基于频域反射的环式农田土壤水分传感器的开发与试验验证

针对农田灌溉土壤含水量的监测需求,设计开发一种基于频域反射(frequency domain reflectometry,FDR)法的环式土壤水分传感器,并选取砂土、砂壤土、粉壤土和黏土4种类型的土壤对FDR传感器进行实验室标定。标定过程中将土壤体积含水量θ_(v)与FDR传感器电路的振荡频率S_(F)采用指数函数■θ_(v)=aS_(F)^(b)进行拟合来确定a、b参数,从而建立S_(F)与θ_(v)对应关系。实验室标定结果表明:当FDR传感器安装深度为15 cm时,振荡频率S_(F)与土壤体积含水量θ_(v)的拟合效果较好;在5 cm深度处,FDR传感器离土表距离较小,电磁波受到表层空气的干扰,导致数据测量不稳定,两者数据拟合效果稍差。在此基础上,将在实验室标定后FDR传感器安装于玉米田进行野外精度检定,与取土烘干法对比分析发现FDR传感器可以较好地反映土壤水分的动态变化,且精度符合行业标准的要求。