基于无线传感器网络的果园数字信息采集与管理系统

为充分掌握土壤水分、环境温度、环境湿度与光照情况,实现适时、适地、适量灌溉,施肥与远程管理,设计了基于无线传感器网络技术,结合GPS定位(用于WSN锚节点的定位)技术的果园数字信息采集与管理系统.该系统通过相应的传感器采集果园微气象信息(包括土壤水分、环境温度、环境湿度与光照等),并在无线传感网络的支持下,先结合GPS...     

基于GPS和GIS的旱情监测系统与应用

利用GPS技术建立了土壤水分监测系统,并利用该系统对位于雷州半岛的广东省国有幸福农场的土壤旱情进行了监测,得到0～30cm深度范围内土壤水分分布图,这对加强土壤水分的田间管理、合理分配有限水资源均有实际意义.     

便携式土壤水分测试仪的设计与实现

介绍了一种基于CC2530的便携式土壤水分测试仪的设计与实现。该系统由CC2530小系统、FDS100水分传感器及GPS定位模块等组成,可完成土壤水分、测试地点经纬度、海拔等参数的采集和存储,用户可通过串口将所存数据转到计算机进行分析和处理。     

节水灌溉的土壤水分控制标准问题研究

农田土壤水分散失是在二个表面上进行的，一是土壤表面称之为蒸发，另外是作物表面称之为蒸腾，两者均与土壤水分呈线性相关，即随着土壤水分增大而增大，但土壤水分与光合速率关系研究表明，当土壤水分低于６５￣６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率增大，若土壤水分高于６５￣６９％时，随着土壤水分增大光合速率降低，光合作用对土壤水分有一阈值反应。这一阈值可考虑为节水灌溉的田间土壤水分控制标准。     

节水灌溉的土壤水分控制标准问题研究

农田土壤水分散失是在二个表面上进行的，一是土壤表面称之为蒸发，另外是作物表面称之为蒸腾。两者均与土壤水分呈线性相关，即随着土壤水分增大而增大。但土壤水分与光合速率关系研究表明，当土壤水分低于６５～６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率增大，若土壤水分高于６５～６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率降低。光合作用对土壤水分有一阈值反应。这一阈值可考虑为节水灌溉的田间土壤水分控制标准     

农作物高产的适宜土壤水分指标研究

依据大量的实测试验资料，论证了土壤水分对小麦，玉米，棉花生长发育的影响及不同土壤水分与作物产量的关系，分析确定了三种作物高产的适宜土壤水分上、下限指标，为实现高产及节水灌溉提供了依据。     

农作物高产的适宜土壤水分指标研究

依据大量的实测试验资料，论证了土壤水分对小麦、玉米、棉花生长发育的影响及不同土壤水分与作物产量的关系，分析确定了三种作物高产的适宜土壤水分上、下限指标，为实现高产及节水灌溉提供了依据。     

四川盆地丘陵区土壤水分的动态及其随机模拟

土壤水分动态的研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键，是目前国内外的研究热点。利用2004年-2007年每天的土壤水分监测数据，结合laio土壤水分动态随机模型，研究了四川盆地丘陵区(重庆铜梁虎峰)土壤水分的动态特征及其laio模型在亚热带气候条件推求土壤随机动态特征的适用性。结果表明：监测年内各层土壤水分无论在枯水年还是平水年均差异显著，其中连续平水年土壤水分的含量和变异系数均高于枯水年，枯水年后的平水年低于枯水年；土壤水分的季节变化可分为稳定期、消耗期、波动期；土壤水分的垂直变化来看，土壤水分含量并非完全随着土壤深度的增加而增加。用laio概率随机模型导出的土壤水分概率密度图表明：各层土壤水分的峰度出现在=0.5左右，变化幅度较宽。用laio模型导出的土壤水分峰度和变幅与观测的概率密度函数结果基本一致，相对误差在5%，laio模型可用于分析亚热带气候下土壤水分动态随机特征。     

基于GSM和GIS的土壤水分信息远程采集与决策系统

定点观测是野外信息获取的一种重要方式，以田间土壤水分固定观测点信息的远程采集为例，介绍了一种通过GSM公共网实现消息传递控制田间土壤水分传感器，实现远程的田间土壤水分信息采集，并通过以GIS为平台的信息服务中心实现信息采集与灌溉决策无缝集成的系统；最后探讨了利用GIS进行土壤特性分区，并以分区为基础实现土壤水分固定信息采集点布局设计的方法。     

栾城农业生态系统试验站土壤水分

利用土壤水分特征曲线仪测定河北栾城农业生态系统试验站三组土样的含水量及其对应负压值，分别利用六种不同模型进行了土壤水分特征曲线拟合。通过六种土壤水分特征曲线模型的拟合值与实测值差异对比认为，不同土样的最优土壤水分曲线模型不同，栾城土壤水分特征曲线拟合效果最好的模型是：原状粉质粘土为原始Van Genuchten模型；而扰动土为修正的Van Genuchten模型。     

基于水平尺度扩展的土壤水分介电传感技术

设计了一种水平放置管式结构的介电水分传感器测量系统,通过水平往复移动扫描,测量一定深度下水平剖面的土壤水分。水分传感器的测量原理为频域(FD)外缘场阻抗法,该系统实现了土壤水平剖面含水率的线扫描测量,其最大扫描长度为380 cm。为了检验该测量系统的技术性能与可应用性,结合农田滴灌试验给出了2个点源激励下土壤入渗的应用测试案例。试验结果显示了不同质地土壤的入渗差异并记录了点源激励下土壤入渗过程的时间、空间三维数据。     

基于冠层温度和土壤墒情的实时监测与灌溉决策系统

设计了一个可以在线连续监测田间作物冠层温度、环境信息和土壤墒情的实时灌溉决策系统,并将其安装于农田进行了1 a实际运行和观测。系统采用太阳能供电和微处理器进行数据采集和管理,为野外的实际应用提供了保障。系统配置了红外温度、空气温/湿度、土壤水分/水势等传感器,能够及时采集田间全面的同步数据,排除了异地观测所形成的数据误差。采用悬臂式多点采集下垫面红外温度检测方法,可以快速采集更多和更高精度的数据,避免单点测量的人为误差。系统配备的快速锁紧装置,能够根据下垫面作物的生长情况进行传感器位置高度调节,使检测数据更符合田间实际情况。通过运行管理和监测数据分析可见,所监测数据能够很精细的刻画田间作物实际生长状况,可以用于灌区综合灌溉决策,实现田间精量灌溉管理和控制,为灌溉管理的精量化和智能化提供数据支持。     

A method for spatial prediction of daily soil water status for precise irrigation scheduling

Available water holding capacity (AWC) and field capacity (FC) maps have been produced using regression models of high resolution apparent electrical conductivity (EC_a) data against AWC (adj. R² = 0.76) and FC (adj. R² = 0.77). A daily time step has been added to field capacity maps to spatially predict soil water status on any day using data obtained from a wireless soil moisture sensing network which transmitted hourly logged data from embedded time domain transmission (TDT) sensors in EC_a-defined management zones. In addition, regular time domain reflectometry (TDR) monitoring of 50 positions in the study area was used to assess spatial variability within each zone and overall temporal stability of soil moisture patterns. Spatial variability of soil moisture within each zone at any one time was significant (coefficient of variation [% CV] of volumetric soil moisture content (θ) = 3-16%), while temporal stability of this pattern was moderate to strong (bivariate correlation, R = 0.52-0.95), suggesting an intrinsic soil and topographic control. Therefore, predictive ability of this method for spatial characterisation of soil water status, at this site, was limited by the ability of the sensor network to account for the spatial variability of the soil moisture pattern within each zone. Significant variability of soil moisture within each EC_a-defined zone is thought to be due to the variable nature of the young alluvial soils at this site, as well as micro-topographic effects on water movement, such as low-lying ponding areas. In summary, this paper develops a method for predicting daily soil water status in EC_a-defined zones; digital information available for uploading to a software-controlled automated variable rate irrigation system with the aim of improved water use efficiency. Accuracy of prediction is determined by the extent to which spatial variability is predicted within as well as between EC_a-defined zones.     

非充分灌溉预报决策支持系统的研究

采用FAO-56 Penman-Monteith公式和双作物系数法计算出作物需水量,根据初始土壤含水率和作物生长发育的长度,通过农田土壤水量平衡原理计算出当前的土壤含水率,依此作为判断灌水与否以及预报灌水日期的依据。当土壤含水率下降到土壤水分下限值时就灌水,计算并输出灌水量,当其未达土壤水分下限值时,则预报需要灌水的日...     

基于物联网技术的智能灌溉系统设计

为了实时监测土壤湿度,通过Wi-Fi技术、土壤湿度传感器、Arduino Uno微处理器和Web服务器设计出基于物联网技术的智能灌溉系统,搭建了以土壤湿度传感器和Arduino Uno微处理器为核心的硬件体系,并通过Java语言编写JSP程序完成软件设计。通过试验,该系统可实时监测土壤水分,当测量数据小于设定的阈值时,自动开启浇灌设备,对土壤水分进行智能调节。采用此方法,可使用简单的电路完成复杂的功能,大大降低设计成本,适用于需要实时监测土壤水分的场合。      

不同沟灌方式下夏玉米棵间蒸发试验

采用常规沟灌和交替隔沟灌技术,研究了不同水分处理(水分控制下限为田间持水率的80%、70%、60%)夏玉米的棵间蒸发。结果表明:常规沟灌的灌后蒸发和全生育期棵间蒸发量均大于交替隔沟灌,灌水后短期内由于表层土壤含水率较高,土壤蒸发较大;在满足作物蒸腾耗水的基础上,交替隔沟灌减小了灌溉湿润面积而减小无效蒸发耗水;不同沟灌方式下土壤蒸发与表层土壤含水率呈明显的脉冲波动变化,而深层土壤含水率波动较弱;表层土壤含水率和叶面积指数对棵间蒸发影响明显,二者与相对土面蒸发强度均有良好的指数函数关系。水分下限控制合适,交替隔沟灌棵间蒸发与蒸腾耗水明显降低,是夏玉米适宜的灌水方式。     

猕猴桃果园不同采样密度下土壤含水率空间变异性研究

为揭示小区尺度乃至微尺度土壤含水率的空间变异性,在杨凌地区猕猴桃果园选取40 m×40 m区域,并在此基础上再以8、2 m为间距进行网格划分,基于经典统计学和地统计学理论,对不同采样密度条件下0~60 cm土层土壤含水率的空间分布特征及其空间变异性进行了研究。结果表明,对于40 m×40 m(L)、8 m×8 m(M)和2 m×2 m(S)3种尺度,0~60 cm深度各土层土壤含水率在水平方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异,且随尺度减小和土层深度增加而减小,且所有取样点处0~60 cm深度内土壤含水率在垂直方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异。在3种尺度中,土壤含水率存在强烈的空间相关性,表征土壤含水率空间分布形态的半方差函数因尺度不同存在较大差异,L尺度可采用球状和指数模型,M尺度可采用线性模型,S尺度可采用高斯、指数、线性模型。L尺度合理取样数较实际少,而M和S尺度合理取样数较实际多,对于3种尺度,基本表现出0~30 cm土层合理取样数较实际多、30~60 cm土层合理取样数较实际少,表明取样点的合理性分布有待进一步优化。由于地形原因导致当地果园内南北侧土壤含水率空间分布存在较大差异。     

微咸水波涌畦灌对土壤水盐分布的影响

根据2005年在中国科学院南皮生态农业试验站的田间试验结果,对灌溉后土壤剖面和沿畦长方向的水盐分布进行了研究.结果表明,当灌水量相同时,灌水结束后波涌灌和连续灌0～100 cm土层含水率在整个畦田上存在较大差别.比较灌水均匀度的结果可知,供水时间为90 min时,N=3,r=1/2,T_(on)=30 min的处理含水率离散程度最小,灌水均匀度最满意.从主根区含盐量的变差系数来看,连续灌明显高于波涌灌,说明微咸水的波涌灌在畦首到畦尾的盐分分布离散程度低于连续灌.因此灌水方式的改变在不增加灌水量的条件下改善了土壤水盐分布状况.     

基于Mega16的灌溉自动控制系统的设计

为了降低灌溉自动控制系统的成本,增强其实用性,研究设计了一种基于Mega16的灌溉自动控制系统.在3种质地不同的土壤中,对自制的基于电导原理的土壤水分传感器进行了标定试验.结果表明,在同一土壤类型和同样的耕作条件下,土壤的含盐量保持基本不变,土壤的电导率和土壤的体积含水率之间近似成线性关系.该灌溉自动控制系统能实时监测土壤水分,并进行及时和足量的灌溉.     

基于土壤湿度参数的自动化节水灌溉装置在草坪绿地上的应用

草坪建植和养护需要消耗大量水资源，而我国人均淡水量仅有2 240 m3，是世界平均淡水拥有水平的1/4，因此，草坪业在我国发展缓慢，群众接受度较低。基于土壤湿度参数的绿地草坪自动化节水灌溉装置由控制器、传感器、电磁阀及中央控制器构成，理论核心是草坪调亏灌溉理论。装置通过在草坪土层中安装测定土壤持水量的传感器，采集土壤湿度信息，将数据反馈给控制终端，控制终端结合草坪草的性质及传感器反馈的信息，确定出该草坪所处的水分需求状态，从而通过控制电磁阀开闭来控制灌溉量，对灌溉进行有效调控。该装置具备数据采集、灌溉控制、参数设置和数据处理等功能，可以精准控制土壤湿度，减少草坪耗水量、提高水分利用率，并设置适当水分胁迫，使草坪在更低的耗水量下长势更优。该文论述了装置的组成及运行原理，并结合市场现有灌溉装置进行对比与分析。结果表明，该装置实现了对草坪需水程度的实时监测与智能调控，减少无效灌溉，提升灌溉效率，可以发展出以减少灌溉定额、提升草坪质量为目的的新型灌溉模式，降低草坪养护成本。