称重式蒸发仪在农业研究的应用

时间：2025-05-01 涉川

方案介绍
称重式蒸发仪是一种高精度的蒸散测量设备，主要用于定量监测作物或裸土表面水分蒸发速率。它通过测量容器水体质量的变化，计算单位时间内的蒸发量，广泛应用于农田水分管理、作物蒸散研究、农业节水灌溉方案制定等领域。本方案通过部署自动称重式蒸发仪，实现农田不同地块、不同作物类型下水分蒸发过程的动态、精准监测。

监测目标

实时监测农业区域的水分蒸发强度与变化趋势；
掌握作物不同生长期的蒸发需水规律；
评估灌溉制度对地表蒸发的调控效果；
为水资源优化配置与农业水利工程设计提供依据。

需求分析
农业生产中，蒸发与蒸散是水分损失的重要途径。尤其在干旱或半干旱地区，了解蒸发规律对于科学灌溉与节水具有重要意义。传统蒸发皿无法实现自动记录与长期连续观测，需开发一种可全天候、免人工干预、高分辨率的自动化蒸发监测方案。

监测方法
称重式蒸发仪通常由一个装满水的容器、内嵌式高精度电子称重模块、水位保持系统以及数据记录模块组成。设备按设定频率自动采集容器质量变化量，换算为单位时间内的蒸发量。结合气象站同步采集的温湿度、风速、辐射等数据，可进一步计算参考蒸散量（ET₀）与作物系数（Kc）。

应用原理
蒸发导致容器质量减少，称重模块捕捉这一变化并转化为蒸发通量（g/m²/s或mm/day）。通过连续时间序列数据，获取蒸发速率的日变化、季节变化与年际趋势。与地表能量平衡或作物生理参数结合，可进行更深层次的水分通量建模研究。

功能特点

称重精度高，蒸发量分辨率可达0.01mm；
支持全天候无人值守运行；
可设定自动补水与恒水位系统，保持蒸发面稳定；
与气象传感器联动，适应复杂农田气候环境；
数据实时上传至平台，支持图表可视化和历史回溯。

硬件清单

不锈钢蒸发容器（标准面积0.2~1㎡）
精密称重模块（分辨率0.1g，量程20kg以上）
恒水位调节器+自动补水装置
数据采集器（支持RS485、4G、NB-IoT）
电源系统（太阳能+锂电池）
安装基座、防雨保护箱
配套气象五参数站（温度、湿度、风速、太阳辐射、气压）

硬件参数（量程、精度）

称重分辨率：0.1 g，对应蒸发分辨率约0.01 mm；
容器容量：10~~20 L，蒸发面积：0.2~~1㎡；
数据采集间隔：1~60 min可调；
通信方式：RS485/4G/WiFi/NB-IoT；
工作环境：-20~~70℃，相对湿度0~~100%RH。

方案实现

选择代表性试验田、温室或不同栽培区布设蒸发仪；
设备与气象站同步运行，部署完成后设定数据上传频率；
系统定时自动补水，保持蒸发表面恒定；
平台接收并处理蒸发量数据，按天/小时/分钟生成曲线图；
数据融合分析蒸发量与环境因子关系，供科研或生产决策使用。

数据分析

日蒸发总量与小时变化趋势；
蒸发与气温、湿度、辐射等的相关性分析；
不同作物、土壤、覆盖方式对蒸发的影响对比；
融合作物生长模型，反演作物需水量与灌溉时机；
与遥感ET反演结果对比验证地面监测精度。

预警决策

当蒸发量异常突升，提示高温干旱预警；
蒸发量小于设定阈值，提示强降水或冷空气过程；
为水肥管理系统提供动态调控依据；
支持农田灌溉排程模型输入。

方案优点

精度高，优于传统蒸发皿、蒸发筒；
数据连续稳定，适合长期科研监测；
安装灵活，适配露地或温室；
维护简便，补水系统自动化程度高；
可与农业环境感知系统联动构建完整水分通量评估体系。

应用领域

农田灌溉试验与需水模型构建；
节水灌溉制度评估与技术示范；
作物品种抗旱性筛选与适宜性区划；
干旱预警系统支撑数据源；
高标准农田水利工程监测评估；
气象水文研究、能量平衡验证实验。

效益分析

显著提升农业水分管理的科学性与精准性；
降低水资源浪费，提升灌溉效率；
减少人工测量成本，实现无人化监测；
为农业科研提供可量化、多维度高频观测数据支持。

国标规范

GB/T 20481-2006《作物需水量确定通则》
NY/T 2840-2015《农田水分观测规范》
GB/T 32136-2015《蒸散量测定仪器通用技术条件》
SL 410-2007《灌区需水量计算规范》

参考文献

FAO Irrigation and Drainage Paper 56：Crop Evapotranspiration
国家农业气象中心《农业蒸散研究进展》
清华大学《自动化水分监测技术在农业节水中的应用研究》
中国农业大学《作物蒸散与需水模型构建研究》

分享到

上一篇：环境碳氮排放在线监测下一篇：土壤蒸发量称重式在线监测