传感器监测系统在土壤墒情监测中的应用

土壤墒情是农情之魂,墒情监测是农技推广重要的基础性、公益性职能,在保证国家粮食健康、促进农业节水化发展等方面发挥着重要作用。

墒指土壤适宜植物生长发育的湿度。墒情,指土壤湿度的情况。土壤湿度是土壤的干湿程度,即土壤的实际含水量,可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示:土壤含水量=水分重/烘干土重×100%。也可以土壤含水量相当于田间持水量的百分比,或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。

以前我国传统的农作物监测,全靠人工现场调查,每个农作物生产地均建有多个调查监测点。并且人工监测有很多缺点: 一是慢,不能及时掌握相关情况;二是凭经验估量猜测,不是很准确。尤其是遇到低温、干旱等重大气象灾害,往往因为预判迟缓,采取的技术措施难免滞后。

人工常用的判断方法:

饱墒(含水量18．5%～20%),土色深暗发黑,用手捏之成团,抛之不散,可搓成条,手上有明显的水迹,饱墒为适耕上限。

适墒(含水量15．5%～18．5%),土色深暗发暗,手捏成团,抛之破碎,手上留有湿印。适墒是播种耕作适宜的墒情,有效含水量较高。

黄墒(含水量12%～15%),土色发黄,手捏成团,易碎,手有凉爽感觉。黄墒适宜耕作,有效含水量较少,播种出苗不齐,需要灌溉。

干土(含水量在8%以下),土色灰白,土块硬结,细土松散。干土无作物可吸收的水分,不适宜耕作和播种。

如今,土壤墒情监测是推广节水农业新技术,也是实现科学用水和有效用水的关键技术环节。做好墒情监测,是防止干旱,促进农业绿色可持续发展的重要手段之一,也是发展节水农业的关键环节和建设现代农业的基础支撑。通过大力开展土壤墒情与旱情监测,尤其是在重要农时和作物关键生育期的监测,结合作物需水规律和当地水资源状况,制定科学合理的灌水措施,为节水灌溉和防旱抗旱提供了科学依据。

土壤墒情监测系统由数据采集模块、数据传输模块、数据库组成。通过这种土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤水分、土壤温度)的长时间连续监测。

土壤墒情监测主要依据于传感器发射一定频率的电磁波,电磁波沿探针传输,到达底部后返回,检测探头输出的电压,由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量,由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量。水分是决定土壤介电常数的主要因素。测量土壤的介电常数,能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。在通过GPRS/4G、RS485等方式将监测数据上传至环境监测云平台,进行数据的分析,使管理者更好的观察土壤墒情变化,达到田间土壤墒情统一化管理。