作物水分信息采集技术与采集设备

随着社会经济的发展和科学技术的不断进步,农田灌溉正朝着“自动、精准”的方向发展。实现自动、精准灌溉,需要获得及时、准确的作物水分状况信息作为基本依据,而先进、可靠的采集技术与设备则是快速、准确、连续获取作物水分信息的重要保障。作物水分信息,根据其采集部位可分为土壤信息和作物信息两类;而根据采集信息所代表的范围,则可分为点源信息和区域信息两类。2种分类结果相组合,可以将作物水分信息分为点源土壤水分状况信息,区域土壤水分状况信息,点源作物水分状况信息和区域作物水分状况信息四大类。目前应用较多的点源土壤水分状况信息快速采集技术主要有中子仪法、时域反射法(TDR)、频域反射法(FDR)、驻波率法(SWR)和张力计法;点源作物水分状况信息的采集技术则主要有红外温度法、叶水势法、光谱法、茎变差法和蒸腾速率法;区域土壤水分状况信息的采集技术主要有遥感法(裸地表层土壤)和墒情监测网络法;区域作物水分状况信息则主要通过遥感方法获得,包括热红外遥感和微波遥感等方法。这些技术方法各有优点、缺点和适用范围。从目前的研究和实际应用情况看,基于土壤介电特性的土壤水分信息测量技术(TDR,FD和SWR)和基于植株蒸腾速率、植株茎直径变差和作物冠层红外温度的作物水分状况信息测量技术是具有明显优势和良好发展潜力的点源水分信息采集技术;以TDR、FDR和SWR为基础,结合GPS和GSM/GPRS无线数据传输系统,适用于区域土壤水分信息的采集;而以热红外遥感和微波遥感为基础的系统则是大面积的区域土壤水分状况信息(裸土表层)和区域作物水分状况信息的主要采集方法。这些作物水分信息采集方法的进一步完善提高,以及相应的精度高、稳定性好、价格适中的各类传感器及配套的数据处理设备的研制将是未来作物需水信息采集领域的重点工作目标。