摘要 从实验室标定、田间标定2个方面介绍了DZN1型自动土壤水分观测站传感器的标定方法，并总结了其日常维护需要注意的事项，以期保证自动站土壤水分监测工作的顺利进行。 关键词 DZN1型自动土壤水分观测站；传感器；标定；日常维护
中图分类号 P415.1+2 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2012）17-0251-01
土壤水分是农业气象业务迫切需要的一项观测要素，而土壤墒情则是影响农作物产量的重要指标。为更好地服务国家千亿斤粮食生产计划，根据中国气象局及山东省气象局工作部署，青州市气象局分别于2009年和2010年先后在邵庄镇和何官镇建成了2处DZN1型自动土壤水分观测站，组成覆盖全省的自动墒情监测网，极大地方便了观测员对土壤墒情数据的采集和处理，提高了工作效率。为使自动土壤水分观测系统正常运转，避免人为因素造成自动观测系统出现故障，做好日常维护工作十分必要[1-5]。
1 传感器的标定
不同的土壤容重、质地对于自动土壤水分传感器的测量数值的影响也不尽相同，此外在安装过程中也容易造成读数的差别。由于这些因素的影响，在传感器使用之前需要进行标定处理，以减少各种因素造成的误差。将传统的烘干法测得的土壤水分值作为土壤水分的标准值，用它对其他各种测量方法进行校正。标定分实验室标定和田间标定2个步骤。
1.1 实验室标定
实验室标定是从田间取回土样，人工处理成均匀的土体（在标准容器内回填），加水得到梯度土壤湿度，然后用传感器与人工观测进行对比标定。实验室标定需要针对不同土壤质地的土样进行标定参数试验。将相同质地土壤合并，分成3层，即10～30、40～60、80～100 cm，并分别制作成标准土壤水分样本，使含水量分为7个等级，即土壤体积含水量分别为：＜10%、10%～15%、15%～20%、20%～25%、25%～30%、30%～35%、＞35%。将传感器插入样本中进行测定，测定3层共21个样本。采用专用环刀取土，并烘干、称重，得出实际土壤含水量值，与传感器测定值比较。然后利用数学方程进行拟合，建立各层相应的对比曲线，确定最终的传感标定参数方程。
1.2 田间标定
田间标定是待传感器安装的土层恢复稳定后（3个月），用人工观测数据对仪器进行田间标定。田间标定以10 cm土层体积含水量为标准，对7个等级的土壤水分体积含水量进行人工观测对比。为了保证精确性，每个含水量等级样本数在4个以上，总体样本数在30个以上。对各层的人工观测值和传感器测定值分别作比较，对各层土壤含水量值建立曲线进行对比，并用数学工具拟合，确定标定参数方程。为了使获得的样本分布均匀，保证仪器在季节过渡时期的适应性，须跨越干湿2季进行人工对比取土观测，以此充分代表当地土壤水分含量范围。取土钻孔的位置也应当注意，应在传感器周围半径2～10 m，随后分层回填取土孔，且回填孔中的土不得用于再次观测。每个钻孔取各层土样的时间也应当进行详细记录。设备田间标定结束后，再连续人工对比观测1个月用于业务检验，测定不少于6次，如果遇0～10 cm土壤冻结顺延。
2 日常维护
2.1 日常观测与检查
一是根据业务需要，每周巡视观测场和自动土壤水分观测仪等设备1～2次。二是按时检查实时观测数据正常与否。自动土壤水分传感器保持在正常连续工作状态，每天查看计算机2次，分别于9：00、17：00进行，以确保显示的实时数据正常。每天20：00通过自动土壤水分观测仪计算机终端检查前一天采集数据是否完整、是否存在异常数据，如有缺失及时补收。异常数据出现时，应及时向上级信息技术保护中心报告。要按要求做好观测簿记录，当发现仪器故障时，根据故障情况及时通知生产厂家进行必要的处理，同时应记录值班日志。在与人工观测对比期间，做好人工与自动观测数据的记录和分析，制作数据文件，并完成气象记录报表的编制，通过业务传输软件完成规定气象报文上传。
2.2 维护
除了平时的定期巡视和仪器设备外，自动土壤水分观测仪的传感器、采集器和整机需要进行定期全面检查，每年至少1次。此外，在春季还应检查防雷设施和接地电阻，确保仪器安全。按规定进行检定，无人值守的自动土壤水分观测仪由业务上级派技术人员到现场检查与维护，每月至少1次，并在值班日志中记录检查、维护的情况，备注好影响观测数据的相关信息。专人保管备份器件、设备，确保存放符合要求，注意保证传感器完好，避免超检现象。
2.3 值班日志填写
每天都要记录仪器的运行、资料采集、传输和维护等情况。记录分为以下几种情况：一是缺测记录。在自动土壤水分观测的过程中，未按照规定的时间或要求进行观测，或未将观测的结果记录下来，造成空缺的观测记录。二是不完整记录。即有缺测记录存在的记录集合。三是疑误记录。当某次记录有明显错误且无使用价值时，按缺测处理（记“-”）；当某次记录不完全正确但基本可用时，应该按正常记录处理；某次记录有疑误或不完全正确时，应根据该记录前、后降水等要素的变化情况进行判断，结合历史资料极值记录进行处理。
2.4 仪器检定
自动土壤水分观测仪器应每年检定1次，不得使用未经检定、超过检定周期或检定不合格的仪器。土壤水分传感器以人工观测作为检定标准。检定期一般为2个月，至少经历干、湿2季，样本数量应覆盖不同土壤体积含水量。对比观测时间每旬逢3日、8日，降水量超过5 mm后需加测。测定深度为0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、70～80、90～100 cm共8个层次。各层次均取4个重复，取土记录每个钻孔取不同深度土样时的详细时间。若人工对比观测土壤体积含水量多次平均值的绝对误差小于或等于5%，则仪器检定合格，可继续使用；否则仪器检定为不合格。对于检定不合格的仪器，可补充人工对比观测30 d后完善标定方程，再进行检定，样本选取方法同前。
3 参考文献
[1] 中国气象局综合观测司.自动土壤水分观测规范[S].北京：中国气象局综合观测司，2010.
[2] 朱保美，周清.DZN1自动土壤水分观测仪及其维护与维修[J]气象水文海洋仪器，2011（1）：21.
[3] 陈海波，冶林茂，薛龙琴.GStar-Ⅰ（DZN2）型自动土壤水分观测仪的维护方法及常见故障解析[J].气象与环境科学，2011（6）：51.
[4] 秦榕，陈晓燕，谢新，等.自动站地面温度记录异常的处理[J].沙漠与绿洲气象，2009（S1）：91-93.
[5] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.
