本站长期定位土壤含水量观测数据采用北京超能科技公司生产的CNC503(DR)中子水分仪(以下简称中子仪)进行观测。在众多土壤含水量的野外观测方法中,中子仪法具有不破坏土壤自然结构,可以测量土壤含水率的剖面分布和变化过程,操作简单,测定速度快等优点,并且中子仪法的导管通常是半永久性埋置,可连续测量许多年,由于不用取样,没有扰动土壤,每次测量位置和测量条件一致,可得到被测田地水分长期准确完整的资料。此方法在2014年以前是CERN大部分台站采用的土壤水分观测方法,此后由于原有中子仪老化以及环保等相关问题,各台站逐步更换了其他类型的土壤含水量观测仪器。
本站长期定位土壤含水量观测频率为5天/次(5–10月)、10天/次(11月–次年4月),除农作系统埋设有6根中子管外(坡上、坡中、坡下各2根),其余处理均埋设2根中子管(坡上和坡下位置各埋设1根),见图2各系统土壤含水量观测点布置,在实际观测过程中由于降雨和仪器等原因观测时间有适当调整。采用中子仪观测土壤含水量时,整个观测流程分为三个步骤:
图2
桃源站红壤坡地不同利用方式长期定位试验区土壤含水量观测点综合布置 1)观测前:①检查仪器,按照仪器操作说明对仪器进行自检,并检查仪器充电情况,测定标准计数值;②检查并准备好所有与观测有关的资料;③明确需要观测的样地和观测剖面的分布和代码,填写样地和观测。
2)观测中:①观测由经过培训、了解仪器基本原理和操作规程的专职人员进行;②观测过程中的操作规程严格按照观测仪器本身的操作要求执行;③测量过程中需要注意测量深度的位置,并在仪器上按照要求标记位置信息。
3)观测后:①关闭仪器,整理和放置好所有观测设施和仪器;②检查观测样地破坏情况,尽可能减少破坏,恢复样地原貌;③按要求整理好野外仪器设施,如盖好中子管的防雨盖等;④及时将仪器采集的数据下载,并按要求将观测数据和元数据记录等提交台站数据管理员。
台站数据管理员根据规范要求,将观测数据和元数据通过整理、格式转换和初步质控后提交CERN水分分中心,分中心进一步质控后返回台站并完成入库。
本数据集是在入库数据的基础上加工而成,在生产过程中,采用质控后的土壤含水量数据,计算样地尺度土壤体积含水量的月平均值作为本数据产品的结果数据。方法为:首先将同一样地内各中子管每次测定数据取平均值,再将同一样地每月各次测定的数据取平均值。同时标明测定数(参与平均的数据个数)及标准差。
例如,TYAFZ04观测场设两个土壤含水量观测点(埋设2根中子管),该观测场2014年1月的土壤含水量计算过程如图3。