方案介绍本方案旨在实现对自然生态系统中土壤水分含量和蒸发过程的实时、连续、精确监测，综合运用现代传感技术、通信技术与数据分析平台，为干旱区水资源管理、植被恢复、水土保持和生态系统演替研究等提供支撑。系统可适用于森林、草原、荒漠、农田、湿地等多种生态类型。

监测目标

动态掌握土壤水分在不同层级的分布与变化趋势。实时监测蒸发强度、速率与其与气象因子的关系。支持对生态恢复、灌溉优化、水分平衡分析的研究需求。为科学评价区域生态系统水分利用效率提供数据支持。

需求分析生态监测区域多为野外环境，要求设备具有良好的耐候性、自供电能力和稳定的数据传输功能，同时系统需具备远程监控、数据分析和告警功能，满足长周期、无人值守的工作需求。

监测方法

采用高精度土壤水分温度电导率三参数传感器，监测多层土壤含水量。使用蒸渗仪、蒸发皿或自动蒸发仪直接测量土壤水分蒸发量。配置自动气象站采集温度、湿度、风速、降水、太阳辐射等数据，分析蒸发影响因子。所有传感器数据统一上传至数据采集器，经边缘处理后上传至云端平台。

应用原理土壤水分传感器通过电容法或FDR法测量不同深度的水分变化，结合蒸渗仪采集蒸发通量，通过能量平衡法和水量平衡法估算蒸发量；气象数据则用于校正与模型拟合，提升预测准确性。

功能特点

多参数综合监测，数据精度高。支持远程实时数据查看与回溯分析。系统可拓展性强，便于集成多种传感器。全天候运行，具备太阳能供电及数据自动备份。支持数据超限预警和定制报告推送功能。

硬件清单

土壤水分温度电导率传感器（多层）蒸渗仪或蒸发皿自动气象站数据采集终端太阳能供电系统+蓄电池无线通信模块（4G/NB-IoT/LoRa）防护机箱与安装支架

硬件参数（量程、精度）

土壤水分：0~100%（体积含水量），精度±2%土壤温度：-40℃~+80℃，精度±0.3℃电导率：0~5000 µS/cm，精度±2%蒸发量：0~20 mm/日，精度±0.1 mm风速：0~60 m/s，精度±0.3 m/s辐射：0~2000 W/m²，精度±2%

方案实现在目标生态区布设测点，安装水分、温度和蒸发监测设备，气象站设于开阔地带获取环境数据。所有设备通过无线方式将数据发送至采集终端，再上传至云平台进行集中存储与分析管理。

数据分析系统通过算法模型分析各项水分动态指标，输出蒸发趋势图、水分平衡图、多因素相关性分析图等，帮助研究者或管理人员进行水资源评估与干旱预警。

预警决策设定水分阈值或蒸发速率阈值，系统自动判断异常状况并通过短信、微信、APP等渠道发出预警，指导灌溉或干旱应对措施的及时实施。

方案优点

高集成度，适配多种地形生态环境。设备稳定性强，适合长期野外运行。数据传输快速可靠，平台支持多种终端访问。具备智能预警和模型分析能力，提高管理效率。

应用领域干旱区农业、林业生态监测、草原生态监测、水土保持项目、湿地水文监测、退化生态恢复研究等。

效益分析系统部署可显著提升生态监测的连续性与科学性，为水资源调度与生态修复决策提供科学依据，有助于防治土地荒漠化、提升灌溉用水效率、指导植被重建与恢复进程。

国标规范参考《土壤墒情自动监测系统技术规范》（SL 499-2010）、《农业生态环境质量监测技术规范》（NY/T 1121）、《地面气象观测规范》等标准执行传感器选型与系统建设。

参考文献

土壤物理与水文过程研究综述土壤水分监测技术与设备应用指南中国干旱半干旱地区水资源管理研究报告

案例分享在甘肃民勤荒漠生态恢复区布设该监测系统，成功实现对0~60 cm深度土壤水分与蒸发情况的连续观测，结合气象数据分析建立了干旱指数评价模型，为后续灌溉和林草恢复提供了科学决策依据。