[發明專利]一種土壤田間持水量的測定方法及系統

有效

• 申請號: 202110203851.6
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113030431B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 鄭文剛;于景鑫;張鐘莉莉;董靜;姚麗;史凱麗
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 聶俊偉

1.一種土壤田間持水量的測定方法，其特征在于，包括：

在連續時刻內采集待測樣地的土壤含水量，構建含水率時序數據集；

根據土壤水分變化狀態、土體飽和狀態，確定所述待測樣地的單次飽和退水區間，以從所述含水率時序數據集中選擇出時間序列變化數據集，所述時間序列變化數據集為所述單次飽和退水區間內的含水率數據集；

依次對所述時間序列變化數據集中的數據進行相鄰點斜率計算，獲取土壤含水量一次斜率數據集；

依次對所述土壤含水量一次斜率數據集中的數據進行相鄰點斜率計算，獲取土壤含水量二次斜率數據集；

遍歷所述土壤含水量二次斜率數據集中的數據，在t時刻的土壤含水量二次斜率與t+1時刻的土壤含水量二次斜率之間的差值絕對值小于第一預設閾值的情況下，則將所述t時刻的土壤含水量作為所述待測樣地的田間持水量；

其中，在所述在連續時刻內采集待測樣地的土壤含水量，構建含水率時序數據集的過程中，還包括對含水率時序數據進行數據質量控制，具體為：

判斷任一時間范圍內的含水率時序數據是否同時滿足數據完整、連續、頻率正確且任意深度和時刻土壤含水率值x_s,k∈(0％,60％)；

若滿足，則構建含水率時序數據集；

若不滿足，則重新在連續時刻內采集所述待測樣地的土壤含水量，構建所述含水率時序數據集；

所述根據土壤水分變化狀態、土體飽和狀態，確定所述待測樣地的單次飽和退水區間，以從所述含水率時序數據集中選擇出時間序列變化數據集，包括：

由k時刻開始逐條遍歷所述含水率時序數據集中的數據，在k時刻至k+m時刻區間內，若任意土壤深度s均出現了連續三個時刻k的土壤含水量x_s,k相比于k-1時刻的土壤含水量x_s,k-1的增加量超過第二預設閾值，則確定在所述k時刻至k+m時刻區間內，所述待測樣地的各層土壤深度均出現灌水狀態；

在待測樣地的各層土壤深度均出現灌水狀態的情況下，分別確定k時刻至k+m時刻，各層土壤深度s處的土壤含水量的最大值x_s,max；

統計k時刻至k+m時刻各層土壤深度s處的土壤含水量超過x_s,max-1％的時刻數量C_s、最小時刻點T_s,min和最大時刻點T_s,max；

若所述時刻數量C_s、最小時刻點T_s,min和最大時刻點T_s,max滿足第一預設條件，則確定在所述k時刻至k+m時刻區間內，所述待測樣地的各層土壤深度均達到飽和狀態；

確定在k時刻至k+m時刻區間內的土壤含水量最高值，以及確定所述土壤含水量最高值所對應的時刻t；

選取從時刻t開始的連續n個時刻的土壤含水量，構建所述時間序列變化數據集；

所述第一預設條件為：

其中，C_s為所述時刻數量、T_s,min為最小時刻點、T_s,max為最大時刻點。

2.根據權利要求1所述的土壤田間持水量的測定方法，其特征在于，在k時刻至k+m時刻區間內的土壤含水量最高值有多個的情況下，所述確定所述土壤含水量最高值所對應的時刻t，包括：

確定將所有土壤含水量最高值所對應的時刻中，時間點最大的時刻作為所述時刻t。

3.根據權利要求1所述的土壤田間持水量的測定方法，其特征在于，所述含水率時序數據集中的每個數據包含土壤深度屬性、土壤含水量屬性以及時間屬性；

在所述土壤含水量包括0-20cm土壤含水量、20-40cm土壤含水量、40-60cm土壤含水量、60-80cm土壤含水量的情況下，所述含水率時序數據集X_s,t為：

其中，x_20,t+n為t+n時刻的0-20cm土壤含水量，x_40,t+n為t+n時刻的20-40cm土壤含水量，x_60,t+n為t+n時刻的40-60cm土壤含水量，x_80,t+n為t+n時刻的60-80cm土壤含水量，n為總采樣時刻數。