[發(fā)明專利]溫度自動補償型土壤水分張力計系統(tǒng)及測定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410118302.9
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103884830A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 唐玉邦;虞利俊;徐磊;裴勤;曹慶穗;王恒義;褚芳
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業(yè)科學院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發(fā)明屬于農業(yè)設施栽培及大田作物生產上土壤（或基質）水勢自動監(jiān)控技術領域，涉及一種以陶土頭水勢傳感器（土壤水分張力計），通過在其內部加裝高精度溫度傳感器，再經過軟件的計算分析，對測量所得的土壤或栽培基質中水勢進行溫度校正的一整套系統(tǒng)，從而有效提高田間土壤水勢的測量的精度度，可提高作物灌溉的效率及改善作物的生長狀況。

背景技術

21世紀我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素是水資源不足及水土資源分布不均勻，對于用水占73.1%的農業(yè)用水大戶來講，在水資源不足的情況下，由于我國的灌溉技術水平較為落后，存在嚴重的灌溉不及時和超額灌溉等現(xiàn)象，影響了作物的產量，灌溉效率較低，同時由于干旱缺水，還導致過量引用地表水和超采地下水，引起嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，威脅到人類生存環(huán)境和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

隨著農業(yè)灌溉技術的不斷進步，灌溉自動控制技術逐漸得到應用。將計算機、人工智能、信息技術、地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感、全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代高新技術與傳統(tǒng)的作物栽培、氣象學、灌溉、系統(tǒng)工程、經濟學等學科基本理論相結合，提高灌溉實時調度的靈活性、準確性、實用性，是智能灌溉今后的發(fā)展趨勢。

精準農業(yè)灌溉施肥管理技術是指根據作物的需水、需肥規(guī)律，來控制、調配灌溉用水、用肥，以最大限度地滿足作物對水分、養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)區(qū)域效益最佳的農田水分、肥料調控管理。它包括土壤墑情監(jiān)測與預報技術、土壤肥力監(jiān)測、節(jié)水、節(jié)肥高效灌溉制度的制訂，以區(qū)域總效益最大為目的的灌溉預報技術，輸配水與灌水量的量測和施用肥料量的調節(jié)控制技術等幾個方面。對作物的生長發(fā)育過程以及環(huán)境要素的現(xiàn)狀實現(xiàn)數字化、網絡化、智能化控制。（徐磊、唐玉邦、虞利俊等用于避雨栽培的精準灌溉智能控制器設計與應用江西農業(yè)學報2012，24（6）：170～172）隨著現(xiàn)代農業(yè)、設施農業(yè)的發(fā)展，作物水分的精準灌溉越來越受到人們的重視。把計算機、人工智能、信息技術、傳感器技術引進到農業(yè)生產中實現(xiàn)了土壤墑情監(jiān)測與預報，并在此基礎上完成作物的自動精準灌溉。在整個過程中準確獲得土壤（或栽培基質）的水分信息成為了關鍵。

近幾十年的研究表明,要了解土壤水分運動及土壤對植物的供水能力,只有土壤水分數量的觀念是不夠的。例如,對粘土的土壤含水量為21%,砂土的土壤含水量為16%,兩土樣接觸,土壤水應怎樣移動?如果只考慮土壤水分數量的觀念,似乎土壤水分應從粘土土樣流向砂土,但事實恰恰相反。正因為此時砂土的土壤水分能量高,即砂土的土水勢大使水分由砂土流向粘土。這充分說明,只有土壤水分數量的觀念,尚不能很好研究土壤水分運動及對植物的供水,必須建立土壤水分能量的觀念,即土水勢的概念。土壤水勢的測量有張力計法、負壓法、離心機法、壓力膜法等,以負壓式土壤張力計法最為方便。（劉思春,王國棟,朱建楚,等負壓式土壤張力計測定法改進及應用西北農業(yè)學報2002,11(2):29～33）

土壤水分張力計是獲得土壤水分信息的基本裝置。眾所周知，土壤水分受土壤孔隙的毛管引力和土粒的分子引力的作用，使土壤孔隙中的水分處于負壓（吸力）狀態(tài)，土壤吸力愈大，土壤孔隙中的水分愈少，土壤含水量也就愈低；反之，土壤吸力愈小，土壤孔隙中的水分愈多，則土壤含水量愈高。所以土壤張力計指示的數據就能大致反應出土壤的含水量狀況。用張力計測定土壤水張力的方法在田間應用已經多年。張力計是一充水管道,一端是中空的陶瓷頭,另一端是真空儀表和密封塞。張力計安裝在土壤的合適深度中,陶瓷頭與土壤緊密接觸。通過陶瓷頭使張力計中的水與土壤中的水最終達到壓力平衡。張力計封閉管道中的水通過陶瓷頭進入土壤,產生張力。當土壤吸濕以后,張力梯度下降,水分流回陶瓷頭。土壤經過干濕循環(huán),就可獲得張力讀數，（牟獻友,冀鴻蘭農業(yè)水量管理中土壤含水量的監(jiān)測技術內蒙古農業(yè)大學學報2003年12月第24卷第4期）由此反應土壤的含水量狀況，為科學灌溉提供依據。

現(xiàn)階段土壤水分張力計結構特點為：陶土頭、腔體、集氣室、計量指標器等部件組成。陶土頭是儀器的感應部件，具有許多微小的孔隙，陶土頭被水浸潤后，在孔隙中形成一層水膜。因此，實際使用時必須將陶土頭中的空氣充分排出，嚴格按照張力計的使用規(guī)程進行操作：

1、將自來水煮沸20分鐘后，放置冷卻備用。

2、開啟集氣管的蓋子，并將儀器傾斜，用塑料瓶徐徐注入經煮沸后冷卻的無氣水，直到加滿為止，儀器直立10—20分鐘（不要加蓋子），讓水把陶土管濕潤，并見水從陶土頭表面滴出。