灌区墒情监测系统布点方法

　　一、引言

　　灌区墒情监测系统在农业生产中发挥着至关重要的作用，它能够实时、准确地掌握土壤水分状况，为合理灌溉、水资源调配提供科学依据。合理的布点是确保监测数据准确性和代表性的关键，直接影响到灌溉决策的科学性和有效性。因此，深入研究灌区墒情监测系统的布点方法具有重要的现实意义。

　　二、布点原则

　　(一)代表性原则

　　选择的地块应充分考虑地形地貌、降水分布、土壤类型、耕地生产水平(高、中、低产田)、灌溉条件等因素，使其能够代表所在区域的典型特征。例如，在平原区，应选择平整且不易积水的地块，避开沟底和低洼地;在山丘区，代表性地块应设在坡面上比降较小而面积较大的地块中，不应设在沟底和坡度大的地块中。

　　(二)稳定性原则

　　监测点必须保证能3—5年或更长时期的稳定，以保持墒情监测资料的一致性和连续性。监测点一经确定，不应随意改变，确保长期监测数据的可比性和可靠性。

　　(三)主导作物和种植模式原则

　　省、县的监测点布局最终要落实到主导作物和种植模式上。主导作物应以小麦、玉米、棉花等大宗农作物为主，种植模式应区分灌溉、旱作技术和不同轮作方式，每种主导作物或种植模式的监测点应不少于3个。这样可以为作物生产布局、生产管理、产量预测和科学技术的应用提供更准确的科学依据。

　　(四)方便性原则

　　选择代表性强、采样方便、农户愿意合作的地方建点，便于监测工作的开展和数据的采集。同时，要考虑交通便利性，方便设备的安装、维护和管理。

　　三、布点方法

　　(一)代表性地块选择

　　在选择代表性地块时，需进行详细的调查，主要内容包括地理位置、所属行政区划、周围地形及地物地貌;水文地质条件，如地下水测井情况及地下水埋深;土壤质地、土层深度及土壤物理性质;作物种植的种类和种植制度;灌溉条件等。通过对这些因素的综合分析，选择出具有代表性的地块进行墒情观测。

　　(二)平面布点方法

　　代表性地块或最小分区区域内可采用均匀布点法、随机布点法和混合布点法等。均匀布点法是将监测点均匀分布在地块中，适用于地形较为平坦、土壤均匀的地块;随机布点法是根据随机原则确定监测点的位置，能够反映地块的总体情况，但操作相对复杂;混合布点法是结合均匀布点法和随机布点法的优点，先进行均匀布点，再在部分区域进行随机补充布点，以提高数据的代表性和准确性。

　　获得取样值后，利用地统计学法作代表性地块或区域的土壤含水量空间结构性分析，绘出土壤含水率的半方差图，利用点Kriging法对土壤含水量特性进行估值，作出土壤含水量等直线图。根据半方差图确定测间距，只有将监测点布置在极限距离之外，才可以作为随机样本处理，所监测的含水量其平均值才能更合理地代表灌区实际。

　　(三)垂向布点方法

　　土壤含水量垂向测点的布设视观测目的、水文地质条件及土层的厚度来确定观测土层的深度、观测点的数目。一般地，灌区墒情垂向监测深度要达1m，采用五点法，即在不同深度(如0—10cm、20—30cm、40—50cm、60—70cm、80—90cm)设置测点。在垂向布设含水量测点时还要考虑作物种类，不同作物计划湿润层厚度不同，监测深度就不同。例如，对粮食作物、蔬菜的监测深度一般在0.7—0.9m，而对于种植果树的地区应适当加深，监测深度要达到1.1m。土壤层薄的山区和地下水埋深浅的平原区可视具体情况采用一点法和二点法。

　　四、具体操作

　　(一)监测区域划分

　　以县为单位进行监测点布局，在县域范围内，充分考虑地形地貌、降水分布、土壤类型、耕地生产水平、灌溉条件、采取的主要节水技术等因素，选取有代表性的监测点开展墒情监测工作。根据我国县域农业特点，一般县域设5—10个监测点，配置土壤墒情自动监测仪器设备，每个县配备5—10个，有条件的县可以增加监测点数量，在县域内形成监测点网络，监测成果可直接为本县农业生产服务。

　　(二)监测点选址

　　监测点应设置在土壤水分均匀分布、无积水、无明显地表径流和水流路径等区域。在干旱地区，水分不均匀会导致测点选择困难，此时应尽量选择相对稳定的地块。同时，监测点应避开与耕作发生冲突的区域，因为监测站周边会有围栏，会占用一定的面积，如果没有放在准备监测区域的侧边，很容易导致后续耕作工作不方便，影响正常的农业生产。此外，还应选择GSM/GPRS信号强的地方，避开水田灌溉区，重点建在雨养旱作农业区，远离高大建筑、树林，尤其远离河流、水库、大型水渠。

　　(三)设备安装

　　固定式土壤墒情自动监测站一般由多个土壤水分传感器、数据传输线、多通道数据采集器、支架、太阳能板等组成。根据工作要求，还可安装土壤温度、空气温湿度、风速、风向、太阳总辐射、大气压等传感器、量雨器、摄像探头等。在安装时，首先要进行地表整理，检查是否有其他地下管线和残留的金属设备等，除了耕作外，不要大规模地翻动土壤，以尽可能保持原有的土壤层次和特性。然后按照设计要求，将土壤水分测量传感器探头插入不同深度的土层中，确保与土壤紧密接触。多通道数据采集器需要放在避雨的盒子里，土壤水分测量传感器的电缆连线需要软管保护，再将连线与多通道数据采集器连接。最后，为保护设备不被破坏，必须安装防护栏，多雷地区应安装避雷装置。