農田土壤墒情監測技術手冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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彭世琪 等 編

圖書標籤:

• 土壤墒情
• 農田監測
• 農業技術
• 精準農業
• 傳感器技術
• 水分管理
• 作物生長
• 農業信息化
• 土壤物理
• 節水灌溉

齣版社： 中國農業科學技術齣版社

ISBN：9787802336285

版次：1

商品編碼：10581628

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2008-07-01

用紙：膠版紙

頁數：159

字數：80000

內容簡介

　　《農田土壤墒情監測技術手冊》以土壤學、作物生理學、作物栽培學和氣象學的基本理論為基礎，在土壤墒情與旱情監測評價的理論方法和操作應用方麵進行瞭大膽的探索，並從實際工作齣發，突齣瞭土壤墒情和旱情監測在生産決策和指導方麵的作用，突齣瞭工作實踐中的操作性，十分便於各地農技人員對農田土壤墒情與旱情監測技術的理解和應用。
　　水是農業生産的基礎物質，大氣降水和灌溉是農作物用水的主要來源。除水生物（如水稻）外，所有的降水和灌溉水都要轉化為土壤水纔能被作物吸收利用。各種田間工程、農藝技術和和理措施都可以影響到農田土壤供水和作物對水的利用效率。

目錄

第一章　土壤墒情與旱情監測的有關概念
1.1 土壤水資料的價值
1.1.1 土壤水的基本概念
1.1.2　土壤水分含量的錶示方法
1.1.3 土壤水分對農業生産的作用
1.1.4　土壤水資料的價值
1.2 自然因素對土壤含水量的影響
1.2.1 降水對土壤含水量的影響
1.2.2　溫度對土壤含水量的影響
1.2.3　土壤質地對土壤含水量的影響
1.2.4　地形對土壤含水量的影響
1.3 農業措施對土壤含水量的影響
1.3.1 田間工程技術
1.3.2 覆蓋技術
1.3.3 溝壟等高耕作技術
1.3.4　深鬆耕技術
1.4 土壤墒情與旱情監測的概念和意義
1.4.1 土壤墒情與旱情監測的概念
1.4.2 土壤墒情與旱情監測的意義
1.4.3 土壤墒情與旱情監測步驟
第二章　土壤墒情與旱情監測站點的建立
2.1 土壤墒情與旱情監測站點的分布
2.2 監測站點設立原則和主要監測內容
2.3 自動監測站的建立
2.3.1 主要設備及其特點
2.3.2 設備安裝的地點與標識
2.3.3 實時土壤水分測定儀構成及安裝
2.3.4 小型氣象站的特點及安裝
2.3.5 實時土壤水分測試儀的操作
2.3.6 小型氣象站的操作
2.4 土壤墒情監測點的建立
2.4.1 地點選擇
2.4.2 監測點的標識
2.5　基礎數據的記載及填錶
第三章　農田土壤水分的測定
第四章　土壤墒情數據的采集和處理
第五章　土壤墒情與旱情等級評價指標
第六章　不同區域主要作物的需水規律
第七章　土壤墒情與旱情監測數據匯總與發布
主要參考文獻

精彩書摘

　　第一章　土壤墒情與旱情監測的有關概念
　　1.1 土壤水資料的價值
　　1.1.1 土壤水的基本概念
　　通常所講的土壤水是指在一個大氣壓下，在105℃條件下能從土壤中分離齣來的水分，是土壤中各種形態的水分總稱，分為固態、氣態和液態3種形式，而土壤中液態水數量最多，與植物的生長關係最為密切。根據水分受力的不同來劃分液態水的類型，在農業、水利、氣象等學科和生産中廣泛應用。液態水按其所受的力又分為吸濕水、薄膜水、毛管水和重力水。吸濕水是吸附在土粒錶麵的水汽分子，緊靠土粒，無溶解能力，不能移動，故對植物生長意義不大。薄膜水是包圍在吸濕水外層的水分，所受吸力比吸濕水小，一般為31～6.25個大氣壓，移動速度一般為0.2～0.4mm／h，因移動緩慢，雖可被植物吸收一部分，但不能滿足植物需要。毛管水是在土壤毛管孔隙中由毛管力所保持的水分，所受吸力為6.25～0.08個大氣壓，可自由上下左右移動，並有溶解養分的能力，是農業生産中最有效的土壤水分。重力水是在土壤非毛管孔隙中，受重力影響自由嚮下移動的水分，雖能被植物吸收，但由於其能很快滲透到土壤下層，故不能為植物持續利用，是地下水的重要來源之一。
　　1.1.2 土壤水分含量的錶示方法
　　土壤水分含量有不同的錶示方法，由於應用的領域和目的的差異，可以選用不同的錶示方法。因此瞭解土壤水分錶達方法十分重要。
　　（1）土壤絕對含水量
　　土壤絕對含水量是最常用的土壤水分含量的錶示
　　方法，主要包括以下幾種：重量百分數：土壤水分的重量占烘乾土重量的百分率。
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前言/序言

農田土壤墒情監測技術手冊 一、 引言 土壤墒情，即土壤水分含量，是衡量土壤肥力、作物生長狀況以及農業生産前景的關鍵指標。準確、及時地掌握農田土壤墒情信息，對於科學灌溉、精準施肥、閤理調控作物生育進程、提高農作物産量和品質、降低水資源浪費、防禦和減輕旱澇災害等方麵具有至關重要的意義。本手冊旨在係統性地介紹農田土壤墒情監測的核心技術、方法、儀器設備以及數據分析與應用，為廣大農業技術推廣人員、科研工作者、農場管理者及相關從業者提供一套全麵、實用的技術指導。 二、 土壤墒情的概念與意義 土壤墒情是指土壤中水分的相對含量，通常用土壤含水量（重量百分比或體積百分比）或土壤相對濕度來錶示。土壤水分是植物生長發育不可或缺的物質基礎，它不僅是植物體的重要組成部分，還參與植物的新陳代謝過程，如光閤作用、呼吸作用、養分吸收和運輸等。 1. 對作物生長的影響： 水分虧缺： 當土壤水分低於作物生長所需時，作物會齣現萎蔫、生長緩慢、葉片變黃、花期和結果期縮短、産量和品質下降等現象。長期嚴重缺水甚至會導緻作物死亡。 水分過量： 土壤水分過多會造成土壤通氣性差，根係缺氧，影響根係生長和功能；容易誘發病害，如根腐病；土壤養分淋失加劇；甚至導緻漬害，影響作物生長。 適宜水分： 土壤水分在一定範圍內時，作物生長最為旺盛，生理活動正常，産量和品質最佳。這個適宜範圍因作物種類、生育期和土壤類型而異。 2. 對農業生産的意義： 科學灌溉決策： 通過實時監測土壤墒情，可以精準判斷作物是否需要灌溉，以及灌溉水量和灌溉時間，避免“乾旱灌溉不足”和“洪澇浪費水資源”的現象，實現節水高效灌溉。 精準施肥管理： 土壤水分狀況會影響土壤養分的溶解、轉化和吸收，影響肥料的利用效率。瞭解墒情有助於更閤理地施用化肥，減少養分流失。 作物生長調控： 不同生育期對水分的需求不同。通過墒情監測，可以有針對性地進行水分管理，調控作物的生長進程，優化産量和品質。 病蟲害預警與防治： 適宜的土壤濕度環境是某些病蟲害發生的重要條件。墒情監測數據可以為病蟲害的預測和防治提供依據。 旱澇災害預警： 長期乾旱或持續陰雨可能導緻嚴重的旱澇災害。通過墒情監測，可以提前發現土壤水分異常，為災害預警和應對提供支持。 水資源優化配置： 在水資源短缺的地區，科學的土壤墒情監測是優化水資源配置、提高水利用效率的重要手段。 農田生態環境評估： 土壤墒情是影響農田生態係統健康的重要因素之一。 三、 土壤墒情監測的基本原理 土壤墒情監測的核心在於如何準確測量土壤中的水分含量。目前，常用的測量原理主要基於土壤水分與電學參數（如電阻、介電常數）、熱學參數（如熱傳導能力）或物理參數（如吸力）之間的關係。 1. 基於電學參數的原理： 電阻法： 土壤的導電性與其含水量密切相關。含水量越高，土壤中的離子越多，導電性越強，電阻越小。許多土壤濕度傳感器便是利用這一原理，通過測量土壤中的電極之間的電阻來推算含水量。 介電常數法（時域反射計 TDR / 頻域反射計 FDR）： 土壤的介電常數（又稱介電容率）隨著水分含量的變化而顯著變化。水（介電常數約80）的介電常數遠高於土壤礦物質（約3-5）和空氣（約1）。因此，土壤的整體介電常數與土壤含水量呈正相關。TDR和FDR傳感器通過發射電磁波並測量其在土壤中的傳播速度或衰減情況，從而反推齣土壤的介電常數，進而計算齣土壤含水量。這是目前應用最廣泛、精度最高的方法之一。 2. 基於熱學參數的原理： 熱傳導法： 土壤的導熱性受其含水量影響。含水量越高，土壤導熱性越好。一些傳感器通過測量加熱探頭在土壤中的散熱速率來推算土壤含水量。 3. 基於物理參數的原理： 張力計法： 該方法測量的是土壤水的能量狀態，即土壤水勢。土壤水勢越低（負值越大），錶示土壤吸力越強，水分越難被土壤吸持，作物越難以吸收。張力計通過測量填充有水的陶瓷頭插入土壤中時，因土壤吸水而産生的負壓來反映土壤水勢。 四、 土壤墒情監測方法與技術 土壤墒情監測可以分為定點監測和區域監測，以及人工采樣和儀器自動監測。 1. 人工采樣與實驗室分析： 取樣： 在農田內選擇具有代錶性的樣點，使用土壤采樣器（如土鑽、環刀）按照預設的深度和頻率采集土壤樣品。 實驗室分析： 將采集的土壤樣品帶迴實驗室，采用烘乾稱重法（重量法）或體積法等，準確測定土壤的質量含水量或體積含水量。 優點： 精度較高，可作為校準自動監測儀器的依據。 缺點： 耗時耗力，數據更新滯後，難以實現大範圍、高頻次的實時監測。 2. 便攜式土壤水分儀： 原理： 大多采用電阻法或介電常數法。 使用： 將探頭插入土壤中，儀器直接顯示土壤含水量或相對濕度。 優點： 操作簡便，攜帶方便，成本相對較低，能夠實現一定程度的現場快速監測。 缺點： 精度受土壤類型、鹽分、溫度等因素影響較大，需要定期校準，監測範圍有限，數據記錄不便。 3. 固定式自動土壤墒情監測係統： 組成： 通常包括土壤水分傳感器、數據采集器、通信模塊（如GPRS/NB-IoT）、供電係統（太陽能電池闆+蓄電池）以及後颱管理與數據分析平颱。 傳感器類型： 主要采用TDR、FDR等介電常數法傳感器，也可集成溫度、EC（電導率）等傳感器。 工作原理： 傳感器埋設於土壤中，通過預設的采樣間隔，自動采集土壤水分數據，經數據采集器匯總後，通過通信模塊上傳至雲端服務器。用戶可以通過電腦或手機APP遠程訪問、查看、分析數據。 優點： 實現全天候、高頻次、自動化的實時監測；覆蓋範圍廣；數據準確可靠；可進行長期數據積纍與趨勢分析；便於遠程管理和決策。 缺點： 初期投入成本較高；傳感器的埋設、維護需要專業知識；供電和通信的穩定性是關鍵。 4. 遙感監測技術： 原理： 利用衛星或航空平颱搭載的傳感器，獲取地錶反射的微波或紅外信號，這些信號與土壤錶層（通常是幾厘米）的水分含量相關。 應用： 主要用於大區域、宏觀尺度的土壤墒情評估和旱情監測。 優點： 覆蓋範圍廣，數據獲取效率高，可快速生成大麵積墒情分布圖。 缺點： 監測深度有限，精度受植被覆蓋、地形、雲層等因素影響較大，難以滿足精細化農業生産需求。 五、 土壤水分傳感器選型與埋設 1. 傳感器類型選擇： 精度要求： 對於精細農業和科學研究，應選擇高精度傳感器，如TDR、FDR係列。 應用場景： 考慮監測深度、土壤類型、是否有腐蝕性物質等。 成本預算： 不同類型和品牌傳感器的價格差異較大。 數據傳輸與供電： 選擇與數據采集係統兼容的傳感器，並考慮其功耗。 耐用性： 選擇耐腐蝕、抗老化、性能穩定的傳感器。 2. 傳感器埋設： 樣點選擇： 選擇具有代錶性的農田區域，避免選擇異常地塊（如溝渠邊、灌溉齣口附近）。 布設密度： 根據農田大小、作物類型、土壤均勻性以及監測需求確定布設點數量。通常，對於均勻的農田，每幾公頃可布設一個監測點，或根據作物長勢和土壤的空間變異性進行密度調整。 埋設深度： 根據作物根係分布深度和主要水分消耗層來確定。例如，對於大多數作物，監測0-30cm、30-60cm或60-90cm等不同深度層的土壤水分。 埋設方法： 開挖法： 挖一個足夠大的土坑，將傳感器探頭平行於土壤錶麵埋入，然後迴填土壤，並盡量恢復土壤原有的密度和結構，避免産生大的空隙。 鑽孔法： 使用土壤鑽孔器預先鑽孔，然後將傳感器直接插入孔中。 確保緊密接觸： 傳感器探頭與土壤必須緊密接觸，任何空隙都會影響測量精度。 方嚮： 探頭應平行於地麵水平埋設，並確保探頭頂端低於地錶足夠距離，避免受地錶徑流和日曬影響。 六、 數據采集與處理 1. 數據采集： 采樣頻率： 根據作物生育期、天氣條件和監測目標設定。關鍵時期（如播種、移栽、開花、灌漿期）和極端天氣（乾旱、強降雨）時，應增加采樣頻率（如每小時一次甚至更頻繁）。日常監測可設置為每天數次或數小時一次。 數據格式： 確保數據采集器能夠以標準格式（如CSV、TXT）導齣數據。 2. 數據傳輸： 通信方式： GPRS、NB-IoT、LoRa等無綫傳輸方式。選擇穩定可靠、覆蓋範圍廣、成本適中的通信方式。 數據上傳： 定時或觸發式上傳數據至雲平颱。 3. 數據存儲與管理： 雲平颱： 利用專業的農業物聯網雲平颱進行數據存儲、管理和可視化展示。 數據庫： 建立結構化的數據庫，便於數據的檢索、查詢和分析。 4. 數據預處理： 數據清洗： 剔除異常值、錯誤值和重復數據。 單位轉換： 將傳感器原始數據（如電壓、頻率）轉換為標準的土壤含水量（%）或土壤水勢（kPa）單位。 校準： 使用人工采樣數據對傳感器讀數進行校準，建立特定土壤類型下的綫性或非綫性迴歸模型，提高測量精度。 七、 土壤墒情數據的分析與應用 1. 墒情指標計算： 田間持水量（Field Capacity, FC）： 土壤在充分灌水或降雨後，假排水停止2-3天後，仍能保持的水分含量。 萎蔫係數（Wilting Point, WP）： 作物無法從土壤中吸收水分而永久萎蔫時的土壤含水量。 允許凋萎點（Readily Available Water, RAW）： 田間持水量與允許凋萎點之間的水分差，是作物可利用的水分。 土壤水分虧缺程度： 根據實時監測的土壤含水量與作物不同生育期的適宜土壤含水量範圍進行比較。 2. 適宜土壤水分範圍的確定： 基於作物類型： 不同作物對水分的需求不同，例如，喜濕作物（如水稻）的適宜水分範圍較寬且偏高，而耐旱作物（如小麥、玉米）則有更強的耐旱性。 基於生育期： 作物在不同的生育期（苗期、生長期、開花期、結果期）對水分的需求和敏感性存在顯著差異。例如，花期和灌漿期通常是作物需水最敏感的時期。 基於土壤類型： 沙土持水能力差，砂壤土、粘壤土持水能力強。 3. 灌溉決策支持： 閾值法： 設定作物不同生育期的土壤水分下限閾值。當土壤含水量低於該閾值時，觸發灌溉警報。 水分虧缺指數法： 計算土壤水分虧缺指數（如灌溉需水指數），結閤天氣預報、作物蒸騰量等因素，指導灌溉計劃的製定。 灌溉量計算： 根據作物需水量、土壤水分虧缺量、灌溉效率等因素，計算齣單次灌溉所需的灌溉量，以確保灌溉後土壤水分恢復到適宜範圍。 4. 旱澇預警與評估： 短期預警： 監測土壤連續多天低於警戒綫，結閤降雨預報，判斷是否存在乾旱風險。 長期監測： 分析土壤水分長時間處於偏高或偏低狀態，預警潛在的漬害或持續性乾旱。 災情評估： 結閤土壤墒情數據、氣象數據和作物長勢，評估旱澇災害的發生範圍、程度和影響。 5. 與氣象、作物長勢數據的集成分析： 蒸散發估算： 結閤土壤水分、氣溫、濕度、風速、日照等數據，估算作物蒸散發量，更精準地預測水分消耗。 作物生長模型： 將土壤墒情數據輸入作物生長模型，模擬和預測作物生長進程、産量和品質。 病蟲害預測： 結閤土壤濕度、空氣濕度、溫度等信息，預測某些病蟲害的發生概率。 八、 質量控製與維護 1. 傳感器定期校準： 即使是高精度傳感器，也需要定期（如每年一次）與人工采樣數據進行對比校準，確保數據的準確性。 2. 設備檢查與維護： 傳感器： 檢查探頭是否有損壞、汙垢附著，及時清潔。 數據采集器： 檢查電池電量，確保正常工作。 供電係統： 檢查太陽能電池闆是否清潔，蓄電池性能是否良好。 通信模塊： 檢查信號強度，確保數據傳輸暢通。 3. 數據異常處理： 建立數據異常監測機製，及時發現並處理傳感器故障、數據傳輸中斷等問題。 4. 野外作業安全： 在進行設備安裝、維護時，注意人身安全，尤其是在復雜地形或惡劣天氣條件下。 九、 結論 土壤墒情監測是現代精準農業的重要基石。通過科學、係統地運用本手冊介紹的各類技術和方法，可以實現對農田土壤水分的精準掌握，為優化灌溉、科學施肥、提高産量、節約水資源、應對氣候變化等提供有力支撐。隨著技術的不斷發展，土壤墒情監測將更加智能化、自動化和精細化，為中國農業的可持續發展注入新的活力。

評分☆☆☆☆☆

這本《農田土壤墒情監測技術手冊》簡直是為我們這些常年在田間地頭摸爬滾打的農業技術員量身定做的寶典。我前段時間接手瞭一塊責任田，那裏的土壤情況復雜得很，光靠肉眼和經驗根本摸不著頭腦，尤其是在不同作物生長期的需水管理上，常常是抓瞎。翻開這本書，我最驚喜的是它對不同土壤質地（比如沙土、壤土、黏土）在水分持留能力上的詳細闡述。它不僅僅是告訴我們“這個土含水量多少”，而是深入到物理化學層麵，解釋瞭為什麼不同質地的土壤吸水和放水速度不一樣，這對手頭需要精確調控灌溉計劃的人來說，簡直是如虎添翼。書中對幾種主流墒情監測儀器的原理介紹也極其到位，比如TDR和頻域反射儀，從基礎電磁波理論到現場校準的每一步都掰開瞭揉碎瞭講，完全不像有些技術手冊那樣隻停留在“使用說明書”的層麵。我特彆喜歡它提供瞭一係列根據當地氣候數據和作物係數反推最佳田間持水量的方法論，這比簡單照搬標準值靠譜多瞭，真正做到瞭因地製宜。書裏附帶的那些圖錶和案例分析，大多是針對我國北方旱作區和南方水田區的典型情景，我立刻就能對號入座，開始優化我那塊旱地上的滴灌參數瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它成功地搭建瞭一座從“基礎理論”到“應用實踐”的橋梁，而且這座橋梁的跨度非常大。它不像某些大學教材那樣隻談原理卻不落地，也不像某些商業宣傳冊那樣隻談産品功能卻不解釋背後的科學邏輯。這本書的厲害之處在於，它對“應用”的定義非常全麵。它不僅講瞭如何監測，還深入探討瞭如何根據監測結果來製定灌溉決策，這纔是核心。書中有一套基於水分活度和作物生理需求來劃分的“脅迫閾值”體係，這套體係非常精細，考慮到瞭作物的敏感期。比如，對於玉米拔節期，它給齣的持水量下限，比我以前習慣用的經驗值要高齣2個百分點，而且有明確的參考文獻支撐。我感覺，這本書的編寫者似乎是一位全能型的專傢，他既懂土壤物理，又懂作物生理，還精通現代信息技術。這種跨學科的整閤能力，使得全書的論述邏輯嚴密，層次分明，讓人不得不信服。

評分☆☆☆☆☆

我對技術手冊通常抱有一種審慎的態度，很多都是堆砌公式和晦澀術語的“麵子工程”。但《農田土壤墒情監測技術手冊》給我的感覺是，它真的考慮到瞭實際操作中的“坑”。我最常遇到的問題是，傳感器布設深度和角度的微小差異，導緻讀數波動巨大，難以信服農戶。這本書的第三章，專門闢齣瞭一大塊講傳感器選型和優化布設的“野外操作指南”。它不光提到瞭如何避開作物根係密集區和氣孔效應，還給齣瞭不同季節、不同生長期的傳感器最優埋設深度的建議區間。更絕的是，它還討論瞭數據傳輸和處理中的常見誤差來源，比如電磁乾擾和溫度漂移的校正方法。這部分內容體現瞭編寫者深厚的田間經驗，絕對是脫離瞭實驗室的純粹理論研究能寫齣來的。讀完這一章，我立刻迴去重新檢查瞭我現有的監測站點，發現果然在傳感器保護和防曬方麵存在很多疏忽，馬上進行瞭調整，數據穩定性明顯提升瞭一個檔次。

評分☆☆☆☆☆

我是一位負責區域農業信息化的技術乾部，日常工作就是將最新的科研成果轉化為基層可以理解和操作的規程。坦白說，在遇到這本書之前，我一直苦於沒有一本能統攝全局的權威性參考。這本書的結構設計非常巧妙，它從土壤水分的物理化學性質入手，逐步過渡到傳感器的選擇與維護，最後落腳於數據分析與智能決策支持係統（DSS）的構建思路。尤其是在數據可視化和報警機製設計這一塊，書中提供瞭多種成熟的界麵設計範例和閾值設定標準，這對於我們開發區域性的農業信息平颱至關成瞭及時的參考模闆。我甚至發現，書中對於如何將這些墒情數據與其他環境因子（如氣溫、蒸發皿數據）進行融閤分析的案例，為我們下一步升級現有的氣象監測係統提供瞭全新的思路方嚮。總而言之，它不隻是一本教人看數據的工具書，更是一本指導我們如何構建一套科學、高效、可持續的農田水資源管理體係的行動綱領，極大地拓寬瞭我們對“精準農業”中水分管理模塊的理解深度和實施廣度。

評分☆☆☆☆☆

說實話，以前對土壤墒情這個概念，我總覺得有點玄乎，不就是看看土是不是濕的嗎？但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它清晰地構建瞭一個從宏觀到微觀的監測體係框架。最讓我眼前一亮的，是對“水分動態平衡”的討論。它不僅僅關注靜態的含水量百分比，更強調水分的垂直運移和蒸散發速率的實時變化。書裏用瞭很多篇幅來解釋如何利用氣象數據，結閤土壤剖麵結構，建立一個預測模型，來提前預警可能發生的乾旱脅迫或過濕風險。比如，它詳細對比瞭不同灌溉方式（漫灌、噴灌、滴灌）對土壤水分空間分布的影響，這一點對於正在推行節水農業項目的我來說，具有極強的指導意義。書中引用的那些國際前沿研究和國內最新科研成果，讓我感覺自己拿到的不是一本“手冊”，而是一份與時俱進的科研綜述。而且，排版很友好，大量的流程圖和決策樹，讓原本復雜的理論變得可視化瞭，即便是初次接觸墒情監測的農技人員，也能迅速抓住重點，搭建起自己的監測思路。