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你了解你所购买的土壤水分传感器吗!干货


发布日期:[2021-03-04] 共阅[524]次

你了解你所购买的土壤水分传感器吗!干货

圈里头做农业信息化系统集成的朋友对土壤水分传感器应该一点不陌生!
是的,你所有的项目只要涉及到农业现代化,不管是设施农业,还是大田节水灌溉、土壤墒情、水利行业等项目都需要使用到土壤水分传感器,对土壤的关注尤其是土壤中水分含量的关注就如同我们人类对空气的关注般重要,因为那是我们生存的必要条件,对植物而言,土壤亦如此!

笔者不是搞农业植保或土壤学科研的专家,太深的理论不会涉及,仅仅是站在应用层面,分享一下自己所遇到过的客户的普遍性问题,做出自己的解答,若有不同意见之初,请批评指正!

1、土壤水分传感器出现的时代背景。
大概在二十一世纪初期,国内开始出现植物生理、气象学、土壤学相关进口仪器在中国国内的代理公司,比如:北京渠道、北京基因、北京天诺基业等,以代理进口仪器为主,主要的客户群体是各类科研院校。当时使用较为普遍的是美国基于TDR原理的土壤水分传感器。同时,中国农业大学的王一鸣老师研发出了基于驻波原理的土壤水分传感器,当时开始在国内科研项目中小批量使用(这里推荐一本书:由水利部组织编写,王老师担任技术负责人发布的中国水利行业标准《土壤墒情监测规范》)。之后包括农业信息化研究中心、北京林业大学等机构和科研院校的老师相继研发出了基于FDR原理的土壤水分传感器,在国内开始大量推广使用。邯郸耘农智慧的土壤水分传感器、土壤温湿度传感器。
2、土壤水分传感器的原理。
土壤水分的测量原理目前主要有驻波法、TDR时域反射法、FDR频域反射法等,尤其以FDR频域反射法较为精准、且性价比高。其主要技术原理是通过采用高频线测量土壤中水分的介电常数变化来达到测量土壤水分的目的。目前,大家在市面上看到的大多针式土壤水分传感器大多采用此原理。从笔者经验来见,以不锈钢探针的数量来简单判断精度(4针>3针>2针)。

3、土壤水分传感器的检测机构。
这个问题很多客户都提到过,从笔者经验来讲,大多客户在探究数据准确度时不会去使用传统的烘干法来确定土壤水分传感器的精度,但如果对数据的一致性和精度要求较高,可参照国家水利行业标准到水利部南京水文水利研究所对所采购的土壤水分传感器进行检测,出具合格报告。其它机构可暂时忽略。

4、土壤水分传感器测量的数值是相对含水量吗?
先给出答案:不是。
目前,大家在市面上普遍采购到的针式土壤水分传感器,从外观形状及其描述原理分析,应该都是土壤体积含水量,不是相对含水量。可对于专业的客户(尤其是关注土壤墒情、科研、水肥领域的专家),大多关注的是土壤相对含水量。那如何通过测量土壤体积含水量,得到客户想要的土壤相对含水量。使用邯郸耘农智慧的土壤水分传感器数据精准。
公式:土壤体积含水量=土壤重量含水量*土壤容重
      土壤相对含水量=土壤重量含水量/田间持水量
其中土壤容重和田间持水量的数值大小与土壤的结构、质地、有机质含量以及土壤利用状况都有关,因此,需要在当地拿到土壤容重和田间持水量数据后,才能够正确给出土壤相对含水量的数据。如果一个简单的针式土壤传感器直接给出土壤相对含水量,可不必太相信。

5、在农业物联网项目中使用土壤水分传感器的作用。
肯定很大,比如对灌溉的影响,比如老家亲戚问你:如果来计算滴灌作物一亩地的大灌溉水量?比如如果我们要湿润40cm土壤深度的土壤植被,需要灌给多少水?这些很实际的问题要解决都需要用到土壤含水量相关知识,生产中会依靠现代化的土壤水分监测设备,通过监测土壤水分状况,进行控制灌溉。当然,这其中除了涉及到上述提到的土壤容重和田间持水量知识,如果对农田灌水量进行校正还会涉及到凋萎系数、蒸腾量等知识。但不论如何,首先要确保土壤水分传感器的数据是正确数据。

一个小小的土壤水分传感器,货值不算高,但涉及的知识点很多,需要生产厂家对农学、电子学、土壤学都具备相应知识才能够给出用户正确的数据和建议。望各位多多批评指正,共同促进国内农业信息化仪器的进步和发展。

 

 
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