连续测量土壤中的水、盐含量,了解土壤水盐分布及运移规律,对预防土壤盐渍化、耕地合理灌溉施肥、水肥一体化应用来说,都是至关重要的基础性工作。
但我们不得不面对的现实是:在实际应用中,由于田间感知传感技术中的逻辑冲突,几乎很难同时、准确地测量土壤(高盐分情况下)的水分、盐分含量,因此通过获得土壤的水分、盐分动态数据来研究水盐运移规律就无从谈起。
突破的关键——抗盐测水,消水测盐众所周知,土壤水分和土壤盐分监测过程中相互干扰是土壤水盐同测最大的难点。
传感器在土壤中进行测量时,土壤水分、土壤盐分会相互干扰;水溶离子状态会造成土壤水分数据有偏差;土壤水分含量不同,测量同样的盐分含量,传感器盐分数据输出会不一致。
一言概之,抗盐测水,消水测盐。
这个问题不仅困扰专业的科研人员,同样也困扰着田间传感器研发人员。2018年开始,随着我国土壤盐渍化趋势越来越明显,对此类技术的需求日益急迫,研发人员开始持续研究该问题的解决方案,而在今天,在技术上终于突破了水分、盐分测量相互干扰的问题,实现在同一传感设备上同时测量土壤中的水分、盐分含量,真正做到了,测水时抗高盐,测盐时不受水分影响。
土壤分层盐分含量曲线图
解锁新场景——实现盐渍化土壤的水分测量普通土壤中水分变化对介电常数的影响最大;但高盐土壤中,盐分的水溶离子状态对介电常数产生了影响。
盐渍化土壤中的高盐分对任何一种使用介电常数原理的传感器,都会产生极大的干扰。
因此在过去,盐渍化土壤几乎无法准确地测量到土壤当中的水分含量,只能使用烘干法现场取土烘干进行称量。市场上一般的土壤水分监测设备很少有适用于盐渍化土壤的水分测量。
现在,技术突破了盐分对水分的干扰影响,解锁了盐渍化土壤场景下的水分监测问题,可以对大于5dS/m的盐碱地水分进行监测。这个创新改变比我们想象的要重要的多。
因为盐渍化的土地每年都在增加,每年约有1000万公顷的土地由于土壤的次生盐渍化而被丢弃。据统计,干旱半干旱地区近50%的灌溉耕地都存在一定程度的土壤盐渍化问题。
因此,准确地测量盐渍化土壤中的水分含量,这对研究盐渍化的形成、防治都有很强的指导作用。
创新式测量——非接触式监测土壤水、盐含量在监测的过程中,有很多潜在因素会影响传感器的精度。比如传统的传感器直接接触土壤,长期接触土壤会腐蚀传感器,精度会产生偏差。
为了改善这个问题,这种智能传感设备所有的传感器集成在一根PVC导管内,高度集成一体化,耐腐蚀、密封性好,这一设计能够有效地改善传感器与土壤之间的接触,尽可能地避免由空气间隙造成的测量误差,确保了监测结果的准确性及稳定性。
利用黄金震荡频率,消除了土壤质地、土壤类型、土壤颗粒等对监测结果的影响。对大部分土壤的水分监测无须率定,可直接使用。
由于硬件方面对稳定性的全面防护,确保数据输出具有稳定、准确、连续等的优势。
高质量的数据输出
同时测量土壤中的水分、盐分,不仅可以获知土壤水分、盐分的变化情况及作物根系生长状况等,还可以此促进农作物的产量及品质的提升;也可以跟踪、评估、指导作物根区盐分状况;对科研工作者来说,这有助于研究土壤根区及养分、土壤盐渍化的预防等课题。
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