20100804-气测函〔2010〕170号文-自动土壤水分观测规范(试行)(2)

自动土壤水分观测规范（试行）

第1章 总则

土壤水分状况是水分在土壤中的移动、各层中数量的变化以及土壤和其它自然体（大气、生物、岩石等）间的水分交换现象的总称。土壤水分是土壤成分之一，对土壤中气体的含量及运动、固体结构和物理性质有一定的影响，制约着土壤中养分的溶解、转移和吸收及土壤微生物的活动，对土壤生产力有着多方面的重大影响。土壤水分是水分平衡组成项目，是植物耗水的主要直接来源，对植物的生理活动有重大影响。经常进行土壤水分状况的测定，掌握其变化规律，对农业生产实时服务和理论研究都具有重要意义。自动土壤水分观测仪是一种利用频域反射法原理来测定土壤体积含水量的自动化测量仪器，方便、比较性的土壤水分连续观测资料，为干旱监测、农业气象预报和服务提供高质量的土壤水分监测资料。

2.1 2.1.1土壤湿度测定地段划分为三类：⑴形成的影响，度观测地段。仪器安装场地与所在作物地段做相同的田间管理。⑵反映当地自然下垫面、壤水分状况应具有代表性。⑶的地段。年土壤水分状况比较也应相对固定。业务主管部门和台站自行确定。壤水分仪另行规定。2.1.2观测地段的选择应充分考虑仪器安装地点对于当地土壤类型、代表性。应遵从以下⑴

自动土壤水分观测仪可以获取具有代表性、准确性和可可减轻人工观测劳动量、提高观测数据的时空密度，

第2章 观测的一般要求

牧草和果树等生育期观测地段上所设置的土壤湿

为研究土壤水分平衡及其时空变化规律，所设置的长期固定的、无灌溉状态下的土壤湿度观测地段。地段对所在地区的自然土

应代表当地的土壤类型和土壤水分状况。为便于历辅助地段的设置、测定时间、测定深度等由上级辅助地段采用便携式土壤水分仪进行观测，便携式土地貌、地质条件的4个条件：

—1—

从传感器安装方法上区分为插管和探针两种。快速的在同一地点进行不同层次土壤水分观测，观测场地

观测地段

作物观测地段：为研究作物需水量、监测土壤水分变化对作物生长发育及产量在当地主要旱地作物、固定观测地段：辅助观测地段：为满足墒情服务的需要进行临时性或季节性墒情观测，所设置这类地段数量一般较多， 选址

所选地段土壤应能够代表本地区的主要土壤类型，须尽量选择在地势平坦、能

自动土壤水分观测规范（试行）

代表本地区自然环境下土壤水分变化特征的地块，山丘地区应避免选取沟底、山顶、斜坡和积水洼地等地块。

⑵所选安装地段距离建筑物、道路（公路和铁路）、水塘等须在20米以上，远离河流、水库等大型水体。

⑶作物观测地段，种植面积一般不小于0.1公顷。

⑷固定观测地段，面积一般不小于10m×10m；仪器安装位置必须为自然下垫面，有较厚的自然土壤，而非回填土。

观测地段一经确定不得随意改变，以保持土壤水分观测资料的一致性和连续性。 2.1.3场地建设

⑴在仪器安装位置周围建设观测场，仪器位于观测地段中央，且同沟槽和供水渠道垂直距离须大于10m，避免沟渠侧渗对土壤含水量观测代表性造成的影响。⑵观测场四周应设置3m(东西向)×4m(南北向栏不宜采用反光太强的材料。

⑶如果场内仪器安装需要敷设线缆，应在远离传感器安装地点的一侧修建电缆沟（管）。电缆沟（管）应做到防水、防鼠，并便于维护。⑷观测场的防雷应符合气象行业规定的防雷技术标准的要求。2.1.4仪器布设

与场地内其它仪器应互不影响，便于操作。具体要求如下：⑴数据采集箱安置在北边，土壤水分传感器安置在南边；土壤水分传感器埋设位置距离数据采集箱不小于1m。

⑵根据需要确定传感器安装深度和层次。在农业气象观测中一般为：20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm位深度小于1m的地区，测到土壤饱和持水状态为止；因土层较薄，测定深度无法达到规定要求的地区，测至土壤母质层为止。

⑶仪器距观测场边缘护栏不小于1 m。 2.1.5地段描述与记载

观测地段一经选定，应对地段位置及代表区域的自然地理、农田水利工程及农业种植等情况在值班日志中进行勘查记载，其主要内容有：⑴观测地段所属行政区划，经纬度（精确到秒）和拔海高度（精确到⑵观测地段地形及地势、地貌。 ⑶观测地段类型、种植作物名称。 ⑷土壤质地、酸碱度。

⑸灌溉条件、水源、地下水位深度。 ⑹土壤水文、物理特性测定值。 ⑺自动土壤水分观测站示意图。

—2—

)稀疏围栏，高度不低于

1.2m，围

0-10、10-20、水文气象、地质地貌、

0.1m）。

，可根据观测需求进行调整。地下水自动土壤水分观测规范（试行）

2.1.6土壤水文、物理特性的测定

在选定观测地段后，应按《农业气象观测规范》要求，在观测地段附近分层测定土壤容重、田间持水量和凋萎湿度等土壤水文、物理常数，并在土壤水分自动站值班日志中填写。

2.2 时制、日界和对时

土壤水分自动观测采用北京时，以北京时20时为日界。

以自动土壤水分观测仪采集器的内部时钟为观测时钟；采集器与计算机应每小时自动对时一次，以保持两者时钟同步。

值班员应每天9时正点检查屏幕显示的采集器时钟，当与电台报时的北京时相差大于15秒时，在正点后按操作手册规定的操作方法调整采集器的内部时钟，保证误差在15秒之内。

2.3 计算项目

仪器自动测量结果为土壤体积含水量，根据土壤水文、物理常数和相关公式可计算出土壤重量含水率（%）、土壤相对湿度（%）、土壤水分总贮存量（mm）和土壤有效水分贮存量（mm），具体规定见本规范3.5.2。

2.4 仪器性能要求

2.4.1总体要求

⑴应具有国务院气象主管机构业务主管部门颁发的使用许可证，或经国务院气象主管机构业务主管部门审批同意用于观测业务。

⑵准确度满足本规范2.4.2要求。 ⑶可靠性高，保证获取的观测数据可信。 ⑷同一厂家的同类采集器和传感器应能互换。 ⑸操作和维护方便，具有详细的技术及操作手册。 2.4.2传感器性能要求

自动土壤水分观测仪传感器的测量性能应遵循下表1.1。

表1.1 传感器测量性能要求

测量要素 土壤体积含水量 工作范围 0%～50% 分辨力 0.1% 采样频率 1次/分 计算平均时间 10分钟 重复性误差1 小于0.5% 最大绝对误差2 2.5%（实验室） 5%（田间） 注：1、重复性误差：在全测量范围内和同一工作条件下，同一传感器对相同被测标准介质进行多次连续测量时，测量结果之间的随机误差。

2、最大绝对误差：在全测量范围内，所能允许的传感器测量值和参考标准之间的绝对差值的极限，在经过实验室特殊标定后，传感器最大绝对误差在实验室内可达到2.5%，在野外环境下可达到5%。

—3—

自动土壤水分观测规范（试行）

第3章 观测仪器

3.1系统结构及工作原理

本观测方法针对的是利用频域反射法（FDR：Frequancy Domain Reflection，以下简称FDR）原理来测定土壤体积含水量的自动土壤水分观测仪，从传感器安装方法上区分为插管和探针两种。 3.1.1系统结构

自动土壤水分观测仪是基于现代测量技术构建，由硬件和软件组成。其硬件可分成传感器、采集器和外围设备三部分，其软件可分成采集软件和业务软件二种。

该结构的特点是既可以与微机终端连接组成土壤水分测量系统，也可以作为土壤水分分采集系统挂接在其他采集系统上。设备组成见图3.1。

数据采集器有线或无线连接有线或无线连接本地局域网本地微机第1层面第2层面第3层面第4层面第5层面第6层面第n层面土壤水分传感器供电单元 图3.1 自动土壤水分观测仪组成

3.1.2工作原理

自动土壤水分传感器利用频域反射法原理（FDR）来测定土壤体积含水量，它由传感器发出100MHz高频信号，传感器电容（压）量与被测层次土壤的介电常数成函数关系。由于水的介电常数比一般介质的介电常数要大得多，所以当土壤中的水分变化时，其介电常数相应变化，测量时传感器给出的电容（压）值也随之变化，这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，得出土壤水分观测值，并按一定的格式存储在采集器中。

3.2硬件

3.2.1传感器

本规范所介绍的自动土壤水分传感器根据安装方式不同，可分为两类： ⑴探针式传感器：传感器由高频发射器、接收器、微处理电路、探针等组成，处

—4—

自动土壤水分观测规范（试行）

理电路等安装在一个密封防水室内，感应探针一端与密封防水室相连，另一端直接插入土壤，根据电磁波在不同阻抗下的变化测量土壤中水分含量变化。

图3.2 探针式传感器外观

⑵插管式传感器：传感器由电容式传感器、处理电路、护管等组成，护管垂直插在土壤中，传感器以并联方式安装在护管中，不与土壤直接接触。根据探测器发出的电磁波在不同介电常数物质中的频率不同，计算被测物含水量。

3.2.2数据采集器

数据采集器是自动土壤水分测量系统的核心，处理、质量控制、数据存储、数据通信。其功能包括：⑴数据采样速率及算法符合本规范⑵存储器具备掉电保存功能，据。

⑶具备对电源电压状态、传感器状态、通信状态进行自检、自诊断功能。⑷具有RS232⑸能响应终端命令，对采集器进行更新程序、设置参数、测试调试等控制操作。⑹采集器实时时钟走时误差不大于⑺可以使用交流或直流供电。3.2.3系统电源

系统所用电源为：交流电池浮充充电，以备市电停电时可由蓄电池供电，风能）对蓄电池充电。⑴在没有市电的情况下，后备蓄电池应能保证传感器、采集器及传输模块至少天正常工作。

⑵系统设计有低电压告警装置，测工作时，应予以自动报警。

图3.3 插管式传感器外观

其主要功能是完成数据采样、3.5的规定。

能够存储至少一个月的各层正点土壤体积含水量数RS485通讯接口，在设定时间里可自动传输观测数据。15秒/月。 220V（＋10%～-15％），直流也可以配置辅助电源

当蓄电池电压低到不足以维持符合质量要求的观

—5—

。配有蓄电池，并对蓄（包括太阳能、 5数据

或 12V

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库20100804-气测函〔2010〕170号文-自动土壤水分观测规范(试行)(2)在线全文阅读。