使用实验室和实地实验对三种土壤湿度概况传感器的评估
Felix Nieberding1, Johan Alexander Huisman1, Christof Huebner2
1Agrosphere Institute (IBG-3), Forschungszentrum Jülich GmbH, 52425 Jülich, Germany.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 29, 2023
概括
对气候智能农业来说,评估土壤湿度概况传感器 (SMPS) 是至关重要的. 这项研究开发了实验室和实地测试,以评估SMPS的准确性和可变性,发现所有测试的传感器都在沙子中进行了类似的测试.
科学领域:
- 农业工程 农业工程
- 土壤科学 土壤科学
- 环境监测 环境监测
背景情况:
- 土壤湿度概况传感器 (SMPS) 对于气候智能农业至关重要,能够在不同深度同时进行测量.
- 目前评估长SMPS的方法缺乏准确性和易用性.
- 需要标准化的评估协议,以确保可靠的土壤湿度数据.
研究的目的:
- 开发和验证一个强大的实验室和实地测试框架,用于评估土壤湿度概况传感器 (SMPS).
- 评估三种商用SMPS (SoilVUE10,Drill&Drop,SMT500) 的测量精度,传感器对传感器的变化性和温度稳定性.
- 提供可靠的性能评估方法,适用于未来的SMPS评估.
主要方法:
- 实验室实验使用温度控制的 lysimeter 来评估传感器内部的变化和温度灵敏度.
- 实地实验采用水位控制的沙箱,使用参考TDR测量进行土壤水准确性评估.
- 在这两次实验中都使用了具有良好特征的细砂,以确保一致的介电性质.
主要成果:
- 钻井和滴滴传感器表现出最高的温度灵敏度 (0.014 m3 m-3每10 °C),但表现出最低的传感器内部和传感器间的变化.
- 在沙箱中的实地测试显示了所有三种SMPS的可比性能,平均RMSE约为0.023 m3 m-3.3.
- 所有测试的SMPS都显示,在中间土壤湿度水平的测量中,不确定性增加.
结论:
- 综合实验室和实地测试方法为评估SMPS性能提供了合适的方法.
- 该研究强调了不同SMPS模型中温度灵敏度和可变性之间的权衡.
- 这种评估框架将有助于评估各种SMPS适用于农业应用的适用性.
