土壤濕度觀測(cè)

①重量法。取土樣烘干，稱量其干土重和含水重加以計(jì)算。

②電阻法。使用電阻式土壤濕度測(cè)定儀測(cè)定。根據(jù)土壤溶液的電導(dǎo)性與土壤水分含量的關(guān)系測(cè)定土壤濕度。

③負(fù)壓計(jì)法。使用負(fù)壓計(jì)測(cè)定。當(dāng)未飽和土壤吸水力與器內(nèi)的負(fù)壓力平衡時(shí)，壓力表所示的負(fù)壓力即為土壤吸水力，再據(jù)以求算土壤含水量。

④中子法。使用中子探測(cè)器加以測(cè)定。中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力與土壤含水量有關(guān)，借助事先標(biāo)定，便可求出土壤含水量。

⑤遙感法。通過(guò)對(duì)低空或衛(wèi)星紅外遙感圖象的判讀，確定較大范圍內(nèi)地表的土壤濕度。

我國(guó)南部持續(xù)了20多天的50年一遇的暴風(fēng)雪雖然已經(jīng)過(guò)去，但留給我們的思考卻很多。更加準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)特別是對(duì)極端天氣的預(yù)測(cè)能力亟待加強(qiáng)，而這需要對(duì)地觀測(cè)能力的提高。

近日，歐空局（ESA）提出了土壤濕度與海水鹽度（SMOS）對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃。該計(jì)劃的主要目標(biāo)是提供全球土壤濕度（SM）與海洋表層鹽度（SSS）的分布圖，以期在天氣預(yù)報(bào)、氣候監(jiān)測(cè)及極端氣候預(yù)報(bào)中取得明顯進(jìn)展。據(jù)悉，地球表面、大氣層邊界的水分和能量流動(dòng)很大程度上取決于土壤濕度，通過(guò)對(duì)其及植物水分含量的了解可以建立水文動(dòng)態(tài)模型，進(jìn)而獲得對(duì)氣候的進(jìn)一步理解。而海水鹽度是描述海洋循環(huán)的重要因子，與其它海洋因子不同的是，還沒有可能從空中對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。遙感衛(wèi)星傳感器有望提供50~100km精度持續(xù)的全球海洋表層鹽度分布，至少能解決季節(jié)—季度尺度上的鹽度變化。法國(guó)空間研究中心（CNES）和西班牙工業(yè)技術(shù)發(fā)展中心（CDTI）也參加了該計(jì)劃。其中CNES負(fù)責(zé)提供SMOS平臺(tái)與衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)，而CDTI為有效負(fù)載艙和數(shù)據(jù)處理設(shè)施提供資金。ESA負(fù)責(zé)計(jì)劃的總體管理和有效負(fù)載艙的獲取。發(fā)射計(jì)劃預(yù)計(jì)將于2009年進(jìn)行。2100433B

隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)科技需求的日益增多,氣象決策服務(wù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重大作用,尤其是土壤旱澇決策服務(wù),其及時(shí)性、準(zhǔn)確性是十分重要的,能夠適時(shí)了解土壤中水分的含量,實(shí)時(shí)掌握各個(gè)地區(qū)土壤濕度的第一手資料,就能夠及時(shí)分析土壤旱澇狀況及對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響程度。土壤快速測(cè)墑儀是一種方便、快捷的儀器,能夠快速測(cè)定土壤含水量,通過(guò)計(jì)算得到土壤相對(duì)濕度,而土壤相對(duì)濕度恰好反映了農(nóng)田的土壤旱澇狀況。將土壤快速測(cè)墑儀用于氣象決策服務(wù)中能夠快速獲得農(nóng)田土壤旱澇狀況,從而為當(dāng)?shù)卣块T決策和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供快速、及時(shí)、科學(xué)的方案和準(zhǔn)備。

土壤濕度傳感器1.電容型土壤濕度傳感器

電容型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容，主要材料一般為金屬氧化物、高分子聚合物。這些材料對(duì)水分子有較強(qiáng)的吸附能力，吸附水分的多少隨環(huán)境濕度的變化而變化。由于水分子有較大的電偶極矩，吸水后材料的電容率發(fā)生變化，電容器的電容值也就發(fā)生變化。把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，就可以對(duì)濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比，利用這一特性即可測(cè)量濕度。常用的電容型土壤濕度傳感器的感濕介質(zhì)主要有：多孔硅、聚酞亞胺，此外還有聚砜（PSF）、聚苯乙烯（PS）、PMMA（線性、交聯(lián)、等離子聚合）。

土壤濕度傳感器2.電阻型土壤濕度傳感器

電阻型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電阻，其主要的材料一般為電介質(zhì)、半導(dǎo)體、多孔陶瓷等。這些材料對(duì)水的吸附較強(qiáng)，吸附水分后電阻率/電導(dǎo)率會(huì)隨濕度的變化而變化，這樣濕度的變化可導(dǎo)致濕敏電阻阻值的變化，電阻值的變化就可以轉(zhuǎn)化為需要的電信號(hào)。例如，氯化鋰的水溶液在基板上形成薄膜，隨著空氣中水蒸氣含量的增減，薄膜吸濕脫濕，溶液中的鹽的濃度減小、增大，電阻率隨之增大、減小，兩級(jí)間電阻也就增大、減小。又如多孔陶瓷濕敏電阻，陶瓷本身是由許多小晶顆粒構(gòu)成的，其中的氣孔多與外界相通，通過(guò)毛孔可以吸附水分子，引起離子濃度的變化，從而導(dǎo)致兩極間的電阻變化。

土壤濕度傳感器3.離子型土壤濕度傳感器

離子敏場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）屬于半導(dǎo)體生物傳感器，是上個(gè)世紀(jì)七十年代由P．Bergeld發(fā)明的。ISFET通過(guò)柵極上不同敏感薄膜材料直接與被測(cè)溶液中離子緩沖溶液接觸，進(jìn)而可以測(cè)出溶液中的離子濃度。

離子敏型土壤濕度傳感器結(jié)構(gòu)模型示意圖如圖1所示。離子敏感器件由。離子選擇膜（敏感膜）和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，敏感膜用以識(shí)別離子的種類和濃度，轉(zhuǎn)換器則將敏感膜感知的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。離子敏場(chǎng)效應(yīng)管在絕緣柵上制作一層敏感膜，不同的敏感膜所檢測(cè)的離子種類也不同，從而具有離子選擇性。

對(duì)某一量（例如一個(gè)角度、一段距離等）直接進(jìn)行多次觀測(cè)，以求得其最或然值，計(jì)算觀測(cè)值的中誤差，作為衡量精度的標(biāo)準(zhǔn)。但是，在測(cè)量工作中，有一些需要知道的量并非直接觀測(cè)值，而是根據(jù)一些直接觀測(cè)值按一定的數(shù)學(xué)公式（函數(shù)關(guān)系）計(jì)算而得，因此稱這些量為觀測(cè)值的函數(shù)。

由于觀測(cè)值中含有誤差，使函數(shù)受其影響也含有誤差，稱之為誤差傳播。根據(jù)觀測(cè)值的中誤差求觀測(cè)值函數(shù)的中誤差，需要應(yīng)用“誤差傳播定律”。根據(jù)誤差傳播定律，將函數(shù)與觀測(cè)值的誤差關(guān)系表達(dá)成為一定的數(shù)學(xué)公式。 2100433B

一、 選擇物候觀測(cè)點(diǎn)和物候觀測(cè)對(duì)象

（1）選擇物候觀測(cè)點(diǎn)。

在進(jìn)行物候觀測(cè)以前，首先應(yīng)選定觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)要符合以下2 項(xiàng)原則: ①地點(diǎn)要穩(wěn)定，可以進(jìn)行多年觀測(cè)，不必移動(dòng)。因?yàn)樵谝粋€(gè)固定地點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)的年代越長(zhǎng)，記錄的物候資料就越寶貴。因此，沒有特殊原因，最好不要更換觀測(cè)地點(diǎn)。②觀測(cè)地點(diǎn)要有代表性，必須考慮到地形、土壤、植被等情況，盡可能選在平坦或相當(dāng)開闊的地方。物候觀測(cè)點(diǎn)選定之后，要將地名、生境、海拔、地形( 平地、山地、凹地、坡地等) 、位置( 在建筑物的哪邊，距離建筑物多遠(yuǎn)) 和土壤性質(zhì)等詳細(xì)記載下來(lái)，作為檔案保存。

（2）選擇物候觀測(cè)對(duì)象。

木本植物選擇當(dāng)?shù)爻Ｒ?、分布較廣、指示性強(qiáng)、對(duì)季節(jié)變化反映明顯、與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切、群眾常用的為主，且是裸地栽培或野生者，生長(zhǎng)健壯的達(dá)到開花結(jié)實(shí)3 年以上的植株3 ～ 5 株進(jìn)行觀測(cè)。如山地可選等高梯田內(nèi)的植株觀察; 如株間差異大時(shí)，應(yīng)按類選定代表樹對(duì)全株進(jìn)行觀察，并進(jìn)行點(diǎn)( 代表株) 面( 生產(chǎn)果園) 結(jié)合觀測(cè)，才能確定各物候期。草本植物單株間物候期的差異較大，為避免偶然性，最好選擇彼此靠近的數(shù)十株作為觀測(cè)對(duì)象。

二、 觀測(cè)項(xiàng)目、記載方法的標(biāo)準(zhǔn)和要求

各物候期的觀測(cè)項(xiàng)目、記載方法要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，才能進(jìn)行比較。對(duì)每一物候期的起止日期必須記清。物候觀測(cè)要隨看隨記，不要憑記憶在事后補(bǔ)記。

三、 物候期觀測(cè)的時(shí)間，根據(jù)不同時(shí)期而定

春夏季正是各種植物的萌發(fā)、展葉、開花繁殖時(shí)期，各種物候現(xiàn)象天天不同，最好每天觀測(cè)一次，如果時(shí)間不允許，也要做到隔日觀測(cè)。到了秋季，可以隔日或3 d 觀測(cè)一次。冬季的初冬和冬末還須進(jìn)行觀測(cè)，不可漏掉，到了隆冬季節(jié)則必須注意觀測(cè)河流開始結(jié)冰、流冰和流冰終止日期。

四 、觀測(cè)人員要固定

觀測(cè)人員不宜時(shí)常變更，更不能幾個(gè)人輪班觀測(cè)。因?yàn)槲锖颥F(xiàn)象時(shí)刻變動(dòng)，由一個(gè)人去觀測(cè)，前后才有聯(lián)系，如果輪班觀測(cè)，各人對(duì)物候期特征標(biāo)志的認(rèn)識(shí)未必相同，這樣前后的記錄就會(huì)沒有連貫性。 2100433B