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为探究灌溉及农艺决策对作物产量和水分生产率的影响，美国农业部农业研究服务局（USDA ARS）研究人员开展玉米相关实验。他们收集 6 年实验数据，涵盖作物蒸散（ET）、生长和产量等多方面，为模型校准等提供依据，推动精准农业发展。
在农业生产的广袤领域中，精准把握作物生长规律与水分利用效率一直是科研人员不懈追求的目标。随着全球气候的变化和水资源的日益紧张，如何高效利用水资源、提高作物产量成为农业领域亟待解决的关键问题。在过去的研究中，虽然对作物生长和水分关系有了一定的了解，但由于缺乏长期、全面且精准的数据支持，在制定科学合理的灌溉和农艺决策方面仍存在诸多困难。例如，不同地区的气候、土壤条件差异巨大，传统的灌溉方式往往难以适应复杂多变的环境，导致水资源浪费或作物生长受限。此外，作物生长模型的准确性也受到数据质量和完整性的制约，难以准确预测作物产量和水分需求。
为了突破这些困境，美国农业部农业研究服务局（USDA ARS）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们聚焦于玉米（Zea mays, L.）这一重要的农作物，在德州布什兰地区开展了长达 6 年（1989 年、1990 年、1994 年、2013 年、2016 年和 2018 年）的实验。研究人员利用先进的技术手段，收集了大量关于玉米蒸散（ET）、生长和产量的数据，旨在深入剖析灌溉和其他农艺决策对作物产量和水分生产率的影响，为农业生产提供科学依据和技术支持。
经过多年的研究，研究人员取得了丰硕的成果。他们建立了包含多方面数据的数据集，这些数据不仅适用于分析美国南部高平原地区灌溉和农艺决策对作物产量和水分生产率的影响，还能为作物生长模型的校准、测试和改进提供有力支持。这一研究成果发表在《Scientific Data》上，为全球农业科研领域提供了宝贵的参考资料。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们使用了 4 个大型精密称重测渗仪，通过质量平衡法测量作物的蒸散量。这些测渗仪配备了多种传感器，能够实时监测土壤含水量、气象数据等关键信息。其次，利用田间校准的中子探针，定期测量土壤不同深度的含水量，为灌溉管理提供准确的数据支持。此外，研究人员还通过定期观测作物生长状况，包括测量植株高度、叶面积指数、地上生物量等指标，全面掌握作物的生长动态。
研究结果丰富且全面。在土壤水分传感与灌溉管理方面，根据土壤剖面含水量读数，对 “完全” 灌溉和 “不足” 灌溉进行精准管理。通过中子探针测量不同深度的土壤含水量，获取了丰富的土壤水分数据，这些数据可用于指导灌溉调度，以实现不同实验设计要求的灌溉方式。
在称重测渗仪测量与仪器设备方面，测渗仪经过校准，可精确测量质量，并转换为相对土壤储水量。通过土壤水分平衡方程计算作物蒸散量，考虑了降水、灌溉、露水和霜积累等多种因素。同时，测渗仪配备的各种传感器，能够实时监测气象数据和土壤参数，为研究提供了全面的环境信息。
植物生长和产量测量结果表明，研究人员通过多次测量不同地块的植株密度、生长阶段、植株高度等指标，全面掌握了作物的生长过程。在收获后，通过手工和机器收获的方式，准确测量了作物的产量和生物量，并计算了收获指数等重要指标。
气象数据方面，除了在每个测渗仪上安装传感器收集气象数据外，还在相邻的气象站收集校准后的气象数据。通过比较称重测渗仪和雨量筒测量的降水量，确保了气象数据的准确性和可靠性。
综合来看，该研究的结论意义重大。它为农业生产中的灌溉和农艺决策提供了科学依据，有助于提高水资源利用效率和作物产量。通过对大量数据的分析，研究人员能够更准确地了解作物生长与环境因素之间的关系，从而优化灌溉和农艺措施。此外，这些数据还为作物生长模型的改进提供了有力支持，提高了模型预测的准确性，为精准农业的发展奠定了坚实的基础。在未来的农业发展中，这些研究成果有望得到广泛应用，推动全球农业向更加高效、可持续的方向发展。
