土壤含盐量和温度对FDR土壤水分传感器检测模型的影响研究

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土壤水分传感器作为农田信息技术的主要组成部分,是实现墒情监测的重要保障。基于频域反射法的土壤水分传感器具有成本低,测量迅速,易于操作等优点。由于土壤成分的复杂性,为提高频域反射法的测量精度,本文将土壤含盐量引入土壤水分传感器检测模型,并对不同土质进行影响结果分析。为探究土壤含盐量和温度对频域反射法含水量检测传感器测量结果的影响规律,以陕西神木黄绵土,安徽砀山砂土和陕西绥德黄绵土三种土质为研究对象,利用两个基于频率反射(FDR)技术的TM-100Y型和DSW-T2型土壤水分传感器,测试在不同含水量(3.82%~22.02%)、温度(5~50℃)和NaCl添加(0%~1%)条件下传感器输出信号,分析其影响规律,建立模型并验证。本文的研究内容和取得的结论如下:(1)土壤含盐量对FDR土壤水分传感器的检测结果有显著影响。土壤NaCl的添加在0.6%以下时,测量结果均随含盐量增大而增大;在0.6%~0.7%之间时,输出信号随含盐量减小而减小;在0.7%~1%时,测量结果受其影响不大;其最大值出现在0.6%处。(2)温度对FDR土壤水分传感器的检测结果有显著影响。三种土壤均在不同含水量和不同含盐量下,土壤温度越高,传感器的输出信号越大,均基本呈现线性规律,并且在添加盐分含量小于0.4%时,线性趋势相似,大于0.4%时,变化趋势不规律。(3)分析了TM-100Y土壤水分传感器和DSW-T2土壤水分传感器的输出信号与土壤实际含水量、土壤温度和含盐量的变化规律,建立了响应曲面,采用多元回归拟合得到数学模型并验证。模型P值均小于0.0001,表明模型极显著。引入土壤含盐量的模型相比于原模型减小了绝对误差,有着更好的准确度,对设计具有温度和含盐量补偿功能的FDR土壤水分传感器有指导作用。(4)分析了实验采用的三种土质由于土壤组成颗粒不同而影响传感器输出信号的原因,指出使用传感器之前需针对不同土质进行标定,为提高基于频域反射技术的土壤水分传感器的精度有参考价值。
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