人工观测与全自动土壤水分速测仪测量使用方法对比研究

人工观测与全自动土壤水分速测仪测量使用方法对比研究概述：全自动土壤水分速测仪又称为土壤水分速测仪。

该仪器由托普仪器依据国际上最流行的现场测试土壤水分原理：频域反射原理（FDR）研发设计而成的。

其主要产品型号为TZS-II，广泛应用于农业、林业等土壤水份的测量。

土壤水分和温度是土壤的重要组成部分，对作物的生长、节水灌溉等有着非常重要的作用。

通过GPS定位系统掌握土壤的水分（墒情）的分布状况，为差异化的节水灌概提供科学的依据，同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

一、目的开展全自动土壤水分速测仪自动观测与人工观测对比旨在比较、订正自动观测与人工观测结果的差异，保证土壤水分观测资料的代表性、连续行、可比性，满足农业气象干旱监测服务需求。

二、对比观测时段全自动土壤水分速测仪安装合格后，开始对比观测和校准。

对比观测期一般为一年，观测样本数量应覆盖不同湿度等级。

三、人工观测要求1.人工观测采用烘干称重法，取土钻孔的位置应均匀对称分布在传感器埋设位置四周，半径在2至10米之间的范围内。

观测后取土孔要立即回填，在以后取土时应避免在回填孔中取土。

2.测定时间为每旬逢3、逢8日，遇强降水影响取土时，应在降水停止后及时补测。

偏干旱地区（各省自定），遇有超过10毫米以上降水时，在降水停止后2小时内加测一次（若夜间降水停止，则次日上午加测），增加高土壤水分观测样本数量。

冬季土壤冻结时，停止烘干法（土钻）测量，自动土壤水分观测仪应继续工作。

3.对比观测的人工取土深度与自动土壤水分观测深度相同，即0～10厘米、10～20厘米、20～30厘米、30～40厘米、40～50厘米、50～60厘米、70～80厘米、90～100厘米八个层次。

各层均取4个重复，取土时记录每个钻孔取不同深度土样时的详细时间(精确到分钟)。

4.为保证全自动土壤水分速测仪的测定范围覆盖从凋萎湿度至土壤田间持水量,在对比观测期间，可以采取人工措施,如人工灌溉或搭建大棚,以创造湿润或干旱环境，但必须保证人工观测与自动土壤水分观测条件的一致性，人工造墒情况应记录备查。

5. 烘干法（土钻）测定的项目为土壤湿度(重量含水率)，并通过重量含水率计算土壤相对湿度。

具体采用的仪器及工具、测定程序和有关项目的计算方法严格按照《农业气象观测规范》(上卷)中“土壤水分分册”第一章“土壤水分测定”中的有关规定执行。

四、土壤水文常数测定要求土壤水文常数（土壤容重、田间持水量、凋萎湿度）的测定工作应严格按照《农业气象观测规范》土壤水分分册第二章土壤水文、物理特性测定方法进行。

土壤水文常数测定工作一般应在自动土壤水分观测仪安装合格后一个月内安排组织测定（冬季土壤冻结时，顺延至土壤解冻后实施）。

五、全自动土壤水分速测仪简介1、仪器概述全自动土壤水分速测仪又称为土壤水分速测仪。

该仪器由浙江托普仪器有限公司依据国际上最流行的现场测试土壤水分原理：频域反射原理（FDR）研发设计而成的。

其主要产品型号为TZS-II，广泛应用于农业、林业等土壤水份的测量。

2、设计原理全自动土壤水分速测仪采用国际上最流行的现场测试土壤水分原理：频域反射原理（FDR），即传感器发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量。

水分是决定土壤介电常数的主要因素。

测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。

FDR土壤水分传感器可测量土壤水分的体积百分比，与土壤本身的机理无关，此原理是目前国际上最流行的土壤水分传感器测量方法。

3、仪器用途土壤水分和温度是土壤的重要组成部分，对作物的生长、节水灌溉等有着非常重要的作用。

通过GPS定位系统掌握土壤的水分（墒情）的分布状况，为差异化的节水灌概提供科学的依据，同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

4、仪器分类全自动土壤水分速测仪按照功能用途可分为TZS-II型和TZS-IIW型。

TZS-II型：可测量显示土壤水分含量值，USB1.1通讯接口与计算机与计算机通讯，专用数据下载软件。

即可直接测试土壤水分值，又可以实时存储测量的水分含量数据，并可以与计算机连接将数据导出，软件具有存储、打印功能(软件赠送)。

具有GPS定位功能，在测试土壤含水的同时，可以测定测点的精信息（精度、纬度），可随时显示采样点的位置信息，并可将位置和水分、组数等信息存储到主机内，也可通过计算机导出。

因而，能够反映土壤水分的空间差异。

不仅有利于实施节水灌溉，同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

实现了含水率和三维位置信息的自动采样处理。

TZS-IIW型：具有TZS-11所有功能外，增加了测量温度的功能。

5、功能特点1.大屏幕中文液晶显示，薄膜式按键，可实时显示水分值（水分温度值）、组数；2.4节5号电池即可，有低电压示警功能；3.专用铝合金手提箱，重量轻，便于野外作业；4.数据下载与储存，储存文件直接可以导入EXCEL；6、技术参数土壤水分技术参数：水分单位：%（m3/m3）；含水率测试范围：0-100% ；测试时间：≤2秒；测试的绝对误差：≤2% ；相对百分误差：≤3% ；土壤水分探头工作温度：-40℃—80℃；标准电缆长度：1.5m；(可按客户需要定做，最长至1000米)；净重:1KG；土壤温度技术参数：温度单位：℃温度测试范围：-20-100℃测试时间：≤2秒精度：±0.5℃标准电缆长度：1.5m(可按客户需要定做)。

六、全自动土壤水分速测仪操作方法简介1、基本可测参数全自动土壤水分速测仪可以用来迅速测定土壤水分和温度。

如果有相应的光照、风速、风向、雨量、大气压强以及温湿度等传感器还可以测定相应指标。

2、全自动土壤水分速测仪使用方法2.1主控板的基本操作开机：安装电池后长按电源开关3s开机，屏幕出现公司名称后系统计入初始化界面。

关机：按“功能”键进入菜单，再按“上”键找到关机功能选项，按“确认”，屏幕显示“正在关机。

谢谢使用”字样，等待几秒自动关机。

注意：可直接切掉电源来关机，但若系统正在自动采集数据则该方法关机会导致系统丢失已经保存数据的后1-99组不等的数据。

软件重启：按住“确认”按钮，再长按“功能”键数秒，放开两按键单片机重启。

2.2全自动土壤水分速测仪主控器注意事项1 若使用时间较长，务必计算所有传感器的能耗，计算可使用时间以保证及时蓄电；2 若出现屏幕闪动，主控器地板发热，则尽快更换电源适配器；3 电源适配器电压要在9V，电流1A以上；4 搜索传感器时若找不到传感器，先确认通讯线是否损坏，是否插好，然后重新搜索；5 当上次所测数据已经全部上传至电脑，要重新开始检测时，可以重新搜索传感器，这样能使上次数据全部删除。

若有用数据没有上传至电脑，使用添加项目功能会使存储数据丢失；6 开始检测的步骤：开机—设定时间—搜索传感器—设定数据存储间隔，每次设定时间是必须的；7 无论软硬件复位都会使时间恢复到默认设置，需要从新调整时间；8 若查看数据时出现65536或-40.1字样，说明存储芯片已经损坏，或者使用的电源异常。

2.3温度传感器的使用2.3.1操作条件电压：9V电流：2mA环境温度：0——80度相对湿度：95%测量精度：±0.3度测量范围：-55—125度2.3.2安装要点1 测量时将不锈钢探针完全埋于土壤中；2 若土壤过硬，则需先打一个小孔，不能强行插入，传感器背后不能用硬物敲击；3 使用完拔出时，需握住黑色外壳，不能直接拉通讯线；4 不可用于其他烘箱类测温。

2.4 水分传感器的使用2.4.1使用条件电压：9V电流：40mA环境温度：0—80度相对湿度：95%测量精度：±0.3%测量范围：0—95%2.4.2安装要点1 测量时将不锈钢探针完全埋于土壤中；2 若土壤过硬，则需先打一个小孔，不能强行插入，传感器背后不能用硬物敲击；3 使用完拔出时，需握住黑色外壳，不能直接拉通讯线；4 不能使探针弯曲，否则会影响测量精度；5 当需要测量水分的土壤泥土较深时，去表面土壤；6 当土壤为岩石表面土壤，且表层土壤没有探针长度的厚度，则需使用其他方法测定。

2、5上位机软件使用方法软件不需安装，把软件复制到硬盘后双击打开后即可运行。

将主控器打开，用USB连接到电脑，按照提示安装驱动（最好不要安装在三级目录以上）。

点击上传数据按钮即可上传数据，将数据保存到制定位置即可。

五、仪器校准全自动土壤水分速测仪应每3个月进行一次校准，在对比观测期内进行3-4次。

人工观测资料作为自动土壤水分观测仪校准参考依据。

校准工作由省（市）局委托仪器生产厂家进行，省和台站要保留仪器出厂、每次校准的工作参数，存档备查。

七、应用和评估各省（市）气象局负责组织本辖区自动土壤水分观测资料的应用和对比评估，明确责任单位，重点分析土壤相对湿度观测的准确性、代表性、连续性、可比性，为仪器投入气象干旱监测服务使用、发挥建设效益做好准备。

对比评估资料应存档备查。

国家气象中心负责全国自动土壤水分观测资料分析应用工作。

中国气象局气象探测中心负责对比观测过程中业务技术问题的指导和整体评估。

八、资料格式全自动土壤水分速测仪观测资料格式执行《自动土壤水分观测数据传输格式及传输方案》（气测函【2009】222号）。

人工观测资料格式和传输方式参照现行土壤水分观测业务流程进行，具体方式由各省（市）局自行确定。

九、维护保障要求全自动土壤水分速测仪多数安装在野外，各省（市）局应因地制宜，加强监控，制订运行保障制度，建立巡视、维护、维修、运行工作日志，及时（<72小时）排除仪器故障。

对比观测期间，每5天巡视和维护一次仪器。