土壤墑情是影響作物生長、產量形成的關鍵因素,直接決定灌溉時機與灌溉量的合理性。土壤墑情監測通過科學技術手段精準獲取土壤水分數據,為農田水分管理提供精準指導,有效解決傳統灌溉“盲目澆水”“大水漫灌”導致的水資源浪費、土壤板結等問題,成為智慧農業中實現節水增效的核心環節。
土壤墑情監測的核心是通過技術手段準確量化土壤水分狀態,目前主流監測方法可分為“直接法”與“間接法”兩大類,各有適用場景與技術特點。直接法以“烘干稱重法”為代表,通過采集土壤樣品、烘干稱重計算含水量,該方法精度高,但耗時費力、破壞性強,多用于實驗室校準或小范圍抽樣檢測。間接法則基于物理原理實現非破壞性監測,是田間實時監測的主流選擇,主要包括以下三種:電容式監測法,利用土壤水分變化導致電容值改變的原理,通過傳感器電極測量電容值換算含水量,設備成本低、響應快,適合田間多點布設;時域反射法,通過測量電磁波在土壤中的傳播時間計算介電常數,進而得到含水量,精度高、穩定性強,廣泛應用于科研與高標準農田;中子儀法,利用中子與土壤水分氫原子的相互作用測量含水量,可深層監測,但設備昂貴且存在輻射風險,需專業人員操作。

一套完整的土壤墑情監測系統通常由“傳感器、數據采集器、傳輸模塊、云端平臺”四部分組成。傳感器負責采集土壤水分數據,可根據需求選擇不同深度的探頭,覆蓋作物主要根系分布區;數據采集器實現數據的存儲與初步處理,支持設置采集間隔;傳輸模塊將數據上傳至云端平臺;平臺對數據進行分析處理,生成墑情曲線、干旱預警等信息,用戶可實時查看。
土壤墑情監測的實施需遵循“科學布設、規范操作、精準應用”的原則。監測點布設需兼顧代表性與均勻性,根據土壤類型、地形地貌、作物種類劃分監測區域,每個區域布設3-5個監測點;監測時間需結合作物生育期,如小麥拔節期、玉米大喇叭口期等關鍵需水期需加密監測頻次;數據應用需與灌溉系統聯動,根據墑情數據確定灌溉閾值,如土壤相對含水量低于60%時啟動灌溉,確保灌溉精準高效。
在農業生產中,土壤墑情監測的價值體現在節水、增產、提質三大方面。節水方面,通過精準灌溉指導,可減少農田灌溉用水量20%-40%,緩解水資源緊張地區的用水壓力;增產方面,避免作物受旱或澇害,保障生長關鍵期水分供應,作物畝產可提升5%-15%,如華北小麥產區應用墑情監測后,平均畝產增加50-80斤;提質方面,穩定的土壤水分環境可改善作物品質,如果蔬的含糖量、口感顯著提升,商品率提高10%以上。
此外,土壤墑情監測數據還為農業管理決策提供重要支撐。農業部門通過區域墑情監測網絡,掌握不同產區的旱澇情況,制定科學的抗旱防汛措施;科研機構利用長期墑情數據,研究氣候變化對土壤水分的影響,優化作物種植制度。隨著智慧農業的發展,土壤墑情監測將與物聯網、大數據深度融合,實現墑情預測預警與灌溉自動調控的無縫銜接,推動農田水分管理向“無人化、自適應”方向邁進。