唐玉邦等

摘要：隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，大田及各種大棚環(huán)境條件下的作物栽培對灌溉的要求越來越高，基于用土壤水分傳感器的精準灌溉系統(tǒng)正逐步應(yīng)用到設(shè)施農(nóng)業(yè)當(dāng)中。由于土壤水分傳感器測定土壤水分含量時受土壤質(zhì)地和壓實程度的影響較大，為減小測定誤差設(shè)計了相關(guān)試驗，通過研究明確了在同一土壤水分條件下（15%）土壤容重與水分傳感器輸出電壓值的關(guān)系。提出了用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定方法，并在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，降低了精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

關(guān)鍵詞：土壤含水量； 水分傳感器； 精準灌溉； 標定

中圖分類號： S277.9 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0343-02

收稿日期：2013-07-25

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（10）222]。

作者簡介：唐玉邦（1959—），男，上海人，副研究員，從事設(shè)施種植環(huán)境監(jiān)控研發(fā)工作。Tel：（025）84390180； E-mail：tangyubang_007@sina.com 。灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)和技術(shù)措施，科學(xué)的灌溉是農(nóng)作物健康生長的必備條件之一。我國灌溉技術(shù)與農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比還比較落后，很多地區(qū)仍停留在“經(jīng)驗?zāi)Ｊ健?的人工灌溉階段， 作物很難得到最合適的水分補給，在干旱缺水地區(qū)尤為突出。為解決這一問題，近年來農(nóng)業(yè)工作者提出了精確灌溉的概念[1]。精確農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)是以大田耕作為基礎(chǔ)，按照作物生長過程的要求，通過現(xiàn)代化的監(jiān)測手段，對作物的每一個生長發(fā)育狀態(tài)過程以及環(huán)境要素的現(xiàn)狀實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，采用最精確的灌溉設(shè)施對作物進行嚴格有效的施肥灌水，以確保作物在生長過程中的需要。在這一過程中最基本的單元是土壤水分傳感器，水分傳感器將土壤濕度參數(shù)量化，傳到現(xiàn)場控制單元， 單片機通過對數(shù)據(jù)的分析比較，決定是否開啟水閥及開啟時間[2-4]。近年來隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國迅猛發(fā)展，精確灌溉技術(shù)已不局限于大田耕作，而是越來越多地應(yīng)用到了溫室中。在溫室生產(chǎn)中，水分對土壤、植物、環(huán)境空氣的影響更直接，灌水量過大無效蒸騰增加，造成水分浪費，土壤積水過多根系受害，溫室內(nèi)空氣濕度增加病害嚴重[5]。利用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)， 通過數(shù)據(jù)采集、信息處理和分布調(diào)控等方式就可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)包括水泵、管路、灌水器、閘閥等。自控系統(tǒng)通過對土壤墑情信息的實時采集， 經(jīng)過處理后， 要求實現(xiàn)基于預(yù)定模型的遠程控制灌溉、自動灌溉和精確灌溉[6-9]。而土壤墑情信息采集的準確與否直接關(guān)系到灌溉的精準程度。本研究針對水分傳感器采集土壤墑情信息時所受到的環(huán)境干擾因素和標定方法做了探討，以使測得的土壤水分數(shù)值更接近田間的實際。

1材料與方法

1.1材料

土壤水分傳感器采用自主研發(fā)產(chǎn)品MP-308型，其工作原理是通過特殊設(shè)計的傳輸線（該傳輸線的阻抗隨土壤阻抗變化而變化）產(chǎn)生高頻信號，測量土壤水分參數(shù)。阻抗包括表現(xiàn)介電常數(shù)和離子傳導(dǎo)率。選用電信號的頻率使離子傳導(dǎo)率的影響最小，以使傳輸線阻抗變化幾乎僅依賴于土壤介電常數(shù)的變化。這些變化產(chǎn)生一個電壓駐波。駐波隨不銹鋼探針周圍介質(zhì)的變化增減由晶體振蕩器產(chǎn)生電壓，利用晶體振蕩器產(chǎn)生的電壓和探針返回電壓的差值測量土壤介電常數(shù)。

1.2方法

3結(jié)論

土壤水分傳感器在精準灌溉上的應(yīng)用是可行的，并逐步得到推廣應(yīng)用；但傳感器出廠時的曲線標定是在特定環(huán)境下進行的，土壤質(zhì)地和土壤容重與田間實際情況存在差異，進而影響傳感器的輸出電壓。為更好地反映田間水分實際情況，可用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定，降低精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

參考文獻：

[1]周明耀，邵孝侯. 精確灌溉技術(shù)體系研究[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2002（2）：35-37.

[2]鐘詩恩. 智能灌溉施肥控制系統(tǒng)在溫室中的應(yīng)用[J]. 廣東農(nóng)機，2003（1）：9-10.

[3]秦明軍. 精確灌溉及前景分析[J]. 東北水利水電，2009（2）：38-41.

[4]周超. 農(nóng)場智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（16）：130-131.

[5]王志偉 ，郁繼華， 郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，35（增刊）：198-202.

[6]蔡亮，李浩. 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自控工程的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 吉林水利，2006（6）：22-26.

[7]許生國，王根寶，丁秀萍，等. 棚室蔬菜水分管理技術(shù)[J]. 上海蔬菜，2007（1）：40-41.

[8]魏恒文，楊培嶺. 日光溫室黃瓜智能灌溉控制指標研究[J]. 灌溉排水學(xué)報，2008，27（3）：63-65.

[9]郭正琴，王一鳴，楊衛(wèi)中，等. 基于模糊控制的智能灌溉控制系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機化研究，2006（12）：103-108.

摘要：隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，大田及各種大棚環(huán)境條件下的作物栽培對灌溉的要求越來越高，基于用土壤水分傳感器的精準灌溉系統(tǒng)正逐步應(yīng)用到設(shè)施農(nóng)業(yè)當(dāng)中。由于土壤水分傳感器測定土壤水分含量時受土壤質(zhì)地和壓實程度的影響較大，為減小測定誤差設(shè)計了相關(guān)試驗，通過研究明確了在同一土壤水分條件下（15%）土壤容重與水分傳感器輸出電壓值的關(guān)系。提出了用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定方法，并在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，降低了精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

關(guān)鍵詞：土壤含水量； 水分傳感器； 精準灌溉； 標定

中圖分類號： S277.9 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0343-02

收稿日期：2013-07-25

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（10）222]。

作者簡介：唐玉邦（1959—），男，上海人，副研究員，從事設(shè)施種植環(huán)境監(jiān)控研發(fā)工作。Tel：（025）84390180； E-mail：tangyubang_007@sina.com 。灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)和技術(shù)措施，科學(xué)的灌溉是農(nóng)作物健康生長的必備條件之一。我國灌溉技術(shù)與農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比還比較落后，很多地區(qū)仍停留在“經(jīng)驗?zāi)Ｊ健?的人工灌溉階段， 作物很難得到最合適的水分補給，在干旱缺水地區(qū)尤為突出。為解決這一問題，近年來農(nóng)業(yè)工作者提出了精確灌溉的概念[1]。精確農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)是以大田耕作為基礎(chǔ)，按照作物生長過程的要求，通過現(xiàn)代化的監(jiān)測手段，對作物的每一個生長發(fā)育狀態(tài)過程以及環(huán)境要素的現(xiàn)狀實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，采用最精確的灌溉設(shè)施對作物進行嚴格有效的施肥灌水，以確保作物在生長過程中的需要。在這一過程中最基本的單元是土壤水分傳感器，水分傳感器將土壤濕度參數(shù)量化，傳到現(xiàn)場控制單元， 單片機通過對數(shù)據(jù)的分析比較，決定是否開啟水閥及開啟時間[2-4]。近年來隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國迅猛發(fā)展，精確灌溉技術(shù)已不局限于大田耕作，而是越來越多地應(yīng)用到了溫室中。在溫室生產(chǎn)中，水分對土壤、植物、環(huán)境空氣的影響更直接，灌水量過大無效蒸騰增加，造成水分浪費，土壤積水過多根系受害，溫室內(nèi)空氣濕度增加病害嚴重[5]。利用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)， 通過數(shù)據(jù)采集、信息處理和分布調(diào)控等方式就可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)包括水泵、管路、灌水器、閘閥等。自控系統(tǒng)通過對土壤墑情信息的實時采集， 經(jīng)過處理后， 要求實現(xiàn)基于預(yù)定模型的遠程控制灌溉、自動灌溉和精確灌溉[6-9]。而土壤墑情信息采集的準確與否直接關(guān)系到灌溉的精準程度。本研究針對水分傳感器采集土壤墑情信息時所受到的環(huán)境干擾因素和標定方法做了探討，以使測得的土壤水分數(shù)值更接近田間的實際。

1材料與方法

1.1材料

土壤水分傳感器采用自主研發(fā)產(chǎn)品MP-308型，其工作原理是通過特殊設(shè)計的傳輸線（該傳輸線的阻抗隨土壤阻抗變化而變化）產(chǎn)生高頻信號，測量土壤水分參數(shù)。阻抗包括表現(xiàn)介電常數(shù)和離子傳導(dǎo)率。選用電信號的頻率使離子傳導(dǎo)率的影響最小，以使傳輸線阻抗變化幾乎僅依賴于土壤介電常數(shù)的變化。這些變化產(chǎn)生一個電壓駐波。駐波隨不銹鋼探針周圍介質(zhì)的變化增減由晶體振蕩器產(chǎn)生電壓，利用晶體振蕩器產(chǎn)生的電壓和探針返回電壓的差值測量土壤介電常數(shù)。

1.2方法

3結(jié)論

土壤水分傳感器在精準灌溉上的應(yīng)用是可行的，并逐步得到推廣應(yīng)用；但傳感器出廠時的曲線標定是在特定環(huán)境下進行的，土壤質(zhì)地和土壤容重與田間實際情況存在差異，進而影響傳感器的輸出電壓。為更好地反映田間水分實際情況，可用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定，降低精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

參考文獻：

[1]周明耀，邵孝侯. 精確灌溉技術(shù)體系研究[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2002（2）：35-37.

[2]鐘詩恩. 智能灌溉施肥控制系統(tǒng)在溫室中的應(yīng)用[J]. 廣東農(nóng)機，2003（1）：9-10.

[3]秦明軍. 精確灌溉及前景分析[J]. 東北水利水電，2009（2）：38-41.

[4]周超. 農(nóng)場智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（16）：130-131.

[5]王志偉 ，郁繼華， 郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，35（增刊）：198-202.

[6]蔡亮，李浩. 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自控工程的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 吉林水利，2006（6）：22-26.

[7]許生國，王根寶，丁秀萍，等. 棚室蔬菜水分管理技術(shù)[J]. 上海蔬菜，2007（1）：40-41.

[8]魏恒文，楊培嶺. 日光溫室黃瓜智能灌溉控制指標研究[J]. 灌溉排水學(xué)報，2008，27（3）：63-65.

[9]郭正琴，王一鳴，楊衛(wèi)中，等. 基于模糊控制的智能灌溉控制系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機化研究，2006（12）：103-108.

摘要：隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，大田及各種大棚環(huán)境條件下的作物栽培對灌溉的要求越來越高，基于用土壤水分傳感器的精準灌溉系統(tǒng)正逐步應(yīng)用到設(shè)施農(nóng)業(yè)當(dāng)中。由于土壤水分傳感器測定土壤水分含量時受土壤質(zhì)地和壓實程度的影響較大，為減小測定誤差設(shè)計了相關(guān)試驗，通過研究明確了在同一土壤水分條件下（15%）土壤容重與水分傳感器輸出電壓值的關(guān)系。提出了用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定方法，并在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，降低了精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

關(guān)鍵詞：土壤含水量； 水分傳感器； 精準灌溉； 標定

中圖分類號： S277.9 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0343-02

收稿日期：2013-07-25

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（10）222]。

作者簡介：唐玉邦（1959—），男，上海人，副研究員，從事設(shè)施種植環(huán)境監(jiān)控研發(fā)工作。Tel：（025）84390180； E-mail：tangyubang_007@sina.com 。灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)和技術(shù)措施，科學(xué)的灌溉是農(nóng)作物健康生長的必備條件之一。我國灌溉技術(shù)與農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比還比較落后，很多地區(qū)仍停留在“經(jīng)驗?zāi)Ｊ健?的人工灌溉階段， 作物很難得到最合適的水分補給，在干旱缺水地區(qū)尤為突出。為解決這一問題，近年來農(nóng)業(yè)工作者提出了精確灌溉的概念[1]。精確農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)是以大田耕作為基礎(chǔ)，按照作物生長過程的要求，通過現(xiàn)代化的監(jiān)測手段，對作物的每一個生長發(fā)育狀態(tài)過程以及環(huán)境要素的現(xiàn)狀實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，采用最精確的灌溉設(shè)施對作物進行嚴格有效的施肥灌水，以確保作物在生長過程中的需要。在這一過程中最基本的單元是土壤水分傳感器，水分傳感器將土壤濕度參數(shù)量化，傳到現(xiàn)場控制單元， 單片機通過對數(shù)據(jù)的分析比較，決定是否開啟水閥及開啟時間[2-4]。近年來隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國迅猛發(fā)展，精確灌溉技術(shù)已不局限于大田耕作，而是越來越多地應(yīng)用到了溫室中。在溫室生產(chǎn)中，水分對土壤、植物、環(huán)境空氣的影響更直接，灌水量過大無效蒸騰增加，造成水分浪費，土壤積水過多根系受害，溫室內(nèi)空氣濕度增加病害嚴重[5]。利用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)， 通過數(shù)據(jù)采集、信息處理和分布調(diào)控等方式就可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)包括水泵、管路、灌水器、閘閥等。自控系統(tǒng)通過對土壤墑情信息的實時采集， 經(jīng)過處理后， 要求實現(xiàn)基于預(yù)定模型的遠程控制灌溉、自動灌溉和精確灌溉[6-9]。而土壤墑情信息采集的準確與否直接關(guān)系到灌溉的精準程度。本研究針對水分傳感器采集土壤墑情信息時所受到的環(huán)境干擾因素和標定方法做了探討，以使測得的土壤水分數(shù)值更接近田間的實際。

1材料與方法

1.1材料

土壤水分傳感器采用自主研發(fā)產(chǎn)品MP-308型，其工作原理是通過特殊設(shè)計的傳輸線（該傳輸線的阻抗隨土壤阻抗變化而變化）產(chǎn)生高頻信號，測量土壤水分參數(shù)。阻抗包括表現(xiàn)介電常數(shù)和離子傳導(dǎo)率。選用電信號的頻率使離子傳導(dǎo)率的影響最小，以使傳輸線阻抗變化幾乎僅依賴于土壤介電常數(shù)的變化。這些變化產(chǎn)生一個電壓駐波。駐波隨不銹鋼探針周圍介質(zhì)的變化增減由晶體振蕩器產(chǎn)生電壓，利用晶體振蕩器產(chǎn)生的電壓和探針返回電壓的差值測量土壤介電常數(shù)。

1.2方法

3結(jié)論

土壤水分傳感器在精準灌溉上的應(yīng)用是可行的，并逐步得到推廣應(yīng)用；但傳感器出廠時的曲線標定是在特定環(huán)境下進行的，土壤質(zhì)地和土壤容重與田間實際情況存在差異，進而影響傳感器的輸出電壓。為更好地反映田間水分實際情況，可用田間原狀土對土壤水分傳感器進行水分特征曲線的標定，降低精準灌溉系統(tǒng)土壤水分測定的誤差。

參考文獻：

[1]周明耀，邵孝侯. 精確灌溉技術(shù)體系研究[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2002（2）：35-37.

[2]鐘詩恩. 智能灌溉施肥控制系統(tǒng)在溫室中的應(yīng)用[J]. 廣東農(nóng)機，2003（1）：9-10.

[3]秦明軍. 精確灌溉及前景分析[J]. 東北水利水電，2009（2）：38-41.

[4]周超. 農(nóng)場智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（16）：130-131.

[5]王志偉 ，郁繼華， 郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，35（增刊）：198-202.

[6]蔡亮，李浩. 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自控工程的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 吉林水利，2006（6）：22-26.

[7]許生國，王根寶，丁秀萍，等. 棚室蔬菜水分管理技術(shù)[J]. 上海蔬菜，2007（1）：40-41.

[8]魏恒文，楊培嶺. 日光溫室黃瓜智能灌溉控制指標研究[J]. 灌溉排水學(xué)報，2008，27（3）：63-65.

[9]郭正琴，王一鳴，楊衛(wèi)中，等. 基于模糊控制的智能灌溉控制系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機化研究，2006（12）：103-108.