土壤墑情監測技術研究現狀分析及展望

□文/葉星 姚富龍 王子昊

土壤墑情指的是土壤中的水分情況，是最為常見的土壤信息。只有全面了解土壤墑情，才能開展合理的施肥、灌溉、排水等工作。土壤墑情監測技術是推廣節水農業的新技術，可以測定出農田土壤中的水分，為相關人員決策提供一定指導。

一、土壤墑情監測技術的研究意義

（一） 推進農業結構調整。通過準確監測土壤的水分狀況，農業決策者能夠更全面地了解不同地區土壤的適用性，為合理優化作物的種植結構提供了重要依據。在干旱地區應用土壤墑情監測技術可以反映出適合耐旱作物的土壤條件，從而減少對水資源的過度依賴，提高農業的經濟效益。在水資源相對充足的地區，可根據土壤墑情數據調整農作物的種植方式，確保資源的有效利用，減少農業對環境的不利影響，從而促進農業結構的可持續調整和發展［1］。

（二） 為農業技術服務提供依據。現代農業技術的發展越來越依賴于精確的數據和信息，為制定有效的決策和管理提供支持。土壤墑情監測技術為農民和農業專業人士提供了準確的土壤水分數據，這些數據可用于確定灌溉、施肥和作物生長的最佳時機，使農業技術的應用更加精準，提高農作物的產量和品質，減少農產品生產過程中的浪費和資源消耗。

（三） 提高農業生產效率。通過監測墑情狀況，可以更精確地控制灌溉和施肥的時間和水量，更好地滿足作物生長的需求，有助于減少資源浪費、降低資源成本、提高農業生產效率。農民能夠更好地適應不同氣象條件，減少作物因缺水或過度灌溉而受到的壓力，確保糧食供應的穩定性。

二、土壤墑情監測技術研究發展歷程

（一） 初期監測研究階段。此階段主要采用傳統的土壤采樣和實驗室分析方法。過程非常費時費力，而且無法提供實時的土壤墑情數據［2］。由于數據獲取的難度和成本較高，缺乏高度自動化和數字化的工具。這種方法的應用范圍受到了限制，因此，在初期階段，土壤墑情監測主要用于科研領域，而在農業實際應用中并不常見。這一階段的研究主要側重于開發基礎的監測方法和技術，為后續的發展奠定了基礎。

（二） 研究發展階段。隨著科技的進步，土壤墑情監測技術進入了研究發展階段。研究人員主要通過電阻法測量土壤含水率，這種方法對土壤的影響比較小，測量精度也有所提高。這一階段很多研究人員引入了先進的技術和工具，提高了監測的準確性和實時性。其中，李芳花等通過計算機技術與通信技術集成，根據墑情檢測的遙感模型，利用極軌氣象衛星遙感數據源、地面監測墑情數據等，開發了墑情信息管理系統。另外，一些研究人員將傳感器技術、遙感技術、大數據分析等應用到土壤墑情監測中。其中，傳感器技術的引入使得土壤墑情監測更加自動化和數字化。各種類型的土壤墑情傳感器可以直接測量土壤中的水分含量和水勢，從而提供了實時數據，使監測更加方便和可靠。衛星和遙感技術的發展使得農戶可以從空間獲取土壤墑情數據。這種技術可以覆蓋廣大地區，提供大范圍的土壤墑情監測，有助于實現全面的農田管理。隨著大數據技術的興起，土壤墑情數據的處理和分析變得更加高效。大數據分析可以幫助農業決策者更好地理解土壤墑情數據，制定更科學的農業管理策略。此外，還有研究者對多學科交叉展開研究，認為土壤墑情監測技術的發展受益于多學科交叉研究，包括土壤科學、水文學、氣象學和信息技術等領域的融合，極大豐富了監測技術的理論基礎。

三、土壤墑情監測技術的發展趨勢

（一） 大尺度數據與單尺度數據結合。在未來發展中，土壤墑情監測技術將更加依賴多源數據的融合，將多種數據源結合起來，實現對土壤墑情的全面監測和更準確的分析，如衛星遙感數據、地面傳感器、氣象數據等。通過將這些不同尺度和類型的數據融合，將幫助農業決策者更全面地了解土壤墑情的動態變化，從而制定出更為科學的農業管理決策［3］。

（二） 土壤墑情實時監測與預測。隨著科學技術的發展，監測系統將更加強調實時數據的收集和傳輸，便于農民和農業決策者及時了解土壤水分狀態。此外，預測技術將不僅僅關注短期天氣預報，還會關注更長時間范圍內的土壤墑情變化趨勢，使農民能夠更早地采取措施，更好地適應不同的氣象和水文條件，進一步降低作物受到極端天氣事件影響的風險，減少農業生產因災害造成的損失。

（三） 多參數、多信息融合。未來的土壤墑情監測更加注重多參數和多信息的融合，除了關于水分含量數據之外，還會關注土壤質地、溫度、pH 值、作物生長情況等多方面的數據。這些多參數數據的融合將為農業決策者提供更全面、多維度的土壤墑情信息，促使他們更精確地理解土壤的水分動態和植物需水情況。此外，這種多信息融合也有助于他們更全面地評估土壤的健康狀況，為農業管理提供更多的決策支持。

（四） 傳感器與機器學習結合。傳感器技術的不斷改進將提高數據的采集效率和準確性。同時，機器學習算法將用于數據分析和模型建立，更好地理解土壤墑情數據的模式和趨勢，使監測系統更加智能化和自動化，能夠自動檢測異常情況并提供實時警報。傳感器與機器學習的結合將提高數據分析的效率，為農業決策者提供更及時和精確的信息，有助于提高農業生產的可持續性。

四、結語

綜上所述，通過不斷的研究和技術創新，農業決策者可以更好地利用土壤墑情信息，推動農業的現代化、智慧化發展。未來土壤墑情監測技術將繼續發展，為現代農業的可持續發展作出更大的貢獻。