Trong quản lý tưới và nghiên cứu cây trồng, biết đất đang có bao nhiêu nước mới chỉ là một nửa câu chuyện. Câu hỏi tiếp theo quan trọng không kém là: hệ thống cây trồng đang thực sự mất bao nhiêu nước vào khí quyển?

ATMOS 51 của METER Group là cảm biến được phát triển để đo Actual Evapotranspiration – lượng bốc thoát hơi nước thực tế (Actual ET) trực tiếp tại khu vực nghiên cứu. Thay vì chỉ dựa trên ET tham chiếu hoặc hệ số cây trồng, ATMOS 51 sử dụng phương pháp Variance Bowen Ratio (VBR) để xác định trao đổi nước và năng lượng giữa bề mặt cây trồng, đất và khí quyển.

Nhờ đó, người dùng có thể theo dõi mức sử dụng nước thực tế của cây trong ngày, đánh giá tình trạng thiếu nước, nhận biết sớm các tín hiệu stress nước và xây dựng chiến lược tưới chính xác hơn theo điều kiện thực tế tại từng khu vực.

Evapotranspiration – ET là tổng lượng nước mất đi thông qua hai quá trình:

• Evaporation: nước bốc hơi từ đất và các bề mặt.
• Transpiration: nước thoát qua cây trồng.

Trong thực tế, người dùng thường gặp ba khái niệm: Reference ET, Crop ET và Actual ET.

Reference ET mô tả nhu cầu bốc thoát hơi của một bề mặt tham chiếu dưới điều kiện khí tượng nhất định. Crop ET thường được ước tính từ Reference ET kết hợp hệ số cây trồng. Trong khi đó, Actual ET phản ánh lượng nước thực sự rời khỏi hệ thống cây trồng – đất tại vị trí đang quan sát.

Sự khác biệt này trở nên quan trọng khi cây chịu stress, độ che phủ thay đổi, nguồn nước bị hạn chế hoặc điều kiện vi khí hậu tại ruộng khác với trạm khí tượng gần đó. ATMOS 51 được thiết kế nhằm đưa phép đo vượt ra khỏi việc chỉ ước tính ET từ các hệ số cố định.

Bên cạnh Actual ET, hệ thống còn cung cấp nhiều dữ liệu phục vụ nghiên cứu cân bằng nước và năng lượng như:

• Tốc độ evapotranspiration
• Tổng lượng ET
• Latent heat flux
• Bức xạ mặt trời
• Net radiation ước tính
• Nhiệt độ không khí
• Specific humidity
• Bowen Ratio
• Độ nghiêng cảm biến
• Diagnostic codes phục vụ đánh giá chất lượng phép đo

Nhờ kết hợp nhiều biến đo trong cùng một cảm biến, ATMOS 51 giúp giảm số lượng thiết bị rời cần lắp đặt tại hiện trường.

1. Quản lý tưới chính xác

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của ATMOS 51 là hỗ trợ xác định cây trồng đang thực sự sử dụng bao nhiêu nước.

Khi kết hợp dữ liệu Actual ET với lượng mưa và độ ẩm đất, người dùng có thể xây dựng bức tranh rõ hơn về:

Nước đi vào hệ thống → nước được giữ trong đất → nước mất đi qua evapotranspiration.

Thông tin này giúp hỗ trợ quyết định thời điểm tưới, lượng nước cần bổ sung và đánh giá hiệu quả của các chiến lược tiết kiệm nước.

2. Theo dõi stress nước của cây trồng

Khi nguồn nước bị hạn chế, Actual ET có thể thay đổi trước khi xuất hiện những biểu hiện stress dễ dàng quan sát bằng mắt.

Dữ liệu Actual ET có thể được sử dụng để hỗ trợ nhận biết sớm những thay đổi liên quan đến tình trạng thiếu nước, từ đó giúp người quản lý điều chỉnh chế độ tưới trước khi stress ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hoặc năng suất cây trồng.

3. Nghiên cứu cây trồng và sinh lý thực vật

ATMOS 51 phù hợp cho các nghiên cứu liên quan đến:

• Nhu cầu sử dụng nước của cây
• Đáp ứng của cây trước stress nước
• Quan hệ đất – cây – khí quyển
• Cân bằng nước
• Cân bằng năng lượng bề mặt
• Ảnh hưởng của điều kiện vi khí hậu đến evapotranspiration
• So sánh các nghiệm thức tưới hoặc quản lý cây trồng

Thiết bị có thể được ứng dụng trong nghiên cứu agronomy, cây hàng năm, cây ăn quả, cây lâu năm và nhiều hệ thống canh tác khác nhau.

4. Nghiên cứu thủy văn và hệ sinh thái

Actual ET là một thành phần quan trọng của cân bằng nước ở quy mô hệ sinh thái.

ATMOS 51 có thể hỗ trợ theo dõi sự thay đổi của dòng nước theo thời gian, nghiên cứu cân bằng năng lượng và đánh giá tác động của điều kiện môi trường lên trao đổi nước giữa bề mặt và khí quyển.

5. Bổ sung cho hệ thống Eddy Covariance

ATMOS 51 dựa trên các nguyên lý turbulent transport tương tự những hệ thống đo flux quy mô đồng ruộng như Eddy Covariance.

Thiết bị có thể được sử dụng để bổ sung hoặc mở rộng mạng điểm đo ET trong footprint của hệ thống Eddy Covariance, đặc biệt trong các nghiên cứu cần nhiều điểm quan trắc nhưng muốn giảm yêu cầu về cơ sở hạ tầng và thiết bị phức tạp.

Kết hợp ATMOS 51 với hệ sinh thái cảm biến METER

Giá trị của Actual ET trở nên rõ nét hơn khi được đặt trong toàn bộ hệ thống soil–plant–atmosphere continuum.

Một cấu hình nghiên cứu có thể kết hợp:

ATMOS 51
→ Actual ET

ATMOS 41 / ATMOS 41W
→ dữ liệu khí tượng và Reference ET

TEROS 12 / TEROS 54
→ hàm lượng nước trong đất

TEROS 21 / TEROS 22
→ thế nước của đất

IRT
→ nhiệt độ canopy

ZL6 + ZENTRA Cloud
→ thu thập, truyền và quản lý dữ liệu từ xa

Việc kết hợp dữ liệu khí quyển, đất và cây trồng giúp người nghiên cứu không chỉ biết “đất còn bao nhiêu nước”, mà còn hiểu “cây có sử dụng được nước hay không” và “bao nhiêu nước đang thực sự rời khỏi hệ thống”.

Một số lưu ý khi sử dụng ATMOS 51

Actual ET là một phép đo phức tạp, vì vậy việc lựa chọn vị trí và hiểu điều kiện hiện trường rất quan trọng.

ATMOS 51 phù hợp nhất với các canopy cây trồng điển hình. Đối với thảm thực vật quá thưa, thực vật chết hoặc các khu vực nơi bức xạ trực tiếp tới mặt đất quá lớn, một số giả định trong mô hình cân bằng năng lượng có thể kém phù hợp hơn.

Điều kiện advection mạnh cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng áp dụng phương pháp Bowen Ratio. Vì vậy, với các nghiên cứu chuyên sâu, vị trí lắp đặt nên được đánh giá dựa trên đặc điểm canopy, địa hình, nguồn tưới và mục tiêu nghiên cứu.

ATMOS 51 của METER Group mang đến giải pháp đo Actual Evapotranspiration (Actual ET) trực tiếp tại thực địa, giúp xác định lượng nước thực tế mất đi từ cây trồng và đất. Thiết bị phù hợp cho các ứng dụng quản lý tưới chính xác, nghiên cứu cây trồng, đánh giá stress nước, thủy văn và cân bằng nước – năng lượng.

Khi kết hợp với hệ sinh thái cảm biến METER, ATMOS 51 giúp xây dựng bức tranh toàn diện về mối quan hệ đất – cây trồng – khí quyển, hỗ trợ nghiên cứu và quản lý nguồn nước hiệu quả hơn.