麦田灌溉智能决策技术规程DB12／T 757-2018.pdf

ICS 65.060.35 B 90 DB12 天津市 地 方 标 准 DB12/T 757 2018 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 757 2018 I 前 言 本标准 按照GB/T1.1 2009 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 757 2018 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 757 2018 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 757 2018 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 0cm 40cm 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）0 20 0 40 级 W 90 W 95 W 95 W 60 级 70 90 70 95 80 95 55 60 级 60 W 70 55 W 70 65 W 80 50 W 55 DB12/T 757 2018 4 级 55 W 60 45 W 55 55 W 65 4 5 W 50 级 45 W 55 35 W 45 45 W 55 3 5 W 45 级 W 45 W 35 W 45 W 35 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 757 2018 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 757 2018 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 757 2018 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 757 2018 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1mm 2mm，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15g 20g，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2 3 次 平行 测定，重复 间允 许误 差1%，取 算术 平均 值。DB12/T 757 2018 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。r 2 h=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 757 2018 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 _