自动土壤湿度监测站：如何确定灌溉和干旱评估的田间持水量

田间持水量是土壤水分分析、灌溉计划和干旱评估的关键基线。如果没有可靠的田间持水量值，不同地点的相对土壤湿度和干旱评估可能会变得不一致。

使用自动土壤湿度监测站确定田间持水量的实用方法遵循以下工作流程：选择稳定的站，使管传感器周围的土壤饱和，防止蒸发，记录每小时数据并使用曲率法确定平衡湿度值。

测量方法及标准参考

常见的方法包括现场测量和实验室测量。现场方法包括自然降雨和框淹。实验室方法包括沙箱法、Wilcox法和压力膜法。对于自动土壤墒情站，参考的方法为NY/ 3678-2020土壤田间持水量框淹仪法测定。

使用自动站的现场程序

选址

选择代表当地土壤质地、农作物栽培条件和一定种植规模的田地。避免倾斜和山脊位置。取水应该方便，因为淹没过程需要足够的水。

框架和路堤设置

在管传感器探头周围建造一个方形路堤。实际的现场设置使用 2 m 2 m 路堤，大约 30 cm 高和 30 cm 底部宽度。在传感器中心位置放置一个木架以形成测试区域，同时避免电缆损坏。

淹没和覆盖

灌溉前，将干草、稻草或其他材料放在表面，以减少土壤结构扰动。沙土的估计水量约为 1.4 立方米，壤土或粘土的水量约为 1.8 立方米。洪水过后，用稻草和塑料薄膜覆盖该区域，以减少蒸发和降雨侵入。

数据收集和曲率计算

在洪水发生前和发生后保持监测站运行。管式土壤温度和湿度传感器每小时收集的数据提供了计算所需的数据。绘制土壤湿度与时间的关系图，计算曲率并确定曲率接近水平的点。取相应的水分值作为田间持水量。

为什么现场能力在监测项目中很重要

田间持水量是指经过充分灌溉或降水、排水和防止蒸发后所保持的相对稳定的土壤含水量。它对于干旱指标很重要，因为它为解释土壤湿度数据提供了当地参考点。

对于系统集成商来说，现场能力不仅仅是实验室值。它影响警报阈值、灌溉决策以及是否可以比较不同的监测站。

为什么这种方法可以提高数据价值

许多土壤湿度项目仅显示百分比值。田间持水量测试使这些值更有意义，因为它创建了当地的土壤水基线。如果两个田地的质地和结构不同，则它们可能显示相同的体积含水量，但具有不同的作物可用水量。

对于灌区来说，田间持水量支持更好的阈值设定。对于干旱监测，它有助于将原始水分转化为相对水分指标。对于研究站，它提供了可以重复或审核的记录方法。

现场记录模板

如何使用测量后的结果

确定田间持水量后，应将该值写入站文件并在设置报警阈值时使用。例如，灌溉预警、干旱预警和相对湿度计算应参考当地田间持水量基线，而不是从其他土壤类型复制的通用值。这对于灌溉区、旱地农场和包含多种土壤质地的监测网络尤其重要。

当作物根部深度变化或传感器移动时，还应检查结果。田间持水量属于土壤剖面和安装条件，而不仅仅是传感器型号。如果站点搬迁，未经验证不得重复使用之前的值。

如何将田间持水量与灌溉阈值联系起来

确定田间持水量值后，可以将灌溉阈值写入项目规则。例如，操作员可以定义低于作物工作湿度范围的警告带和灌溉后的较高警告带。确切的值应根据作物、土壤质地和生长阶段设定，但田间持水量为制定这些规则提供了参考点。

这就是为什么不应仅通过检查数据是否在线出现来接受土壤湿度站。业主应确认数据是否可以支持灌溉决策、干旱报告以及后期田间比较。如果项目包括多个站点，则每种代表性土壤类型应有其自己的记录基线。

应用场景及工程价值

干旱监测网

现场挑战： 不同的站点需要可比较的当地基线。

系统集成方案： 确定代表性土壤类型的田间承载力并将其应用于站点阈值。

用户价值： 干旱指标变得更加一致和可靠。

灌区管理

现场挑战： 灌溉决策需要土壤水参考值。

系统集成方案： 使用自动站数据来定义当地田间持水量和根区响应。

用户价值： 水的调度可以基于测量的土壤行为。

研究示范农场

现场挑战： 手动采样无法提供足够的时间细节。

系统集成方案： 在排水和重新分配期间使用每小时自动记录。

用户价值： 研究人员可以更清楚地识别平衡。

长期土壤湿度站验收

现场挑战： 站点可能在线，但未根据当地土壤进行校准。

系统集成方案： 验收时包括田间持水量测试和传感器校准。

用户价值： 该项目提供可用的湿度解释，而不仅仅是在线数据。

现场能力结果不可靠的常见原因

• 传感器安装后、探头周围的土壤尚未稳定之前就进行了测试。

• 使用不代表农场土壤质地的地点。

• 在框架安装过程中损坏传感器电缆或扰动测试土壤。

• 在重新分配过程中允许蒸发或降雨侵入。

• 水分曲线接近平衡期间的数据缺失。

承包商的项目可交付成果

完整的交付内容应包括站点ID、安装深度、现场照片、洪水记录、每小时原始数据、湿度曲线、曲率计算结果和最终田间持水量值。这会将测量结果转化为可追溯​​的项目文件，可供业主或技术顾问稍后查看。

选型指南

• 使用安装时间较长的稳定站，以减少土壤扰动。

• 在需要多深度剖面数据的情况下，可选管传感器。

• 在泛洪测试前确认数据导出间隔和时间戳。

• 避免在土壤冻结期间测量。

• 为管传感器计划至少一项校准实验。

系统集成注意事项

整个测试过程中，站必须保持通信。如果网络不稳定，应启用本地存储。传感器深度、田块、土壤类型、灌溉量和覆盖时间应记录在项目文件中。

项目决策常见问题解答

问：什么是土壤监测现场能力？

答：田间持水量是指经过充分润湿、排水和防蒸发后土壤的稳定含水量。

问题 2：为什么田间持水量对灌溉很重要？

答：它提供了灌溉阈值的当地参考，而不是依赖于通用的湿度百分比。

问：现场测试参考什么方法？

答：框架淹水仪法土壤持水量测定参考NY/ 3678-2020。

问：为什么要使用自动土壤湿度站？

答：每小时的站点数据提供了水分-时间曲线，比分散的手动读数更容易分析。

问：传感器周围使用什么现场设置？

答：管传感器探头周围的方形堤坝可以保护测试区域并防止水流失。

问题 6：通常估计需要多少灌溉水？

答：实际估算沙土约1.4立方米，壤土或粘土约1.8立方米，现场调整。

问：最终的值是如何选取的？

答：曲率法确定排水后土壤湿度曲线接近平衡的点。

问：什么会导致结果不可靠？

答：最近的安装干扰、选址不当、电缆损坏、蒸发、降雨侵入或每小时数据丢失都会降低可靠性。

问：承包商应提供哪些可交付成果？

答：提供站号、传感器深度、现场照片、洪水记录、原始数据、曲线分析和最终田间持水量值。

问：什么时候应该重新测试该值？

答：当传感器移动、土壤条件发生明显变化或监测站重建时重新进行测试。

概括

田间持水量测量将自动土壤湿度站从数据显示设备转变为土壤水决策工具。受控洪水方法、每小时数据和仔细的记录可帮助买家建立更可靠的灌溉和干旱评估系统。