土壤墒情监测技术应用——以菠萝园为例

【目的】为了明确雷州半岛徐闻县菠萝园土壤墒情变化情况，建立该地区菠萝园 土壤墒情监测评价指标。【方法】文章分析了广东徐闻县气候、水源、土壤等农业资源 特点，通过对广东徐闻县菠萝园降雨量和0~20 cm、20~40 cm 土层土壤含水量的长期定 点监测，分析菠萝不同生育期降雨分布及土壤含水量适宜程度，并结合《农田土壤墒情 监测技术规范》、《土壤墒情评价指标》等相关行业标准，建立该地区菠萝土壤墒情监测 评价指标。【结果】菠萝生育期内降雨主要分布在7—10 月，占菠萝全生育期的70.3%， 降雨分布极不均匀。菠萝园0~20 cm 土层土壤质量含水量变化范围为18.7%~29.0%， 20~40 cm 土层土壤质量含水量变化范围为21.5%~29.7%。降雨对菠萝园土壤0~20 cm 的 水分含量影响显著。结合菠萝生育期长势、降雨分布及土壤墒情监测结果，初步提出 了菠萝定植期、营养生长期、催花期、开花期、果实发育期及成熟期的适宜土壤含水 量。【结论】通过对徐闻县菠萝园长期定点的降雨量记录和土壤墒情的监测数据，初步 建立了该地区菠萝土壤墒情监测评价指标，为菠萝的合理灌溉和节水生产提供科学依 据。     

临夏市玉米田土壤墒情监测浅析

选择临夏市不同土壤类型的玉米田,建立10个土壤墒情监测固定点,定期对各监测点0~20 cm、20~40 cm土层土壤墒情进行测定。结果表明,土壤墒情的变化规律与自然降水量、地区气温变化、作物的生长期及生长规律密切相关。土壤墒情总体上随降水量的增多而增加,土壤体积含水量的变化与本区域的降水规律相吻合。不同时期各监测点20~40 cm土层土壤体积含水量高于0~20 cm土层。     

土壤墒情评价指标研究初探

在现代农业中,准确有效的测量土壤含水量,掌握实时信息,是推行精量灌溉技术、提高水资源利用率,科学指导农业生产的基础,以及提供信息的依据。通过对墒情监测点0~20 cm、20~40 cm土层进行墒情监测(土壤相对含水量),根据降雨量、平均温、最高温、最低温、土壤含水量、作物旱情指标等,并对2012-2016年土壤墒情实时变化资料和定期测墒数据进行对比分析,分析研究与土壤墒情变化高相关的气象因子,及土壤墒情变化特点。通过4年对本地区主栽作物玉米、马铃薯、茄果类蔬菜进行土壤墒情跟踪监测,初步掌握以上作物各生育时期对土壤墒情的要求指标并建立墒情评价指标体系,为指导大面积农业生产奠定了科学的理论基础。掲示云南雨养农业区土壤墒情变化规律和演变趋势,通过现有观测资料,定量评估局地土壤墒情变化,为减缓和预防土壤墒情对农业的不良影响及制定科学的政策提供依据和技术支持。     

镇赉县土壤墒情与旱情监测现状探究

墒情及旱情监测对农业生产具有重要的指导意义,各地对土壤墒情及旱情监测也都相应加大了力度。镇赉县位于吉林省西北部,也是吉林省粮食生产的重要产区之一,特殊的地理位置及自然的气候因素,加速了政府对土壤旱情及墒情监测工作的开展,在此基础上县政府对农技人员的推广方式及农技推广体制的创新制定了相应的对策,从而对墒情及旱情的监测工作也提出了更高的要求。     

稻田墒情实时监测方案的研究

稻田墒情监测是区域土壤墒情监测的组成部分和重要内容,但目前尚未有比较成熟的监测方案。本文围绕土壤含水量监测和田面水层监测2个关键环节,提出一套稻田墒情实时监测方案。该方案能够满足田面有水层与无水层不断交替的墒情监测要求,具有一定的可操作性,可供实际工作借鉴。     

稻田墒情的实时监测方案

稻田墒情监测是区域土壤墒情监测的组成部分和重要内容,但目前尚未有比较成熟的监测方案。围绕土壤含水量监测和田面水层监测2个关键环节,提出了一套稻田墒情实时监测方案。该方案能够满足田面有水层与无水层不断交替的墒情监测要求,具有一定的可操作性,可供实际工作借鉴。     

监测采样间隔对土壤墒情预测模型性能的影响

【目的】为了实现准确的农田土壤墒情预测,以茶园不同深度的土壤墒情为对象,对不同的监测采样间隔下的多种茶园土壤墒情预测模型进行了对比研究.【方法】经相关性分析,确定了时段初始湿度、光照、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤电导率和降雨量7种影响因子,对土壤墒情分别建立了多元二次回归、BP神经网络和LSTM深度学习模型.研究了10、30、60、90、120 min等不同监测采样间隔下土壤墒情的预测精度,同时对3种模型的预测结果进行了对比分析.【结果】LSTM深度学习模型的平均相对误差为0.399%,在3种模型中最小.多元二次回归模型的预测误差随着采样间隔的增大而增大,BP神经网络与LSTM深度学习模型在采样间隔为30 min时预测误差最小,平均相对误差<0.5%.研究认为,最合适的监测采样间隔为30 min,且LSTM深度学习模型具有稳定性好、精度高的特点,适用于土壤墒情预测.【结论】本研究结果为土壤墒情监测采样间隔的设定和建模方法的运用提供依据,对土壤墒情预测模型的研究和应用具有重要意义.     

分布式农田土壤墒情集中监测管理系统

农田土壤墒情对作物的生长起到至关重要的作用,为了使作物生长在适宜含水量的土壤中,采用无线通信技术设计了分布式农田土壤墒情集中监测管理系统,监测中心与农田土壤墒情监测站采用C/S架构设计。根据规划,土壤墒情监测站部署在各地的农田内,利用土壤水分传感器FDS100采集土壤水分信息,再通过GPRS网络建立与监测中心的TCP/IP网络连接将采集到的数据上传;监测中心将接收到的数据进行解析、处理、分析,获取被监测区域农田的土壤墒情,并参照作物生长发育规律,为农田管理者提供精准的灌溉指导。系统准确实时地获取了各监测站的土壤墒情信息,实现了分布式农田土壤墒情的集中监测,能够为作物的精准灌溉管理提供强有力的数据支持。     

不同种植模式下土壤含水量变化特征分析

本文利用2005—2015年新河县张神首土壤墒情监测站的监测资料,分析水浇地作物与水浇地白地土壤含水量,掌握不同种植条件下土壤含水量的变化规律。结果表明,3月1日至4月21日,水浇地作物土壤含水量>水浇地白地土壤含水量;5月1日至6月21日,水浇地作物土壤含水量<水浇地白地土壤含水量;9月1日至11月21日,水浇地作物土壤含水量>水浇地白地土壤含水量。农作物灌溉期间,应考虑作物生长需水量进行适时灌溉,充分利用土壤含水量,以达到节水的目的。     

不同土壤墒情对小青菜生长的影响

为摸清不同土壤墒情对小青菜生长的影响,在上海市宝山区开展了小青菜田间土壤墒情监测试验。结果表明:小青菜的发芽率受土壤干旱的影响较大,适宜处理的小青菜种子发芽率最高,3个处理的小青菜种子发芽率依次为适宜处理水分饱和处理干旱处理;在干旱情况下小青菜幼苗的萎焉系数为9.41%;3个处理的土壤田间持水量和土壤相对含水量比较均为水分饱和处理适宜处理干旱处理。     

棉田土壤养分分析与土壤墒情监测系统应用

【目的】研究土壤养分的空间变异程度及分布规律,为该区域科学施肥提供依据。【方法】以新疆生产建设兵团第八师石河子总场六分场数字农业示范田为研究区域,应用土壤墒情监测系统、GIS与地统计学的方法,对棉田土壤含水量与温度进行实时采集、分析并存储在服务器里面,分析石河子总场土壤含水量和温度变化规律、棉田土壤养分空间分布特点及变异规律。【结果】(1)根据监测数据分析,随着灌水量增加和棉花生育期推进,上层0~30 cm比下层40~60 cm的土壤含水量变化趋势明显。0~20 cm土层土壤补偿水比较充分,各个监测点土壤含水量基本维持在比较适宜的范围内。土壤各层温度受大气温度影响并随着土层深度的加深而减弱,随着土层深度的逐渐加深滞后时间相对延长;受棉株逐渐长高变大以后遮阴等造成的影响,7月以后各土层温度逐渐持平,波动不大。(2)土壤全氮、速效磷和速效钾均呈现出中等程度变异;(3)土壤速效钾的块金值在25%~75%(块金值为0.497)表现为中等空间自相关性外,土壤全氮、速效磷指标的块金系数小于25%表现为强烈的空间自相关性。【结论】应用土壤墒情实时监测系统指导棉田灌溉,较往年没有任何减产减质的情况下,棉花灌溉在全生育期内比以往灌溉次数下降了1~3次,节约水资源约20%左右。研究区域内土壤全氮、速效磷和速效钾变异呈现中等程度变异特征,全氮、速效磷表现为极强空间自相关性,速效钾表现为中等强度的空间相关性。     

地表覆盖及等高线种植玉米对坡地红壤水热生态效应研究

 1999年在云南高原坡耕地红壤上进行了地表覆盖及等高线种植玉米试验。结果表明,玉米苗期,裸地等高线种植对提升坡地红壤土温有明显作用,盖膜有好的增温效果。采用覆膜等高线种植措施有明显的调节水分功能,使坡耕地红壤水分含量变幅较小,起到了防旱防涝的作用,但雨水多时保水效果差,加剧坡耕地红壤的水分流失。采用盖草及结合翻耕、免耕等保护性措施,并未明显导致低土温,且有利于蓄积降水,气候持续干旱时也有好的保水作用。地表覆盖及等高线种植良好的水热生态效应是提高玉米产量的重要因素。     

晋西黄土区不同水文年土壤水分特征及其主要影响因子分析

  目的  晋西黄土区生态环境脆弱,土壤水分是制约植被生长的重要因子。为深入了解该区域土壤水分年际变化,明确制约该区域土壤储水量的关键因子,探讨晋西黄土区不同植被类型在生长季节内土壤含水量的变化。  方法  以定位观测法为主,对人工刺槐Robinia pseudoacacia林、天然三角槭Acer buergerianum林和野艾蒿Artemisia lavandu-laefolia草地生长季(5?10月)内0~400 cm土壤含水量进行监测;在此基础上,根据含水量标准差对土壤进行活跃层划分,并通过生长季前后储水量的对比探究年际土壤储水量盈亏状况;测定了典型样地的土壤性质,并结合地形、不同水文年旱涝特征对土壤储水量的影响因子进行冗余分析。  结果  ①人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地平均土壤含水量分别为8.36%~9.63%、10.01%~13.19%和15.43%~19.17%,野艾蒿草地表层土壤含水量显著高于人工刺槐林和天然三角槭林(P＜0.05)。②天然三角槭林土壤水分活跃层最深可达180 cm,人工刺槐林和野艾蒿草地土壤水分活跃层较浅;中等湿润年土壤水分活跃层最深,严重干旱年土壤水分活跃层次之,平水年土壤水分活跃层最浅。③严重干旱年,人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地土壤水分亏缺土层深度分别为100~300、0~200和0~100 cm;平水年土壤水分的输入和输出达到平衡;中等湿润年0~200 cm土层水分得到不同程度补给,而200~400 cm土层的水分补给量接近于0。④不同深度土层土壤储水量受不同环境因子影响,其中植被类型和土壤容重是0~100 cm土层水分的主导因素,100~200 cm土层水分主要受容重和坡向控制,而不同水文年旱涝程度、土壤黏粒和粉粒含量是200~400 cm土层水分的主导因素。  结论  干旱水文年土壤水分亏缺严重,平水年及湿润年亏缺现象有所缓解,植被类型对土壤储水量影响最大。今后黄土高原地区的造林,不仅要考虑树种的耐旱能力,更应充分考虑地形、土质及生长季降水的分配情况带来的影响。图5表5参33     

基于STC90C51单片机的土壤水分检测系统设计与开发

根据农田环境的应用需求,为快速、准确地获取农田中土壤体积含水率和水分变化信息,研究一种基于STC90C51单片机的土壤水分检测系统的硬件结构及功能设计。该系统采用基于FDR（Frequency Domain Reflectometry）的传感器作为土壤温湿度的采集端,可实现对土壤水分含量的自动采集、显示、存储和监测。对于土壤水分的监测试验结果表明,该系统性能稳定,工作可靠,为农田监测、节水灌溉等提供了有效、可靠的监测手段。     

黄淮海地区旱情遥感监测实践

以我国黄淮海冬小麦主产区为研究地点,以EOS-MODIS数据为主要数据源,针对不同作物生长时期,采用植被供水指数与土壤热惯量两种方法,结合地面观测数据建立以土壤水分为基础的旱情遥感监测指标体系,并对2006-2007年度冬小麦生育期的旱情进行了监测,结果表明,遥感旱情变化趋势与地面监测结果较为一致,进一步说明了植被供水指数与热惯量方法在区域旱情遥感监测中的潜力.     

农田不同粒级土壤含水量光谱特征及定量预测

【目的】土壤含水量是土壤属性的关键参数。摸清不同机械组成条件下土壤水分的光谱变化并实现土壤含水量的定量预测,为农田水分的快速监测及土壤其他属性的定量获取提供依据。【方法】通过人为控制获得不同粒级和不同含水量的土壤样品,确定室内土壤光谱测定的几何条件,采集不同土样的光谱特征并进行比较,按粒径等级利用最小二乘法（PLSR）建立农田土壤含水量的光谱定量预测模型。【结果】土壤光谱反射率总体趋势是随含水量增加而降低,其差异随着波长的增加和含水量的降低而增加,在1 400 nm和1 900 nm的水分敏感波段随含水量增加光谱吸收深度也增加。但当含水量大于40%时,通过孔径为0.15 mm 筛子的土壤样品（处理D-1）,在350-1 240 nm光谱反射率随含水量增加而升高,而1 240 nm以后随含水量增加而降低。相对于将所有样本数据混合建立模型,分粒级建立的模型在细颗粒土壤中预测效果得到了明显改善,并且样品越细模型在预测效果和稳定性也越好：最优模型均方根误差RMSE=4.13%,决定系数R2=0.90。同时,数据归一化处理后所建立的模型在一定程度上降低了噪声的影响,从而在预测效果和稳定性上也有所改善。【结论】土壤光谱随含水量的变化而变化,但并不都表现随含水量增加光谱反射率降低的特点,当含水量大于40%时,细颗粒土壤样本表现为在350-1 240 nm波段光谱反射率随含水量增加而升高;土壤含水量预测模型的精度和稳定性随着土壤粒径变小、样本量增大以及光谱数据归一化预处理而得到改善。     

库布齐东段典型人工固沙林土壤水分时空变化特征

以库布齐沙漠东段典型人工固沙林（油蒿林、沙柳林、柠条林）为对象,利用TRIME-PICO土壤水分观测系统对2017-2019年生长季迎风坡顶部、中部和底部0～180 cm土层深度土壤含水量进行连续监测,探讨区域植被类型和环境因子对土壤水分时空变化的影响。结果表明,研究区平均土壤含水量年际变化受降雨量影响表现为:2019年（9.7%）>2018年（8.6%）>2017年（4.3%）;因植被生长特性差异,土壤含水量表现为:油蒿林（7.9%）>沙柳林（7.8%）>柠条林（6.9%）;不同坡位土壤含水量略有差异,油蒿林和柠条林表现为:迎风坡底部>中部>顶部,而沙柳林为:迎风坡底部>顶部>中部;不同样地土壤含水量垂直变化明显,均呈现先减小后缓慢增大的趋势,含水量最大值均出现在浅层（0~40 cm）,由于降雨入渗和植被根系分布的不同,最小值在中层和深层均有出现;3种样地土壤水分时间变异系数为0.2~0.4,浅层时间变异性较大,深层较为稳定;土壤水分与垂直变异系数呈负相关。总体上,季节变化和土层深度在时间和空间维度对土壤水分有较大影响,土壤水分和植被生长既相互作用又相互制约。     

同一质地（重壤土）土壤水分特征曲线的研究

用压力膜法测定了同一质地 (重壤土 )不同干容重装填土、不同水分处理装填土、农田原状土的水分特征曲线 ,通过土壤水分特征曲线 (θ- s)及土壤含水率 (θ)和当量孔径 (d)关系曲线的对照分析 ,发现干容重、水分处理及土壤的原状性对水分特征曲线有显著影响。     

土壤温度与水分对昆明城市绿地土壤呼吸时间动态的影响

为探明土壤温湿度对城市绿地土壤呼吸时间动态的影响,采用Li-6400-09土壤呼吸室,连续定位测定了昆明城市森林与草坪等2种绿地类型土壤呼吸速率的时间动态特征。结果表明:2种绿地类型土壤呼吸速率存在极显著差异（P＜0.01）,城市草坪的年均土壤呼吸速率是城市森林的1.37倍;森林与草坪土壤呼吸速率具有明显的时间变化,其中城市草坪土壤呼吸波动（1.08～7.77 μmol·m^-2·s^-1）显著高于森林（0.95～4.76 μmol·m^-2·s^-1）;土壤水分与土壤温度是影响城市绿地类型土壤呼吸时间动态的主要影响因子,但土壤水分对土壤呼吸速率的贡献率显著高于土壤温度。土壤温度只能分别解释城市森林与草坪土壤呼吸的66.2%及67.1%,而土壤水分能够解释城市森林土壤呼吸的87.8%及城市草坪的75.8%。因此,西南地区近年来的严重干旱导致土壤含水率的减少,已成为调控昆明城市绿地土壤呼吸速率时间动态的主要影响因子。     

晋西黄土区水土保持林造林整地工程效益的研究

本文从土壤物理性质、土壤入渗、土壤水分动态以及造林成活率和幼林生长量等几个方面对不同整地工程的效益进了研究.结果表明,整地工程对土壤物理性质的影响主要是增加土壤非毛管孔隙度,进而增大了土壤饱和导水率,同时改善了土壤入渗性能,为土壤水分的贮存和保持创造了条件.整地工程土壤水分动态研究结果表明,整地工程土壤水分具有年内变化周期,以4、5、6月份为土壤于旱期.这期间除穴状整地外,其他各种整地工程土壤含水率比同坡向荒坡均有较明显的增加.其中,隔坡反坡梯田效果最为显著.