[发明专利]一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法和装置

权利要求书

1.一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法，其步骤包括：

（1） 测量0-20 cm 耕层土壤田间持水量θ_1f 和20-50 cm 耕层之间土壤田间持水量θ_2f；

（2） 利用土壤张力计监测土壤水势，利用图像采集传输装置监测土壤表面形态；

（3） 当被监测的0-20 cm 耕层土壤水势小于-70 kpa 或被监测的土壤表面出现肉眼可见明显裂隙时，确定需要对土壤进行灌溉；

（4） 利用土壤含水量监测系统监测0-20cm 耕层土壤含水量θ₁ 和20-50 cm 耕层之间土壤含水量θ₂，并根据 0-20 cm 耕层土壤田间持水量 θ_1f 和 20-50 cm 耕层之间土壤田间持水量 θ_2f 确定灌溉水量，灌溉量的计算方法为： I =[（θ_1f - θ₁）×0.2+（θ_2f – θ₂）×0.3]×10⁴，式中，I 为灌溉量，单位为 m³/ hm²，θ_1f、θ_2f、θ₁、θ₂ 单位为 cm³/ cm³；

（5） 利用精量灌溉系统对土壤进行灌溉。

2.根据权利要求 1 所述的膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法，其特征在于：所述肉眼可见明显裂隙是指裂隙最大宽度≥0.5 cm。

3. 根据权利要求 1 或 2 所述的膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法，其特征在于：所述图像采集传输装置固定于土壤表面上方 1 m，镜头垂直向下，所述图像采集传输装置的有效像素在500 万以上，对应地面分辨率小于 1 mm。

4. 根据权利要求 3 所述的膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法，其特征在于：所述含水量的测量由 FDR 式土壤含水量传感器来实现，所述 FDR 式土壤含水量传感器共2 支，分别掩埋于土壤10 cm 和 35 cm 深度，用以代表 0-20 cm 耕层和 20-50 cm 耕层之间土壤，所述土壤张力计为数字式土壤张力计，掩埋于土壤 20 cm 深度。

5.一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂装置，由土壤水势监测系统、土壤表面形态影像监测系统、土壤含水量监测系统、数据处理系统和精量灌溉系统组成；

所述土壤水势监测系统包括掩埋于土壤中的张力计，以及收集张力计数据并与数据处理系统进行通讯的有线/无线通讯设备；

所述土壤表面形态影像监测系统包括设置于土壤上方1m高度的图像采集传输装置，以及收集图像采集数据并与数据处理系统进行通讯的有线/无线通讯设备；

所述土壤含水量监测系统包括掩埋于土壤中的土壤含水量传感器，以及收集传感器数据并与数据处理系统进行通讯的有线/无线通讯设备；

所述数据处理系统接收土壤张力计、图像采集传输装置的数据并分析处理，根据处理结果决定是否启动精量灌溉系统，并根据土壤含水量传感器数据确定灌溉量；

所述精量灌溉系统包括与数据处理系统进行通讯的有线/无线通讯设备以及灌溉设备，由数据处理系统控制实现对土壤的精量灌溉。

6.根据权利要求 5 所述的控水防龟裂装置，其特征在于：所述土壤含水量传感器为FDR式土壤含水量传感器，有 2 支，分别掩埋于土壤 10 cm 和 35 cm 深度。