Delta-T土壤水分监测系统助力英国甜菜研究组织(BBRO)进行干旱及水分亏缺项目研究

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%，在干旱严重的年份更是攀升至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，也只有在特别干旱的年份，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。

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，这类品种仍能很好吸收水分。

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

要可靠评估这些性状，需在贴近田间实际的条件下对品种进行测试，且测试需同时涵盖水分充足与水分亏缺两种环境。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。该试验设计能够准确调控土壤湿度水平，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准确的土壤湿度阈值。

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。

乔治娜指出：“该系统在2024年试验中期投入使用，且取得了显著成效。土壤水分含量始终保持在目标范围内，使得灌溉处理小区与干旱处理小区形成了明显的水分差异。”

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的监测解决方案