便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀對(duì)土壤濕度容重等關(guān)系的分析
來(lái)源： http://www.siela.cn/ 類別：技術(shù)文章 更新時(shí)間：2014-09-17 閱讀次
陸地植物生長(zhǎng)最重要的載體非土壤莫屬了，土壤是一種混合物質(zhì)，其組成物質(zhì)主要有礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣，在結(jié)構(gòu)上是由形狀不規(guī)則、排列錯(cuò)綜復(fù)雜的碎散固相顆粒形成骨架，同時(shí)顆粒之間的孔隙充滿了不斷運(yùn)動(dòng)的水和空氣。影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的制約因素之一肯定是土壤水分，水分是植物賴以生存的保證。在作物栽培過(guò)程中對(duì)土壤水分溫度的掌握是十分重要的，一般可以采用便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀進(jìn)行測(cè)定。
在FDR土壤含水率檢測(cè)方法方面，已有研究較多考慮了土壤溫度，但較少考慮容重對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。對(duì)于具有相同含水率而密度不同的土壤，測(cè)量結(jié)果可能不同，從而影響傳感器測(cè)量精度。國(guó)內(nèi)外研究時(shí)，多是通過(guò)選擇合適頻率減少密度影響。雖然此方法可以降低密度的影響，但是影響仍然存在。為了探究溫度和容重對(duì)FDR測(cè)量結(jié)果的綜合影響規(guī)律，本文以關(guān)中地區(qū)的壕土為對(duì)象，以濕基含水率為3.82%^-21.43%的土壤為樣品，研究了溫度(2.5w500C)和容重(0.9-}-1.3g/cm3)對(duì)FDR傳感器輸出信號(hào)的影響規(guī)律，建立了溫濕度的測(cè)量模型，為開發(fā)具有溫度和容重補(bǔ)償功能的土壤含水率檢測(cè)儀提供技術(shù)依據(jù)。
為了能在已知樣品溫度和容重的條件下，根據(jù)輸出電流值預(yù)測(cè)土壤的含水率，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了含水率在3.82%^21.43%溫度在2.50C^-500C，容重在0.9--1.3g/cm3時(shí)的54個(gè)樣品的輸出電流，應(yīng)用牛頓疊代法和Matlab2010b軟件(Mathworks公司，美國(guó)根據(jù)式(C4)編寫了依據(jù)輸出電流、溫度和容重計(jì)算含水率的程序，并計(jì)算了54個(gè)樣品的含水率。便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀在這些測(cè)定中可以簡(jiǎn)便快捷的得出結(jié)論。
通過(guò)便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀對(duì)于土壤溫度與濕度的測(cè)定，以及對(duì)其進(jìn)行分析總結(jié)，我們可以發(fā)現(xiàn)，土壤溫度和容重對(duì)FDR水分傳感器的含水率檢測(cè)結(jié)果有顯著影響。土壤溫度和容重越高，F(xiàn)DR的含水率檢測(cè)結(jié)果也越大。FDR傳感器輸出電流與土壤實(shí)際含水率、溫度和容重的關(guān)系可用三元二次方程表示，該模型的決定系數(shù)為0.9302。驗(yàn)證結(jié)果說(shuō)明，所建立的模型能根據(jù)輸出電流、溫度和容重較好地預(yù)測(cè)土壤的實(shí)際含水率。預(yù)測(cè)含水率與實(shí)際含水率的絕對(duì)誤差在-2.64%^-2.81%。
在FDR土壤含水率檢測(cè)方法方面，已有研究較多考慮了土壤溫度，但較少考慮容重對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。對(duì)于具有相同含水率而密度不同的土壤，測(cè)量結(jié)果可能不同，從而影響傳感器測(cè)量精度。國(guó)內(nèi)外研究時(shí)，多是通過(guò)選擇合適頻率減少密度影響。雖然此方法可以降低密度的影響，但是影響仍然存在。為了探究溫度和容重對(duì)FDR測(cè)量結(jié)果的綜合影響規(guī)律，本文以關(guān)中地區(qū)的壕土為對(duì)象，以濕基含水率為3.82%^-21.43%的土壤為樣品，研究了溫度(2.5w500C)和容重(0.9-}-1.3g/cm3)對(duì)FDR傳感器輸出信號(hào)的影響規(guī)律，建立了溫濕度的測(cè)量模型，為開發(fā)具有溫度和容重補(bǔ)償功能的土壤含水率檢測(cè)儀提供技術(shù)依據(jù)。
為了能在已知樣品溫度和容重的條件下，根據(jù)輸出電流值預(yù)測(cè)土壤的含水率，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了含水率在3.82%^21.43%溫度在2.50C^-500C，容重在0.9--1.3g/cm3時(shí)的54個(gè)樣品的輸出電流，應(yīng)用牛頓疊代法和Matlab2010b軟件(Mathworks公司，美國(guó)根據(jù)式(C4)編寫了依據(jù)輸出電流、溫度和容重計(jì)算含水率的程序，并計(jì)算了54個(gè)樣品的含水率。便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀在這些測(cè)定中可以簡(jiǎn)便快捷的得出結(jié)論。
通過(guò)便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀對(duì)于土壤溫度與濕度的測(cè)定，以及對(duì)其進(jìn)行分析總結(jié)，我們可以發(fā)現(xiàn)，土壤溫度和容重對(duì)FDR水分傳感器的含水率檢測(cè)結(jié)果有顯著影響。土壤溫度和容重越高，F(xiàn)DR的含水率檢測(cè)結(jié)果也越大。FDR傳感器輸出電流與土壤實(shí)際含水率、溫度和容重的關(guān)系可用三元二次方程表示，該模型的決定系數(shù)為0.9302。驗(yàn)證結(jié)果說(shuō)明，所建立的模型能根據(jù)輸出電流、溫度和容重較好地預(yù)測(cè)土壤的實(shí)際含水率。預(yù)測(cè)含水率與實(shí)際含水率的絕對(duì)誤差在-2.64%^-2.81%。
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