[发明专利]无线多点土壤电阻率测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量土壤电阻率的系统，具体涉及一种无线多点土壤电阻率测量系统。

背景技术

21世纪农业已达到十分发达的水平，这样的发展速度主要是依赖化肥、农药的大量使用。这些化学物质在带来农业高产的同时，也引起农业水土流失、土壤生产力下降、农产品和地下水生态环境恶化等诸多问题，使得农业的可持续发展严重受阻。精细农业技术正是在这种情况下应运而生。

精细农业就是一种现代化农业理念。所谓精细农业，是指基于变异的一种田间管理手段。农田里田间土壤、作物的特性都不是均一的，是随着时间、空间变化的。而在传统的、目前仍在采用的农田管理中，都认为是均一的，采用统一的施肥时间、施肥量。实际存在的差别、空间变异使得目前这种按均一进行田间作业的方式有两种弊害：第一，浪费资源，为了使贫瘠缺肥的地也能获得高收成，就把施肥量设定得比较高，那么本来就比较肥沃的地就浪费了；第二，这些过量施用的农药、肥料会流入地表水和地下水，引起环境污染。在这种情况下提出精细农业，根据田间变异来确定最合适的管理决策，目标是在降低消耗、保护环境的前提下，获得最佳的收成。精细农业本身是一种可持续发展的理念，是一种管理方式。

精细农业的核心思想就是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、肥力、含水量、病虫害等)在空间和时间分布上的差异性，分析产生这些差异的原因，采取适当的调控措施，区别对待，按需实时定位管理。为了测量农作物产量和影响作物生长的环境因素在空间和时间分布上的差异性，直接测量各个因素对于低利润的农业是不现实的，为了降低检测成本，近年来人们一直在寻找一项能够综合反映各因素的指标。

要实行精细农业的最佳办法就是按照农作物的需求供应农用物质。实现这种想法的关键在于找出农作物的需求量。根据专家的长期研究发现，农作物对农用物质的需求量跟土壤的一系列属性有关，如土壤的电阻率、含水量、压实度等。要测量土壤的这些属性就必须使用方便使用的测量工具。

通过对土壤学的研究发现土壤的电阻率能不同程度的反映土壤中的含盐量、含水量、有机质含量、土壤质地结构和孔隙率等参数的大小，借助测量土壤电阻率来评估农作物的生长环境和确定土壤的各种参数的时空分布有着重大意义。

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm)表示。土壤物理学研究表明土壤电阻率本身包含了反映土壤品质与物理性质的丰富信息。土壤里的电流传导是由潮气通过土壤微粒之间小孔而产生的。因此，土壤电阻率有以下的土壤性质所决定。

孔隙度：土壤的孔隙度越大，电阻率越小。粘土含量高的土壤要比沙质土壤有更高的孔隙度。例外的是，通常压实会减小土壤电阻率。

温度：当温度降低到冰点附近时，土壤电阻率会微弱的升高。在冰点以下时，土壤孔隙彼此之间会越来越绝缘，而整体的土壤电阻率会急剧上升。

含水量：干燥的土壤比潮湿的电阻率要大很多。电阻率适中的土壤具有适中的土壤结构，并且能够适度的保持水分，这种土壤的农作物产量最高。

含盐量：提高土壤水中的电解液(盐分)的浓度会急剧减小土壤电阻率。大多数种植玉米的土壤的含盐量都非常低。

阳离子交换能力(CEC)：矿物质土壤包含很高的有机物或者大约2∶1粘土矿物都比缺少有机物的土壤要有较高的保持阳离子(如钙、镁、钾、钠、氨或氢)的能力。这些离子存在与土壤潮湿的气孔中会和盐分一样降低土壤电阻率。

粘土层深度：粘土呈现的电阻率响应已被精确地用在预测岩土层的顶层土壤深度上。

土壤电阻率除了和上面的一些土壤属性有明确的相关性之外，土壤电阻率与作物产量之间的关系一直是研究的热点，但还是没有找到明确的相关性。

土壤电阻率的测量大致可分为实验室测量和现场测量两大类，实验室测量首先要制备土壤浸提液，然后利用电极法测量土壤浸提液的电阻率，利用土壤浸提液的测量值表征土壤电阻率的变化。这种传统的实验室方法作为标准测量方法具有较高的精度，也是评价土壤电阻率高低的基准，但是测量过程繁琐，而且耗费较长时间，实时性差，不能满足现代精细农业要求在短时间内完成大批量测量的要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明解决的技术问题是提供一种测量过程简便，而且耗费较短，实时性好的无线多点土壤电阻率测量系统。其技术方案为：