在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤墑情對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起著關(guān)鍵作用。土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的得力助手，正發(fā)揮著越來越重要的作用。

系統(tǒng)構(gòu)成

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由多個(gè)部分組成。傳感器是系統(tǒng)的 “觸角"，常見的有土壤水分傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器等。水分傳感器多采用頻域反射（FDR）或時(shí)域反射（TDR）技術(shù)，能精準(zhǔn)測(cè)量不同土層深度的含水量，可監(jiān)測(cè) 0 - 100cm 深度內(nèi)的土壤體積含水量，精度達(dá) ±2% 。數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)收集傳感器的數(shù)據(jù)，它支持多參數(shù)同步采集，采樣頻率可根據(jù)需求調(diào)整，像每 10 分鐘采集一次。然后通過 4G/5G、LoRa 或北斗短報(bào)文等通信方式，將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)如同系統(tǒng)的 “大腦"，內(nèi)置智能分析模型，能自動(dòng)計(jì)算土壤水分虧缺量、作物需水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

工作原理

以土壤水分傳感器為例，基于 FDR 技術(shù)的傳感器發(fā)射一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達(dá)底部后返回，通過檢測(cè)探頭輸出的電壓，利用土壤介電常數(shù)與含水量的關(guān)系，計(jì)算出土壤含水量。因?yàn)樗质菦Q定土壤介電常數(shù)的主要因素，所以能穩(wěn)定反映土壤真實(shí)水分含量。數(shù)據(jù)采集終端將傳感器傳來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行誤差校準(zhǔn)，再傳輸?shù)狡脚_(tái)進(jìn)行深度分析處理。

應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)勢(shì)

該系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)灌溉管理方面應(yīng)用廣泛。以往農(nóng)民澆水多憑經(jīng)驗(yàn)，容易出現(xiàn)澆水過早或過晚的情況。有了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，農(nóng)戶可依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)掌握灌溉時(shí)機(jī)和水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效。比如在一些高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田示范區(qū)，應(yīng)用后每畝地年節(jié)水超 120 立方米，灌溉效率提升 40%。在生態(tài)環(huán)境研究中，系統(tǒng)能持續(xù)監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境變化。對(duì)于水利工程維護(hù)，可通過監(jiān)測(cè)土壤墑情，預(yù)防因土壤水分變化引發(fā)的工程隱患。在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面，若土壤含水量異常增加，可能預(yù)示著滑坡等災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)告別 “靠天吃飯"“憑經(jīng)驗(yàn)種地" 的模式，為科學(xué)種植、精準(zhǔn)管理提供了有力支撐，助力農(nóng)業(yè)邁向現(xiàn)代化、智能化。