[发明专利]一种设施土壤盐分监测方法与系统

说明书

本发明实施例提供一种设施土壤盐分监测方法与系统，基于设施作物根区土壤含水量数据和气象数据感知设施作物冠层气象数据，通过数值的方法对设施作物根区的土壤盐分进行仿真估算，与传统的土壤盐分测定方法相比，实现了设置作物根区土壤盐分的实时监测，节约了人力资源成本和基质盐分测定仪器设备及耗材的资金成本。利用本发明提供的方法对设施作物根区土壤盐分变化动态进行实时监测，及时采取盐分调控措施，从而避免设施作物受到盐害的影响，为设施蔬菜作物的优质高效产出提供技术支持。可实现设施蔬菜根区土壤盐分变化动态过程进行实时监测，为制定科学合理的设施作物土壤根系层盐分调控策略，实现设施蔬菜生产可持续发展提供支持。

技术领域

本发明实施例涉及设施土壤环境监测技术领域，更具体地，涉及一种设施土壤盐分监测方法与系统。

背景技术

设施蔬菜栽培摆脱了自然环境对蔬菜生产的限制，采用工程技术手段在局部范围内改善或者创造适宜蔬菜作物生长的环境，从而获得较高产量、品质和经济效益，属于一种高效农业。与传统的田间蔬菜栽培相比，设施内的环境相对封闭，且长时间内处于高温高湿状态，设施内作物的需水量较大。通过灌溉带入设施土壤中的水分在作物蒸散作用下散失到空气中，而灌溉水中含有的盐分将会在土壤表层根系活动较为旺盛的地区累积；另外不合理地大量投肥也是造成设施土壤次生盐渍化的原因之一。如果设施内土壤盐分累积过多，会导致土壤渗透势降低，从而降低作物水势，抑制作物根系从土壤中吸收水分，甚至造成作物脱水，形成生理性干旱，引起作物生长不良，植株抗病性下降，严重影响蔬菜的产量和品质。作物所需的养分一般都是随着水分吸收进入作物体内，当土壤盐分过高影响作物对水分吸收的同时，也影响了对养分的吸收，施入土壤中的肥料不能被作物吸收利用，造成作物养分亏缺的同时，会进一步加剧土壤盐分累积，引发设施土壤次生盐渍化。因此，制定调控策略将设施作物根区的盐分控制在适宜的范围内，是设施蔬菜生产实现优质高效生产的基础。通过低成本高效率的监测手段获取设施作物土壤盐分变化动态信息，是制定科学合理的土壤盐分调控策略的前提。

土壤盐分含量测定主要有实验室分析测定和传感器原位测定两种方式。实验室分析测定需要定期采集作物根系层的土壤样品，经过较为繁琐的样品前处理后采用残渣法直接测定土壤盐分含量或通过测定不同土水比的土壤浸提液的电导率后，然后再换算为土壤盐分，比较费时费力，且不能与物联网技术相结合，实现实时测定。相比实验室测定土壤盐分的方法，传感器原位测定较为便捷且容易实现原位监测，但市场上土壤电导率传感器测定指标多为土体电导率(Bulk soil electric conductivty)，受土壤含水量、土壤盐分、土壤有机质等多种因素的影响，尚不能直观反映土壤盐分的变化。少数基于石墨电极或电容技术的土壤盐分传感器虽然在理论上可以实现土壤盐分的实时监测，但上述传感器价格高昂，多用于科研实验，尚不具备在设施蔬菜生产中应用的条件。

因此，研发低成本高效率的作物根系层土壤盐分实时监测方法与配套系统，是制定科学合理的设施土壤盐分调控策略、实现设施蔬菜高效生产的关键之一。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种设施土壤盐分监测方法与系统。

第一方面，本发明实施例提供一种设施土壤盐分监测方法，包括：

基于设施作物根区不同深度的根系水速率变化得到实际作物根系吸水速率；基于设施作物冠层气象信息得到作物潜在根系吸水速率；

基于所述实际作物根系吸水速率、所述作物潜在根系吸水速率获取盐分胁迫修正因子，并基于所述盐分胁迫修正因子得到土壤溶液盐分浓度SC分布。

作为优选的，基于设施作物根区不同深度的根系水速率变化得到实际作物根系吸水速率，具体包括：

在设施作物根区埋设土壤水分传感器，连续监测不同时刻设施作物根区不同深度的土壤含水量分布信息；并基于逆向迭代求解方法获取土壤水分运移方程中的汇源项，得到设施作物根区不同深度的根系水速率；