免率定土壤水分監測技術終被突破

2023-01-28 01:09:06 字數 2302 閱讀 8839

如果知道在山體滑坡之前的水分變化及什麼時間達到警戒值並及時撤離,我們會不會因此避免一場災難!

如果知道土壤中作物的生命活動,我們會不會因此更科學的指導農業生產!

監測土壤水分的裝置有很多,但都共同面臨乙個率定(校準)問題,它使用監測裝置的乙個必須的步驟。 這個步驟不僅「勞民傷財」而且還大大限制了監測土壤水分裝置的應用領域。

因此,有一群人默默奮鬥付出了3年。從不相信目標能實現到很難看到希望;從不斷地否定自我,否定過去到還是把科研實驗從頭開始一步一步地做下去。終於突破了這乙個技術難題, 免率定土壤水分監測技術從此誕生!

免率定土壤水分含量測量技術是指土壤水分儀在測量目標土壤的水分含量時,不再需要獲取現場土樣進行烘乾法校對,也不需要做出水分儀原始輸出資料與現場土壤水分含量之前的函式關係(土壤率定)的土壤水分含量測量技術。

免率定技術的概念:

免率定技術是土壤水分測量領域的根本性變革,由此大量縮減了一對一的率定水分儀與現場土壤水分儀之間的函式關係曲線所需要的大量人力、物力、財力及時間成本,從根本上提高了水分儀的適用性,也使規模化安裝部署使用土壤水分儀成為可能,進而為實現網路狀、動態監測目標區域的土壤水分變化情況打下了堅實的基礎。

在實現土壤水分儀免率定,進而規模化安裝部署水分儀,實現網路狀動態監測土壤水分變化情況之後,土壤水分監測在防汛抗旱、農業墒情、農業物聯網、科學灌溉、山體滑坡預警、植物根系耗水與生長發育規律及全球變暖科學研究等領域的應用價值也將極大的展現出來。

免率定技術是繼同位多深度管式水分儀對於針式水分儀相比在準確性、安裝規模化實施的便利性的替代性變革之後,對土壤水分監測行業的又一次根本性變革。

免率定技術的原理

免率定土壤水分含量測量技術並非取消了確定水分儀原始輸出資料與現場土壤水分含量之前函式關係的率定環節,而是水分儀廠家歷時3年反覆大量測試、率定了中國北方到南方主要土壤後的結果。通過大量的率定實驗,同時對水分儀進行特殊設計,大資料處理頻域法(fd法)管式水分儀在不同土壤、特定工作頻率下的土壤特性率定曲線,總結出頻域法(fd法)水分儀對不同土壤下的率定曲線的規律,標定了特定的引數,實現了在誤差允許範圍下的免率定。

目前,「中國管」土壤水分儀廠家對於免率定直接讀取資料的精度誤差標準:小於±3%。

免率定技術存在的誤區

1、判定水分儀的準確性時忽略了土壤的不一致性

土壤的不一致性在野外普遍存在。在實驗室中,通過免率定水分儀測量經過篩選、質地均勻一致的土壤含水量,精度誤差:小於±2%;有時甚至達到:小於±1%。

在野外測量土壤水分含量時,水分儀測量位置的土壤水分含量與對比測量位置的水分含量不可能完全一致,且這種不一致性不可避免。比如:使用同一臺水分儀測量a、b兩處相距0.

5公尺深0.4公尺土層處的含水量,分別得到含水量為26%和29%,相差3%。這是由於a、b兩處土壤含水量本身的差異造成的,與水分儀本身的進度誤差沒有關係。

如果需要準確測量某目標土壤的含水量,並降低由於土壤不一致性帶來的風險,應該在目標測量土壤地塊測量3個以上測量點,判定資料的差異性,採用平均值。

2、不再需要對免率定水分儀土壤引數做任何調整

是不是不再需要對免率定水分儀土壤引數做任何調整?不是的。

人們測量土壤含水量時,希望使用測量點的土壤含水量代表目標地塊甚至目標區域的土壤含水量情況。而水分儀測量點的含水量的代表性與目標地塊或目標區域的平均含水量之間的差異(代表性的差異)是不可避免的。在現實中,不可能測遍目標地塊的含水量求平均值。

建議的辦法為:根據目標地塊的大小,選擇3個以上的測量點,求得平局值,如平均值為27%;然後,將感測器安裝在其中乙個測量點a(代表點a)長期監測。當測得平均值為27%的時刻,感測器從代表點a測得的含水量為28%,於是:

測量代表點a對於目標測量地塊的代表性誤差(不然不一致性誤差)=27%-28%=-1%。

這樣,在後續的持續監測中,就需要對水分儀土壤引數做出-1%的調整。

3、免率定水分儀可以相對準確地測量出地球上任何土壤的含水量

不可能。

免率定水分儀的資料是以大量的土壤實驗為基礎研發出來的,目前的土壤實驗已經涵蓋了中國80%以上的主要土壤型別,比如常見的沙土、壤土、沙壤土、粘土都可以免率定報數。但若具體到某種水稻土,在有效的實驗驗證證明以前,不能盲目的判定可以免率定。

諸如上訴問題,雲智慧型、物聯網化、手機化的土壤水分變化曲線圖是我們提供的可靠答案之一。土壤水分變化曲線圖就是植物的心電圖、就是您對植物的聽診器,讓植物告訴您它在做什麼。

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