土壤水分监测系统在安哥拉马兰热地区的应用研究

1、    土壤水分监测系统在安哥拉马兰热地区的应用研究    邱康键+陈冰摘要 通过测定土壤水分含量，分析降雨量、土壤质地等相关影响因素对土壤水分的影响及土壤水分日变化规律，为土壤水分含量提供直观的数据支持并指导大田农事生产。关键词 minitrase监测仪；土壤水分；安哥拉马兰热区s152.7 a 1007-5739（2016）16-0174-03马兰热黑石农场位于马兰热省蓬戈安东戈（pungo andongo）地区（南纬9°3548 9°4238，东经15°3831 15°4458）距离马兰热市70 km，该地区

2、为高原丘陵地貌，海拔1 0001 200 m，属亚热带草原气候，年均降水量1 000 mm左右，全年雨季和旱季明显，当年9月至翌年4月为雨季，降雨量年内分布不均，其中集中降雨在9月中下旬至12月初和2月中旬至4月中旬，4月下旬至9月上旬为旱季，基本无降水1。土壤水分检测系统采用时域反射原理（time delay ref-lectometry，简称tdr），通过均匀的时间间隔取样，记录脉冲从波段管的始端传到末端的时间，利用时间差识别土壤水分的表征，从而监测土壤水分变化情况2。2015年10月23日至12月27日，在马兰热农场应用minitrase（型号6050-x3k5b-minitrase k

3、it）定点定时测定土壤的tdr值来表示土壤水分含量，从而归纳土壤水分与降雨量、土壤质地的关系。1 土壤水分的影响因素1.1 土壤水分与降雨量2015年10月23日至12月27日，用minitrase在马兰热农场定点（农场具备代表性的2#、10#地块）定时测定土壤水分，结果表明：土壤水分與降雨量关系最为密切（降雨量见图1、2，土壤水分见图3、4）。从图14可以看出：土壤含水量随着降雨量而逐渐增加，一般在降雨结束12 d内出现峰值。10月26日降雨66.8 mm，随后6 d无降雨，土壤水分未出现明显的变化，因为经过近4个月旱季，土壤含水量低，同时该次降雨量大且急，大部分雨量变成地表径流而流失，土壤

4、含水量无明显变化。土壤含水量在11月512日、11月2425日、12月34日出现3个高峰。11月212日，有连续11 d雨量不等的降雨，强度不大，连续降雨；11月19日至12月18日基本天天有降雨，降雨量10 mm以上的集中在11月1924日，11月2530日只有1 d 12.0 mm的降水，12月114日连续降雨，其中有3 d降雨量>30 mm，12月17日、18日降雨量分别为6.1、14.5 mm，12月1931日有3次合计11.2 mm的降雨。连续的降雨，同时强度在10 mm以上或连续几天不到10 mm，有1 d 10 mm以上的降雨对土壤水分贡献最大。1.2 土壤含水量与土壤质地

5、从图3、表1可以看出，10#地土壤水分含量通常表现为坡中>坡上>坡下，只有在持续降雨时，坡上接近坡中，说明坡上、坡中都是黏土，坡上的水分依靠降雨下渗，坡中除了降雨下渗，还有坡上的侧渗补给，因此能维持较高的水分；坡下因是砂壤而且坡度较大，补给的水很快下渗和侧渗，因此水分含量不高。从图4可以看出，2#地土壤水分在雨季通常表现为坡底>坡上>坡中>坡下，坡上是黏土，坡中、坡下、坡底是砂土，保水性差。坡底的地下水位较高，因此上部下来的水在此聚集，所以在雨季能长期保持较高的水分。1.3 土壤水分日变化规律12月2327日基本无降雨（除12月26日早晨有3.3 mm的降雨），一

6、天中早晨土壤水分含量最高，随时间推移而逐渐降低，下午最低；第2天早晨土壤水分有所回升，因为马兰热农场夜间经常有雾，遇到植物后凝聚成水，植物自身可以吸收，多时会滴落至土壤。如果没有降雨，即使有雾水或雾雨（12月19日和12月24日，0.3 mm），对于一天的蒸发量而言是微不足道的，可以忽略不计（图5、6）。12月26日早晨有3.3 mm降雨对土壤水分有所补充，土壤水分有所回升，但维持12 d，通过mini-trase测定土壤含水量计算土壤散失量（蒸腾+蒸发），推算出每天的蒸发量56 mm，因此5 mm以下的降雨对土壤水分基本没有影响。2 土壤水分监测系统（mini-trase）的应用2.1 萎蔫

7、系数（灌溉研究）在种植作物的田块上，当作物出现永久萎蔫时，测定的土壤水分含量就是萎蔫系数。作物永久萎蔫之前意味着无降雨就必须人工给水（灌溉），判断农田补水截止点一般为土壤萎蔫系数之上1.5%2.0%3。2.2 田间持水量土壤的相对含水量在45%50%时作物出现萎蔫，那么可以初略估算出最大田间持水量是萎蔫系数的2倍。例如作物出现萎蔫土壤测定的含水量即萎蔫系数是10%，那么这块地的最大田间持水量是20%。2.3 土壤质地根据土壤最大田间持水量判断土壤质地。砂土的土壤最大田间持水量17%25%，壤土的土壤最大田间持水量22%32%，黏土的土壤最大田间持水量30%39%4-7。通过mini-trase的应用，可以科学地测定土壤含水量，为大田农事生产提供科学指导。3 参考文献1 周继军.安哥拉马兰热黑石农场旱季无补充水源作物种植探析j.现代农业科技，2013（19）：79.2 赵永明，蔡永革，吕新.土壤水分实时监测的应用与现状j.江西农业学报，2007，19（3）：31-33.3 伍永秋，刘宝元黄土高原土壤水分的自动监测-tdr系统及其运用j.水土保持学报，2001，15（2）：108-111.4 胡泮，杨鹏，史旺旺，等.基于wsn的低功耗水稻土壤水分监测系统j.农机化研究，2015（1）：100-104.5 常波，倪桑晨.基于无线传感器网络的土壤水分监测系统设计j.湖北农业科学，201