土壤濕度觀測

①重量法。取土樣烘干，稱量其干土重和含水重加以計算。

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

③負壓計法。使用負壓計測定。當(dāng)未飽和土壤吸水力與器內(nèi)的負壓力平衡時，壓力表所示的負壓力即為土壤吸水力，再據(jù)以求算土壤含水量。

④中子法。使用中子探測器加以測定。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)，借助事先標定，便可求出土壤含水量。

⑤遙感法。通過對低空或衛(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)過去，但留給我們的思考卻很多。更加準確的天氣預(yù)報特別是對極端天氣的預(yù)測能力亟待加強，而這需要對地觀測能力的提高。

近日，歐空局（ESA）提出了土壤濕度與海水鹽度（SMOS）對地觀測計劃。該計劃的主要目標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、氣候監(jiān)測及極端氣候預(yù)報中取得明顯進展。據(jù)悉，地球表面、大氣層邊界的水分和能量流動很大程度上取決于土壤濕度，通過對其及植物水分含量的了解可以建立水文動態(tài)模型，進而獲得對氣候的進一步理解。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其進行測量。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）也參加了該計劃。其中CNES負責(zé)提供SMOS平臺與衛(wèi)星運營，而CDTI為有效負載艙和數(shù)據(jù)處理設(shè)施提供資金。ESA負責(zé)計劃的總體管理和有效負載艙的獲取。發(fā)射計劃預(yù)計將于2009年進行。2100433B

隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展對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),其及時性、準確性是十分重要的,能夠適時了解土壤中水分的含量,實時掌握各個地區(qū)土壤濕度的第一手資料,就能夠及時分析土壤旱澇狀況及對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響程度。土壤快速測墑儀是一種方便、快捷的儀器,能夠快速測定土壤含水量,通過計算得到土壤相對濕度,而土壤相對濕度恰好反映了農(nóng)田的土壤旱澇狀況。將土壤快速測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、科學(xué)的方案和準備。

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。這些材料對水分子有較強的吸附能力，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?，就可以對濕度進行監(jiān)測。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，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濕度成正比，利用這一特性即可測量濕度。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。這些材料對水的吸附較強，吸附水分后電阻率/電導(dǎo)率會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。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

離子敏場效應(yīng)晶體管（ISFET）屬于半導(dǎo)體生物傳感器，是上個世紀七十年代由P．Bergeld發(fā)明的。ISFET通過柵極上不同敏感薄膜材料直接與被測溶液中離子緩沖溶液接觸，進而可以測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。離子敏場效應(yīng)管在絕緣柵上制作一層敏感膜，不同的敏感膜所檢測的離子種類也不同，從而具有離子選擇性。

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

由于觀測值中含有誤差，使函數(shù)受其影響也含有誤差，稱之為誤差傳播。根據(jù)觀測值的中誤差求觀測值函數(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)與觀測值的誤差關(guān)系表達成為一定的數(shù)學(xué)公式。 2100433B

一、 選擇物候觀測點和物候觀測對象

（1）選擇物候觀測點。

在進行物候觀測以前，首先應(yīng)選定觀測點。觀測點要符合以下2 項原則: ①地點要穩(wěn)定，可以進行多年觀測，不必移動。因為在一個固定地點進行觀測的年代越長，記錄的物候資料就越寶貴。因此，沒有特殊原因，最好不要更換觀測地點。②觀測地點要有代表性，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。物候觀測點選定之后，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) 和土壤性質(zhì)等詳細記載下來，作為檔案保存。

（2）選擇物候觀測對象。

木本植物選擇當(dāng)?shù)爻Ｒ?、分布較廣、指示性強、對季節(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，生長健壯的達到開花結(jié)實3 年以上的植株3 ～ 5 株進行觀測。如山地可選等高梯田內(nèi)的植株觀察; 如株間差異大時，應(yīng)按類選定代表樹對全株進行觀察，并進行點( 代表株) 面( 生產(chǎn)果園) 結(jié)合觀測，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)十株作為觀測對象。

二、 觀測項目、記載方法的標準和要求

各物候期的觀測項目、記載方法要有統(tǒng)一的標準和要求，才能進行比較。對每一物候期的起止日期必須記清。物候觀測要隨看隨記，不要憑記憶在事后補記。

三、 物候期觀測的時間，根據(jù)不同時期而定

春夏季正是各種植物的萌發(fā)、展葉、開花繁殖時期，各種物候現(xiàn)象天天不同，最好每天觀測一次，如果時間不允許，也要做到隔日觀測。到了秋季，可以隔日或3 d 觀測一次。冬季的初冬和冬末還須進行觀測，不可漏掉，到了隆冬季節(jié)則必須注意觀測河流開始結(jié)冰、流冰和流冰終止日期。

四 、觀測人員要固定

觀測人員不宜時常變更，更不能幾個人輪班觀測。因為物候現(xiàn)象時刻變動，由一個人去觀測，前后才有聯(lián)系，如果輪班觀測，各人對物候期特征標志的認識未必相同，這樣前后的記錄就會沒有連貫性。 2100433B