土壤水分剖面实时测量传感器试验研究

该文探讨了一种基于介电原理的、可实时测量土壤水分剖面分布的套筒式结构土壤水分传感器.由于麦克思维尔方程对边缘电磁场分布求解的局限性,研究过程中采用了以下技术路线:①借助于超高频矢量网络分析仪与有机标定液体相结合的办法分析传感器的高频特征参数;②根据获取的高频特征参数优化电路结构设计;③实验室环境下应用不同容积含水率的土样进行相关检验;④进一步分析套筒壁厚的影响;⑤针对一个由三种不同含水率构成的土柱进行穿层试验.试验数据统计分析表明,该传感器归一化频偏指数与土壤容积含水率之间呈线性关系.      

一种基于传输线阻抗变换理论的土壤水分测量仪

土壤含水量的快速、准确测量问题由于其特有的复杂性至今尚未得到圆满的解决。将微波传输线阻抗变换理论应用于土壤水分测量,据此理论提出的测量方案从数学上证明其可行,所设计出的便携式土壤水分测量仪不仅成本低,而且测量精度满足使用要求。     

土壤水分广义电磁测量方法的潜力分析

以我国具有代表性的土壤理化特性层间和空间变异资料为依据.基于广义电磁波与物质相互作用原理,分析了土壤理化特性变异对土壤介电常数、折射率、质量吸收系数等电磁特性参数的影响规律,得出了土壤介电常数的水分敏感性强而土壤的容重、质地影响小,因此土壤水分介电测量法是最具潜力的一类方法的结论.     

基于介电特性的智能化土壤水分传感器测量系统

从土壤的介电特性入手,分析土壤含水量与介电常数之间的关系,并设计基于单片机的智能化土壤水分传感器系统,完成硬件与软件部分的设计。传感器具有体积小、携带方便、检测快速等优点,且可以推广到其他的行业领域。     

基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统

[目的]研究将无线传感器网络应用于农田土壤水分监测,探讨解决实际监测中采样率低、成本高、及实时性差等问题的方法。[方法]通过对无线传感器网络体系结构、网络节点硬件设计以及软件操作系统结构的原理和相应参数分析,说明基于无线传感器的农田土壤水分监测系统的特点,及利用该系统的优点。[结果]传感器节点可正确采集并传输土壤含水率,实现稳定的土壤水分数据传输,说明无线传感器网络适合农田土壤水分的实时监测。[结论]该研究表明无线传感器网络在农业发展中具有广阔的应用前景。     

FDS土壤水分传感器的两步标定法

在有机溶液、砂土和基质(泥炭、蛭石、珍珠岩质量比4.5:4.5:1.0)中对基于频域(FD)原理的FDS系列水分传感器进行了测试,并根据实验结果对其阻抗特性、一致性和测量精度进行了分析。传感器的标定工作分2步进行,首先利用有机溶液建立传感器输出电压信号V与介电常数ε的关系,然后通过Topp公式间接得出传感器输出信号与土壤含水率之间的关系。在砂土和基质中的实验结果表明,采用两步标定法标定后,FDS系列传感器测量得到的砂土和基质含水率与烘干法得到的含水率的相关系数分别为0.90和0.95,其输出电压与ML2型传感器输出电压的相关系数>0.99,表明该标定方法能够满足测量精度要求。     

表层土壤水分反演深层土壤水分的研究进展

随着遥感技术的发展,由遥感资料得出大面积范围土壤水分已有了很大的发展,但目前由遥感数据反演土壤水分一般以2 0 cm左右深度土壤水分与遥感资料相关较好,故国内外学者进行了由表层土壤水分反演深层土壤水分的研究,主要有经验公式法、线性回归法等。但目前模型中部分未分类考虑降雨和灌溉的影响,在无降雨和灌溉条件下模型精度较好,但有降雨和灌溉时,模型精度将大大降低;部分对于降雨和灌溉以及不同地表状况有分类模拟,但每一土壤分层太大,不太实用。其中,文中的S=A(d-d0 ) S0 [1 B(d-d0 ) 2 ] Sc式,除了在降雨和灌溉时精度较低外,因其应用方便,精度较高而被采用较多。因而在其基础上,可以收集和处理降雨和灌溉时的数据,对这一时期的模型加以修改完善。     

各具特色的当代土壤水分测量技术

概要介绍了目前国际上主要土壤水分测量技术的原理及特色 ,称重法为标准方法 ,中子仪为第二标准方法 ,TDR为主流方法 ,FDR和Capacitance法在连续动态监测方面具有优势     

实测拟合Mironov介电常数的SMOS对土壤水分反演精度的优化

为对农业干旱预测方法和提高SMOS的反演精度参考,介于Mironov介电常数与土壤水分的变异趋势呈相似规律,尝试利用区域性实测数据非线性拟合二者的量化关系,进而由SMOS L2介电常数直接反求土壤水分、快速改善其反演精度。结果表明:在不考虑空间异质性的情况下,该方法将绝对误差由0.095~0.112降低至0.071~0.072。说明,以真实观测作为先验辅助信息,采用优化参数的方式能够有效提升SMOS对土壤水分的整体反演精度。     

附加电阻高频电容法土壤水分传感器的研究

分析了高频电容土壤水分传感机理,建立了附加电阻高频土壤水分数学模型,设计了附加电阻平行板电容传感器检测电路,并进行实际土壤测试实验.结果表明,土壤电容值与土壤的重量含水量近似成线性关系,在1%的土壤水分含量误差范围内,能够准确地测定土壤水分含量,消除了电导引起的测量误差.     

山东省土壤水分自动站土壤水分常数评估

基于山东省120个土壤水分自动观测站所测定的土壤水文、物理特性测定值(简称土壤水分常数),采用ARCGIS技术、统计、成果参照对比等方法进行评估。结果表明,山东土壤水分自动观测站的土壤质地壤土类居多,达75%;土壤水文、物理特性测定土壤容重0.95~1.93 g/cm3、田间持水量14.1%~40.8%、凋萎湿度1.1%~33.0%。部分台站测定的水分常数存在偏差,尤其凋萎湿度的误差最大,田间持水量误差较小,土壤容重较为合适。     

土壤水资源及土壤水分调控研究

 阐述了土壤水、土壤水资源的定义及其特点,并进行土壤水资源评价方法研究,建立土壤水资源调控模型,对在农业生产中积极探索水资源可持续利用途径,发展旱作节水农业是相当有益的。     

不同土壤及其含水量对人参生长的影响

应用北京智海TSC-1型水分速测仪进行人参控水试验,通过测定人参不同时期的株高、茎粗、叶绿素、叶柄长等生长指标以及枯萎期的根长、根重、根粗等经济指标,研究不同土壤类型、土壤含水量对人参生长的影响。结果表明:土壤相对含水量为60%~80%时有利于人参生长。用农田土与腐殖土等比例混合栽种的人参无论地上部分生长还是地下部分生长均优于农田土、腐殖土。     

单片机土壤温湿度监测系统

介绍了一种以单片微型计算机为核心的普及型农田野外土壤温度和湿度监测系统,着重说明和讨论了土壤温湿度传感器的外部特性、单片机监测仪的软硬件及传感器和监测仪之间的信号传输等问题。研究表明:该系统能够实现一定距离的农田土壤温度和湿度监测。在一般土壤上,盐分和容重的影响可以忽略。     

新型保墒材料对黄绵土水分运移的作用机制研究

通过人工控水、自然蒸发试验,对高分子吸水剂和渗水膜两种保墒材料的抗旱作用机制进行了研究.结果表明,吸水剂与渗水膜在抑制土壤蒸发方面具有较强的互补性.吸水剂对土壤水分状况和蒸发性能的影响在于其对土壤水分物理性质的改善,并与用量和干旱过程密切相关.混剂土土壤容重略有增大,但最大持水量、总孔隙度并未减小,反而增大,同时,最小持水量、非毛管孔隙度及通气孔隙度均随吸土比增加而增大.混剂土对水分蒸发的抑制作用在含水量较高的干湿交替阶段远大于初始含水量较低的持续干旱阶段,且与用量成正相关.渗水膜覆盖对水分蒸发的抑制作用     

基于GA-BP算法的土壤墒情预测

利用遗传算法的全局寻优能力优化BP神经网络连接权值,建立基于GA-BP算法的土壤墒情预测模型具有绝对误差小和收敛速度快的优点,且避免了BP算法易陷入局部极小值的缺点,该模型预测的平均绝对误差为1.11%,具有较好的预测精度。     

基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度研究

[目的]研究基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度的变化规律.[方法]在棉花土壤中分10、20、30以及40 cm土层深度水平埋装一根Globe-Logging TDR测量探针,通过无线网络在线监测7月棉花土壤水分和土壤温度的变化规律.[结论]在不降雨或不灌水的情况下,深层土土壤水分要高于浅层土,深层土的土壤含水率与土壤温度呈反比例关系;当土壤温度高于最低气温时,土壤温度随着土层深度的增加而升高.[结果]该研究可为Globe-Logging TDR系统的推广应用提供参考.