导　　师： 王卫星

学科专业： H2801

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南农业大学

摘　　要： 土壤墒情(soilmoisturecontent土壤含水量)是土壤的重要参数，也是节水灌溉自动化的重要依据。准确及时地测定土壤剖面的含水率对研究土壤水分运动变化规律、精确灌溉和排水有着重要的意义。 土壤墒情常用土壤重量含水率、土壤体积含水率或土壤吸力来表示。土壤的重量含水率可以通过烘干法或射线法测定，土壤体积含水率可以通过时域反射法(tdr)或频域反射法(fdr)测定；土壤吸力可以用张力计测量。其中烘干法简单可靠，但是不可以实现计算机实时监测；射线法测试结果精确，但是成本太高，还有辐射危险；tdr和fdr的是目前比较流行的测试方法，但是不适合实时监测土壤剖面含水率。通过移动探头在土壤中的深度的方法也可以测量土壤剖面的含水率，但是还是不能实现原位自动监测。 张力计结构简单，能可靠地测量土壤吸力，但是监测土壤的剖面吸力有一定的困难。土壤的电导在一定条件下与土壤含水率成线性关系，直接测量土壤电导的方法简单，成本低廉，但是测量结果易受极化效应和土壤压实程度等因素的影响。 因此，本文设计了一个可以同时探测土壤吸力和土壤剖面电导的土壤剖面墒情监测系统，通过试验研究了土壤吸力和电导的相关关系，探索了通过测量土壤电导来间接测量土壤吸力的方法。 本文从土壤张力的电测法出发，把用真空压力表作为显示装置的传统土壤张力计改装为电测张力计，用26pc型微型负压传感器把张力计内的负压转换为0-100mv的电信号，通过仪表放大器放大为0-5v的电压。试验证明土壤吸力与电压成线性关系。 土壤电导的测量是本研究的难点，首先通过土壤电导的阶跃响应试验，分析了极化效应对土壤电导测量结果的影响规律。设计了二极脉冲法，有效地回避了极化效应的影响。 通过土壤入渗试验和土壤蒸发试验，研究了土壤吸力与电导之间的关系，试验证明，在土壤含水量发生突变的时候，土壤电导法对土壤含水率的变化非常敏感，而土壤张力法要延迟40min以上；在土壤蒸发过程试验中，土壤的电导随着含水率的减少而变小，土壤的吸力随着土壤的含水率的减小而变大；在吸力小于60kpa的时候，土壤电导与吸力成线性关系。可以利用底层的电导和吸力之间的关系，用测量电导的方法间接推算土壤其它各层的吸力。 用传统的张力计测量第三层和第四层的土壤吸力与通过电导法间接测量的结果对比，发现当土壤压实程度一致并且电导片没有差异时，两种方法测量的结果没有显著差异。电导片的差异将导致固定的系统误差，这个误差可以通过校正的方法消除。 本研究给土壤学家研究土壤剖面水分的运动趋势和土壤水分的空间分布提供了一种方便快捷的工具和方法。

关 键 词： 土壤墒情 土壤吸力 土壤电导 组合式探头 无线传感器 墒情监测系统

分 类 号： [S237]

领　　域： [农业科学] [农业科学]