基于 YSI 4010-3w 的稻田水體溶解氧動(dòng)態(tài)監(jiān)測與灌溉優(yōu)化方案
上海儀器網(wǎng) / 2025-10-10
一、方案背景與意義?
稻田水體溶解氧含量是影響水稻生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收及稻田生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵指標(biāo)。當(dāng)溶解氧濃度低于 2mg/L 時(shí)，水稻根系易出現(xiàn)缺氧腐爛，導(dǎo)致分蘗數(shù)減少、結(jié)實(shí)率下降；同時(shí)，低氧環(huán)境會(huì)促進(jìn)土壤中硫化氫、亞鐵離子等有毒物質(zhì)積累，進(jìn)一步危害水稻生長。傳統(tǒng)稻田溶解氧監(jiān)測依賴人工采樣與實(shí)驗(yàn)室分析，存在耗時(shí)久、數(shù)據(jù)滯后、無法捕捉動(dòng)態(tài)變化等問題，難以支撐精準(zhǔn)灌溉決策。YSI 4010-3w 溶解氧測定儀具備實(shí)時(shí)監(jiān)測、高精度、便攜性優(yōu)勢，可快速獲取稻田水體溶解氧數(shù)據(jù)，為灌溉優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)提升水稻產(chǎn)量、節(jié)約水資源、保護(hù)稻田生態(tài)具有重要意義。?
二、方案核心內(nèi)容?
（一）監(jiān)測系統(tǒng)搭建?
- 設(shè)備選型與部署：選用 YSI 4010-3w 溶解氧測定儀（測量范圍 0-50mg/L，精度 ±0.2mg/L），搭配數(shù)據(jù)采集終端與無線傳輸模塊。根據(jù)稻田面積與地形，設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位：每 5 畝稻田布設(shè) 1 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，重點(diǎn)覆蓋進(jìn)水口、出水口、稻田中部（根系集中區(qū)），確保數(shù)據(jù)代表性。監(jiān)測深度設(shè)定為 10-15cm（水稻根系活動(dòng)層），避免土壤干擾。?
- 監(jiān)測周期與參數(shù)：水稻全生育期內(nèi)持續(xù)監(jiān)測，分階段調(diào)整頻率：分蘗期、孕穗期（需氧關(guān)鍵期）每 2 小時(shí)監(jiān)測 1 次，苗期、成熟期每 4 小時(shí)監(jiān)測 1 次；同時(shí)記錄水溫、pH 值（與溶解氧存在協(xié)同影響），通過 YSI 4010-3w 的多參數(shù)兼容功能同步采集，減少設(shè)備重復(fù)部署。?
（二）溶解氧動(dòng)態(tài)分析與灌溉閾值設(shè)定?
- 數(shù)據(jù)采集與分析：通過 YSI 4010-3w 實(shí)時(shí)獲取溶解氧數(shù)據(jù)，傳輸至云端平臺(tái)，利用數(shù)據(jù)分析軟件生成日變化曲線、階段均值，識(shí)別溶解氧低谷時(shí)段（通常為夜間 2-6 點(diǎn)，光合作用停止、呼吸作用消耗氧氣）。結(jié)合當(dāng)?shù)厮酒贩N（如秈稻、粳稻）的需氧特性，確定灌溉優(yōu)化閾值：當(dāng)溶解氧濃度連續(xù) 2 小時(shí)低于 2.5mg/L 時(shí)，啟動(dòng)灌溉；高于 4mg/L 時(shí)，暫停灌溉，避免過度充氧導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。?
- 干擾因素排除：針對(duì)稻田水體溶解氧受光照、風(fēng)力、施肥影響的特點(diǎn)，利用 YSI 4010-3w 的溫度補(bǔ)償功能修正水溫對(duì)溶解氧的影響；在施肥后 24 小時(shí)內(nèi)加密監(jiān)測，排除肥料分解對(duì)數(shù)據(jù)的干擾，確保閾值判斷準(zhǔn)確性。?
（三）灌溉優(yōu)化策略實(shí)施?
- 動(dòng)態(tài)灌溉方案：基于 YSI 4010-3w 監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合土壤墑情（采用土壤水分傳感器輔助），制定差異化灌溉策略：?
- 溶解氧低谷期（夜間）：若濃度低于閾值，采用 “間歇式淺水灌溉”，每次灌水深度 3-5cm，持續(xù) 1 小時(shí)后停灌，通過水流交換提升水體溶氧量，避免長時(shí)間積水導(dǎo)致缺氧；?
- 白天（光合作用強(qiáng)，溶解氧升高）：若濃度高于閾值，減少灌溉頻次，保持土壤濕潤即可，利用自然充氧降低灌溉成本。?
- 應(yīng)急調(diào)控措施：當(dāng)遭遇暴雨、連陰天（光照不足導(dǎo)致溶解氧驟降）時(shí)，YSI 4010-3w 實(shí)時(shí)觸發(fā)預(yù)警，立即啟動(dòng)應(yīng)急灌溉：通過進(jìn)水口快速補(bǔ)水，加快水體循環(huán)，2 小時(shí)內(nèi)將溶解氧濃度提升至 3mg/L 以上，防止水稻根系受損。?
三、方案實(shí)施效果與保障?
（一）預(yù)期效益?
- 生產(chǎn)效益：通過精準(zhǔn)監(jiān)測與灌溉優(yōu)化，可使稻田水體溶解氧維持在適宜范圍（2.5-4mg/L），水稻根系活力提升 15%-20%，分蘗數(shù)增加 8%-12%，預(yù)計(jì)畝均產(chǎn)量提高 5%-8%；同時(shí)減少無效灌溉，每畝稻田節(jié)水 15-20 立方米，水資源利用率提升 20%。?
- 生態(tài)效益：避免過度灌溉導(dǎo)致的土壤次生鹽堿化，降低稻田排水中氮磷流失量（溶解氧優(yōu)化可促進(jìn)微生物硝化作用，減少養(yǎng)分淋溶），保護(hù)周邊水體環(huán)境；減少人工采樣頻次，降低田間作業(yè)對(duì)稻田生態(tài)的干擾。?
（二）保障措施?
- 技術(shù)培訓(xùn)：對(duì)農(nóng)戶開展 YSI 4010-3w 操作培訓(xùn)，包括設(shè)備校準(zhǔn)（每周用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn) 1 次，確保精度）、故障排查（如電極污染清理），確保監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠；?
- 運(yùn)維管理：建立設(shè)備定期維護(hù)制度，每季度檢查 YSI 4010-3w 的電極膜、電池狀態(tài)，及時(shí)更換損耗部件；云端平臺(tái)安排專人值守，保障數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，避免因數(shù)據(jù)中斷影響灌溉決策。?
四、方案推廣價(jià)值?
該方案基于 YSI 4010-3w 的技術(shù)優(yōu)勢，突破傳統(tǒng)稻田溶解氧監(jiān)測的局限，實(shí)現(xiàn) “監(jiān)測 - 分析 - 決策 - 灌溉” 的閉環(huán)管理，可在我國南方水稻主產(chǎn)區(qū)（如長江中下游、華南地區(qū)）推廣應(yīng)用。同時(shí)，方案可拓展至稻田綜合種養(yǎng)模式（如稻蝦共作），通過監(jiān)測水體溶解氧，兼顧水稻與水產(chǎn)動(dòng)物的需氧需求，為生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。?
