管式土壤墑情監(jiān)測站能否保障作物用水安全？

　　【BK-TS400】山東博科儀器團(tuán)結(jié)、拼搏、務(wù)實(shí)，共創(chuàng)企業(yè)美好明天。

　　管式土壤墑情監(jiān)測站可通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與智能分析，為作物用水安全提供系統(tǒng)性保障，其技術(shù)原理與應(yīng)用效果可從以下維度解析：

　　一、核心監(jiān)測能力

　　分層墑情感知

　　監(jiān)測站采用多探針設(shè)計(jì)，可同步測量0-100cm甚至更深土層的體積含水量。例如，玉米生長關(guān)鍵期(拔節(jié)至抽雄)，0-40cm土層水分需維持18%-22%，監(jiān)測站能以±2%的精度實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)，避免過度灌溉或干旱脅迫。

　　環(huán)境參數(shù)關(guān)聯(lián)

　　部分設(shè)備集成溫度、電導(dǎo)率傳感器，可識(shí)別鹽漬化土壤或低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)。如當(dāng)土壤溫度低于5℃時(shí)，即使墑情充足，系統(tǒng)仍會(huì)提示暫停灌溉，防止根系損傷。

　　二、用水安全保障機(jī)制

　　動(dòng)態(tài)需水預(yù)測

　　結(jié)合作物生長模型與氣象數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可預(yù)測未來3-7天的需水量。例如，在小麥灌漿期，若監(jiān)測到未來3天無降雨且日均蒸發(fā)量達(dá)4mm，系統(tǒng)會(huì)建議提前灌溉8-12mm水量，確保籽粒飽滿度。

　　異常預(yù)警功能

　　當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超出安全閾值(如連續(xù)3小時(shí)墑情低于萎蔫點(diǎn))，系統(tǒng)通過短信、APP推送預(yù)警。某果園案例中，因提前收到預(yù)警，農(nóng)戶及時(shí)補(bǔ)水，避免因干旱導(dǎo)致落果率上升15%。

　　節(jié)水增效策略

　　通過與滴灌/噴灌系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)按需供水。例如，在番茄種植中，監(jiān)測站根據(jù)墑情動(dòng)態(tài)調(diào)整灌溉頻率，使灌溉水利用效率(WUE)從1.2kg/m3提升至1.8kg/m3，同時(shí)減少氮肥淋失30%。

　　三、技術(shù)驗(yàn)證與實(shí)際效果

　　對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　在華北平原小麥種植區(qū)，使用監(jiān)測站的試驗(yàn)田與常規(guī)管理田對比，前者在生育期內(nèi)總用水量減少22%，但產(chǎn)量僅下降1.3%，水分生產(chǎn)效率提升30%。

　　災(zāi)害應(yīng)對能力

　　在2022年長江流域旱災(zāi)中，某蔬菜基地依托監(jiān)測站提前7天啟動(dòng)抗旱預(yù)案，通過精準(zhǔn)灌溉使作物存活率提高至92%，而周邊未使用監(jiān)測系統(tǒng)的區(qū)域存活率不足70%。

　　四、關(guān)鍵技術(shù)支撐

　　高可靠性傳感器

　　采用FDR(頻域反射法)技術(shù)的傳感器，在黏土、沙土等不同質(zhì)地土壤中均能保持穩(wěn)定性能。例如，某品牌設(shè)備在鹽堿地中連續(xù)運(yùn)行1年后，測量誤差仍小于±3%。

　　低功耗通信技術(shù)

　　部分監(jiān)測站采用LoRa+太陽能供電方案，單設(shè)備年耗電量低于10kWh，可連續(xù)工作5年以上，降低維護(hù)成本。

　　五、局限性及改進(jìn)方向

　　空間覆蓋不足

　　單臺(tái)設(shè)備僅能監(jiān)測固定點(diǎn)位，建議通過無人機(jī)或田間移動(dòng)監(jiān)測車補(bǔ)充空間數(shù)據(jù)，構(gòu)建“點(diǎn)-面”結(jié)合的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

　環(huán)境適應(yīng)性

　　在-20℃以下低溫或連續(xù)暴雨條件下，設(shè)備需增加防凍保護(hù)(如埋設(shè)深度超過凍土層)及排水設(shè)計(jì)。

　　成本回收周期

　　單套監(jiān)測站(含3個(gè)監(jiān)測點(diǎn))成本約2-3萬元，對于小農(nóng)戶投資回報(bào)期較長。建議通過合作社模式分?jǐn)偝杀荆蜷_發(fā)租賃服務(wù)降低使用門檻。

　　六、結(jié)論

　　管式土壤墑情監(jiān)測站通過實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能決策與精準(zhǔn)執(zhí)行，可有效保障作物用水安全。其技術(shù)優(yōu)勢在于分層監(jiān)測的精準(zhǔn)性、異常預(yù)警的及時(shí)性以及節(jié)水增效的顯著性。對于百畝以上農(nóng)田，該系統(tǒng)已具備經(jīng)濟(jì)可行性，建議優(yōu)先在干旱半干旱地區(qū)、經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)及節(jié)水灌溉示范區(qū)推廣應(yīng)用。未來，隨著傳感器微型化與AI算法優(yōu)化，其成本將進(jìn)一步降低，功能將向“墑情-養(yǎng)分-病害”綜合管理拓展。