DB12∕T 757-2018 麦田灌溉智能决策技术规程.pdf

ICS 65.060.35 B 90 DB12 天津市地方标准 DB12/T 7572018 麦田灌溉智能决策技术规程 Technical specification for intelligent decision-making of wheat field irrigation 2018 - 01 - 17 发布 2018 - 03 - 01 实施 天津市市场和质量监督管理委员会 发 布 DB12/T 7572018 I 前 言 本标准按照GB/ T1.12009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由天津市农村工作委员会提出并归口。 本标准起草单位：天津市农业技术推广站。 本标准起草人：邓永卓、王凤行、杨靖峰、王姝逸、李小刚。 DB12/T 7572018 1 麦田灌溉智能决策技术规程 1 范围 本标准规定了麦田灌溉智能决策技术的术语和定义， 麦田墒情监测点选址与布设， 监测设备及安装，数据采集、传输与处理，决策，预警的基本要求和方法。 本标准适用于冬小麦灌溉指导。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 5080.2-2012 可靠性试验 第2部分:试验周期设计 GB 19517-2009 国家电气设备安全技术规范 GB/T 20524-2006 农林小气候观测仪 GB/T 28418-2012 土壤水分（墒情）检测仪器基本技术条件 GB 31221-2014 气象探测环境保护规范地面气象观测站 3 术语和定义 3.1 土壤墒情 soil moisture content 田间土壤含水量及其对应的作物水分状态。 3.2 土壤墒情等级 soil moisture condition classification 田间土壤含水量及其对应的作物水分状态的程度。 3.3 土壤相对湿度 relative soil moisture 土壤含水量与田间持水量的比值，以百分率表示。 4 麦田墒情监测点的选址与布设 4.1 监测点选址 4.1.1 应选择地形地貌、土壤质地、灌溉条件、耕作制度等有代表性且地面平整、管理便利的地块。 4.1.2 监测地段的小麦面积不小于 0.2ha。 4.1.3 监测点四周应空旷，避免设在邻近有丛林、铁路、公路、工矿、烟囱、高压线、高大建筑物的地方。 4.1.4 避开地方性雾、烟、大气污染严重的区域，以及水体污染严重的区域。 4.1.5 避免在重大自然灾害易发区以及面临土地用途改变的区域设置监测点。 DB12/T 7572018 2 4.1.6 开展农田小气候监测的，选址应符合 GB31221-2014 的要求。 4.2 监测点布设 4.2.1 监测点位置应相对固定，标注经纬度信息，并设立保护标识。 4.2.2 监测点应选取监测地块内距离地块边缘 2m 以上的位置。 4.2.3 监测点应设置为边长 2m-4m 的正方形或直径 2m-4m 的圆形， 四周设置高度不小于 1.2 m 的围栏。 4.2.4 选点密度应根据生态区类型、耕作制度、监测用途等综合确定。 4.2.5 多个监测点同时布设在同一地块时，应采用随机均匀布点原则，监测点相互间距离应大于 5 m。 4.2.6 应考虑供电、网络、维护等必备条件，以保证数据的连续采集和及时上传。 5 监测设备及安装 5.1 监测设备的选择 可以采用固定式自动监测站、移动式监测仪进行测定。监测设备应符合GB/T28418-2012的规定。 5.2 设备的安装 5.2.1 自动监测站 5.2.1.1 自动监测站配置实时土壤水分测试仪、小型气象站、土壤采样工具、定位设备、数据传输处理设备及相应配套设备。 5.2.1.2 自动监测站土壤水分监测深度不少于 40cm，至少需监测 10cm、20cm、40cm 土层深度的土壤水分。 5.2.2 移动式监测仪 5.2.2.1 移动式墒情监测仪配置实时土壤水分测试仪、土壤采样工具、定位设备、数据传输处理设备及相应配套设备。 5.2.2.2 移动式墒情监测仪土壤水分监测深度一般不少于 20cm， 必要时应采用土壤采样工具辅助监测到 40cm 土层深度的土壤水分。 5.2.3 监测站所有电器设备 其安全性应符合GB 19517-2009的规定、稳定性应符合GB/T 5080.2-2012的规定。 5.2.4 其它 如配置农田小气候监测设备应满足GB/T 20524-2006的要求。 6 数据采集、传输与处理 6.1 数据采集 6.1.1 自动监测点数据采集 6.1.1.1 自动监测站的土壤墒情数据设置为每小时整点记录。数据记录方式参见附表 A。 6.1.1.2 配套气象数据如空气温度、空气湿度、光照强度、降雨量等数据同步设置为每小时整点记录。 数据记录方式参见附表B。 DB12/T 7572018 3 6.1.2 人工监测点数据采集 6.1.2.1 统一定时测定土壤水分，每月 1 日、11 日、21 日监测。 6.1.2.2 测定日如遇雨或灌溉时，应在监测点地面积水消失 24h 后进行测定；若无积水可根据土表湿润情况，在 2h-6h 后进行测定；如遇连续降雨则不测定。 6.1.2.3 冬季土壤封冻后暂停测定，待土壤解冻后恢复测定。 6.1.2.4 在小麦关键生育时期和旱情发展期应增加测定次数。数据记录方式参见附表 C。 6.2 数据传输与处理 6.2.1 数据的传输 6.2.1.1 通过红外、蓝牙、ZigBee、WiFi、微波通讯等短距离信号传输方式进行数据传感器与采集控制器之间的数据传输。 6.2.1.2 通过 GPRS/3G/4G、光纤等远距离信号传输方式实现采集控制器与监控中心（服务器）之间的数据交换。 6.2.2 数据的处理 6.2.2.1 由土壤墒情远程监测及预警系统（服务器）接收采集控制器发送的相关数据，通过功能模块，完成对数据的存储、整理、清洗、转换和分析。 6.2.2.2 根据采集的信息同小麦各生育时期墒情评价指标结合，形成土壤墒情智能决策方案。 7 决策 7.1 墒情评价方法及指标 7.1.1 评价方法 7.1.1.1 以不同深度土层的土壤相对含水量作为墒情评价依据。 7.1.1.2 以小麦不同生育期作为评价阶段。 7.1.1.3 根据小麦不同生育期，一般选取 0cm40cm 深度的土壤层进行灌溉决策和评价。 7.1.2 评价指标 小麦各生育时期墒情评价指标见表1 表1 小麦各生育时期墒情评价指标 评价项目 小麦各生育期土壤墒情指标W 播种出苗期 苗期 分蘖期 返青期 拔节期 孕穗期 灌浆期 成熟期 评价深度（cm） 020 040 级 W90 W95 W95 W60 级 7090 7095 8095 5560 级 60W70 55W70 65W80 50W55 DB12/T 7572018 4 级 55W60 45W55 55W65 45W50 级 45W55 35W45 45W55 35W45 级 W45 W35 W45 W35 注1：注表中W是指监测土层深度平均土壤相对含水量（单位：%）。 注2：墒情等级划分为级、级、级、级、级、级六个等级。 级 ：过多为高于相对适宜含水量。 级 ：适宜含水量。 级 ：轻度不足介于适宜和不足之间。 级 ：不足为低于相对毛管破裂联系含水量。 级 ：严重不足为介于不足和相对凋萎含水量之间。 级 ：极旱为低于相对凋萎含水量。 7.2 灌溉决策 7.2.1 灌溉决策总原则 7.2.1.1 总体灌溉时机 评价阶段：小麦全生育期。 建模和评价依据： a) 足墒下种； b) 冬前适时浇冻水； c) 春季只有浇一水的条件时，浇水时期为起身拔节期为宜； d) 春季有浇两水的条件时， 群体小的麦田以返青-起身配合拔节-孕穗水最好； 群体大的麦田以拔节水和灌浆水相配合最佳。 7.2.1.2 灌溉量决策 评价阶段：小麦全生育期。 建模和评价依据： 根据被评价土壤实测墒情相对含水量， 小麦各生育期被评价土壤推荐墒情相对含水量指标结合土层田间持水量、土壤容重等计算出需要补充的灌溉量。 具体计算模型为：参考单位灌溉量 (m3/667m2) = 20/3 a H(B1-B2) 式中：20/3为单位调节系数；a为被评价土层土壤容重（g/cm3），测定方法参见附录E；H为被评价土层深度（cm），为被评价土层田间持水量（%），测定方法参见附录D；B1为被评价土壤适宜土壤墒情相对含水量指标；B2为被评价土壤实测墒情相对含水量。 8 预警 8.1 当墒情状况为级或者级时开始预警。 8.2 当墒情状况为级持续 6 小时以上，或者级及以上时开始报警。 8.3 根据墒情评价指标，不同墒情状况对应不同反馈级别。级、级、级、级、级、级分别对应为紫色、绿色、蓝色、黄色、橙色、红色。 8.4 预警和报警可通过文字、声音、图像等形式反馈给管理人员，或反馈给排灌设备进行自动排灌。 DB12/T 7572018 5 A A 附 录 A （资料性附录） 自动监测站土壤含水量记录表 自动监测站土壤含水量记录表 监测点位： 日期（yyyy-mm-dd） 时间(00:00) 土壤含水量（%） 10cm 20cm 40cm （注：数据精确到0.1） 图A.1 自动监测站土壤含水量记录表 DB12/T 7572018 6 B B 附 录 B （资料性附录） 自动监测站气象数据记录表 自动监测站气象数据记录表 监测点位： 日期（yyyy-mm-dd） 时间(00:00) 温度（） 相 对 湿 度（%） 光 照 强 度（lx） 累计降雨量（mm） 时段降雨量（mm） （注：数据精确到0.1） 图B.1 自动监测站气象数据记录表 DB12/T 7572018 7 C C 附 录 C （资料性附录） 人工监测站土壤含水量记录表及说明 人工监测站土壤含水量记录表 监测点位： 测定日期 小麦生育时期 土壤含水量测定方法 烘干法（） 仪器法（） 测定点数 土壤含水量，% 1 10cm 20cm 40cm 2 平均 根系分布（cm） 作物表象 面积比例（%） 填表单位： 填表人： 填表说明 根系分布：小麦主要根系分布深度，取整数位。播种前填未播种。 作物表象：填写出苗率、分蘖数、植株高矮、叶色、植株萎蔫程度等情况。 面积比例：用米垄法，按“S”或“X”法分别在检测地块中选5个米垄，评估受影响面积比例。 图C.1 人工监测站土壤含水量记录表及说明 DB12/T 7572018 8 D D 附 录 D （资料性附录） 田间持水量测定方法（威尔科克斯法） D.1 仪器设备 D.1.1 天平：感量0.01g，精度0.0001g。 D.1.2 环刀：容积：100c。 D.1.3 筛子：孔径1mm。 D.1.4 其他：电热恒温干燥箱、中号铝盒、干燥器等。 D.2 测定步骤 D.2.1 用环刀在野外采原状土，带回室内放水中饱和一昼夜（水面较换刀上缘低1mm2mm，勿使环刀上面淹水） 。 D.2.2 同时在相同土层采土、风干、通过1mm筛子，装入另一环刀中，装土时要轻拍击实，并且稍微装满些。 D.2.3 将装有饱和水分湿土的环刀的底盖(有孔的盖子)打开，连同滤纸一起放在风干土的环刀上。接触紧密，可用砖头压实（一对环刀用三块砖压） 。 D.2.4 经过8小时吸水过程后，从上面环刀（成原状土）中铝盒取土15g20g，立即称重，准确至0.01g。烘干，测定含水量，此值即将接近于该的田间持水量。 D.2.5 本试验需进行23次平行测定，重复间允许误差1%，取算术平均值。 DB12/T 7572018 9 E E 附 录 E （资料性附录） 土壤容重的测定方法（环刀法） E.1 仪器设备 E.1.1 天平：感量0.01g，精度0.0001g。 E.1.2 环刀：容积：100c。 E.1.3 其他：电热恒温干燥箱、中号铝盒、干燥器等。 E.2 测定步骤 E.2.1 先在田间选择挖掘土壤剖面的位置，然后挖掘土壤剖面，观察面向阳。挖出的土放在土坑两边。挖的深度一般是1米，如只测定耕作层土壤容重，则不必挖土壤剖面。 E.2.2 用修土刀修平土壤剖面，并记录剖面的形态特征，按剖面层次分层采样，每层重复3个。 E.2.3 将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍涂上凡士林，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止。若土层坚实，可用手锄慢慢敲打，环刀压如时要平稳，用力一致。 E.2.4 用修土刀切开环刀周围的土样，取出已装上的环刀，细心削去环刀两端多余的土，并擦净外面的土。同时在同层采样处用铝盒采样，测定自然含水量。 E.2.5 把装有样品的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。随即称重（精确到0.01克） ，并记录。 E.2.6 将装有样品的铝盒烘干称重（精确到0.01克） ，测定土壤含水量。或者直接从环刀筒中取出样品测定土壤含水量 E.3 结果计算 E.3.1 环刀容积按公式（E.1）计算。 r2h=V . (E.1) 式中： V环刀容积，单位为c； r环刀内半径，单位为cm； r环刀高度，单位为cm； 圆周率。 E.3.2 土壤容重按公式（E.2）计算。 W)+(100 100/v g=s . (E.2) 式中： s土壤容重，单位为g/c； g 环刀内湿样重，单位为g； v 环刀容积，单位为c； W 样品含水量，单位为% 。 注：此法允许平行绝对误差0.03g/c，取算术平均值。 DB12/T 7572018 10 参 考 文 献 1 NY/T 1782-2009 农田土壤墒情监测技术规范 2 SL 364-2015 土壤墒情监测规范 3 SL568-2012 土壤墒情评价指标 4 中国科学院南京土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性质测定法.北京：中国农业出版社，1978 5 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析.上海：上海科学技术出版社，1978 6 黄昌勇.土壤学.北京：中国农业出版社，2000 _