden. The calculated soil water balance is based on the Penman-Monteith equation for calculation of reference evapotranspiration and has been compared with measurements of soil volumetric water content, performed with a Delta-T Profile Probe PR2 SDI-12. The soil water balance and measurement data have been handled by calculating changes in soil water content on weekly basis, rather than absolute values of soil water content. In total, data from six seasons of field trials have been analysed. The results show a high conformity between the calculated and measured changes in soil water content when conditions are good in terms of access to local weather data and correct information about the field capacity of the soil. With correct input data, a conformity between calculated and measure changes in soil water content of 73-93 % where achieved. In those cases, the predictions of the calculations deviated from the those of the measurements with 6-8 mm of water, when predicting a change in soil water content from one week to the next. The calculations leaned towards overestimating rather than underestimating the changes in soil water content, but the trend was too subtle to draw any conclusions and absent went comparing volumes rather than occasions. With increasing distance to a weather station and less accurate predictions of field capacity, the conformity of the calculations and measurements varied between 48-70 % and the average deviation reached 14-16 mm of water. The accuracy of the soil water balance calculations did not differ clearly between irrigation strategies, but rather between year and site. The results suggest that the soil water balance method may be recommended as a tool for irrigation planning, when irrigated fields are near a weather station. Around 5 % of the measurements of soil water contents were excluded from analysis due to either incomplete or implausible erratic results. Measurements are important tools for complementing lack of local weather data but may not be recommendable as sole method for irrigation planning if not carried out extensively.

Keywords: irrigation scheduling, irrigation, Penman-Monteith, soil water balance, ley