本发明涉及土壤质量诊断领域，更具体的涉及一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法。
背景技术：
坡耕地是中国重要耕地资源类型之一。耕层是指人类为了栽培农作物，利用工具对土壤进行扰动的深度层，耕层培育是提高土壤生产力的重要前提条件。农业土壤环境质量状况的正确诊断和评价，是保持土壤生态系统良性循环，维持土壤生产力的重要管理依据，也是无公害农产品的生产的前提。因此，对坡耕地耕层土壤质量进行客观评价是防治坡耕地耕层侵蚀退化、保证坡耕地土地生产力持续稳定的重要基础，对保障国家粮食安全和生态安全意义重大。
坡耕地与基本耕地相比，具有地形破碎化、水土流失严重、耕层质量退化明显、农作物产量低而不稳的特殊性。土壤侵蚀是导致坡耕地耕层土壤质量退化和土壤生产力不稳的的关键因素，且不同土壤结构对土壤中的水分和溶质迁移有很大影响，即对土壤稳定性有较大影响，土壤质量通过土壤流失和土壤稳定性体现。现有技术中对土壤流失量进行测量存在的测量误差大的问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法，用以解决现有技术中存在土壤质量诊断结果可靠性低的问题。
本发明实施例提供一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法，包括：
获取坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息和坡耕地坡度信息；
通过埋置在坡耕地耕层中的多个土壤水分监测装置，获取坡耕地耕层土壤中的带位置信息的水分含量；其中，土壤水分监测装置，包括：网状盒体、防水盒体、土壤水分传感器、数据采集装置和定位装置；所述网状盒体的侧面和底面为网状结构，所述防水盒体设置在所述网状盒体内部，所述土壤水分传感器设置在所述网状盒体内部，以及所述数据采集装置和所述定位装置设置在所述防水盒体内部；
通过x光机对坡耕地耕层土壤剖面进行图像采集，获取坡耕地耕层土壤结构信息；其中，所述坡耕地耕层土壤结构信息，包括：固体颗粒的大小、形状和空间排列；
对多个带位置信息的水分含量进行点图分析，结合坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息，确定坡耕地耕层土壤中的水分运动规律；
模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量；根据不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量，确定坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子；
根据坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子、坡耕地坡度因子和坡耕地坡长因子的乘积，确定坡耕地耕层土壤流失量。
优选地，所述坡耕地耕层结构信息为坡耕地耕层布设信息。
优选地，所述坡耕地耕层尺寸信息，包括：耕层宽度、深度和长度。
优选地，所述网状结构为多孔网状有机树脂材质的有机玻璃筛。
优选地，所述数据采集装置与所述水分传感器电连接，及所述数据采集装置和所述定位装置均与计算机电连接。
优选地，所述x光机的输出端与计算机的输入端口电连接。
优选地，所述通过埋置在坡耕地耕层中的多个土壤水分监测装置，获取坡耕地耕层土壤中的带位置信息的水分含量；具体包括：
根据坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息和坡耕地坡度信息，将多个土壤水分监测装置按照合理密度网状形态埋置在坡耕地耕层中；
根据带位置信息的水分含量中的位置信息，判断土壤水分监测装置发生位移的变化量和土壤水分监测装置发生位移的变化量大于位移量预设值的数量；当所述数量大于预设数量值时，局部重新埋置土壤水分监测装置或整体重新埋置土壤水分监测装置。
优选地，所述模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定不同降雨强度和不同降雨量的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量；具体包括：
根据坡耕地耕层土壤结构信息，将坡耕地耕层土壤分为细砾、细砂、粗粉粒、细粉粒和有机质，同时根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定各土壤类型在不同降雨强度和不同降雨量下的移动因子；
根据各土壤类型的移动因子，确定不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量。
本发明实施例中，提供一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法，与现有技术相比，其有益效果为：本发明通过实时监测坡耕地耕层土壤的带位置信息的水分含量，并结合坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息，在计算机中进行目标点、水分含量和土壤结构、耕地结构和耕层结构的点图分析，精确可靠的确定坡耕地耕层土壤中的水分运动规律；然后，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，通过模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，进行无损条件下的土壤降雨侵蚀因子确定；最终，根据坡耕地坡度因子和坡耕地坡长因子的乘积，结合坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子，确定坡耕地耕层土壤流失量；由于降雨侵蚀量是水土流失量的主要因素，主要影响土壤稳定性，即影响土壤质量，因此，在无损条件下通过模拟降雨和模拟点图分析，且将坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息引入计算，简单精确可靠的确定出坡耕地耕层土壤流失量，从而解决了现有技术中对土壤流失量进行测量存在的测量误差大的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种坡耕地耕层土壤质量诊断方法流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤s1，获取坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息和坡耕地坡度信息。
需要说明的是，所述坡耕地耕层结构信息为坡耕地耕层布设信息，例如梯田布设结构、龙田布设结构等；所述坡耕地耕层尺寸信息，包括：耕层宽度、深度、长度或坡度。
步骤s2，通过埋置在坡耕地耕层中的多个土壤水分监测装置，获取坡耕地耕层土壤中的带位置信息的水分含量；其中，土壤水分监测装置，包括：网状盒体、防水盒体、土壤水分传感器、数据采集装置和定位装置；所述网状盒体的侧面和底面为网状结构，所述防水盒体设置在所述网状盒体内部，所述土壤水分传感器设置在所述网状盒体内部，以及所述数据采集装置和所述定位装置设置在所述防水盒体内部。
需要说明的是，所述网状结构为多孔网状有机树脂材质的有机玻璃筛，保证了土壤水分的均匀入渗。
需要说明的是，所述数据采集装置与所述水分传感器电连接，及所述数据采集装置和所述定位装置均与计算机电连接。
优选地，本发明实施例的步骤s2中，所述通过埋置在坡耕地耕层中的多个土壤水分监测装置，获取坡耕地耕层土壤中的带位置信息的水分含量；具体包括：
(1)根据坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息和坡耕地坡度信息，将多个土壤水分监测装置按照合理密度网状形态埋置在坡耕地耕层中。
(2)根据带位置信息的水分含量中的位置信息，判断土壤水分监测装置发生位移的变化量和土壤水分监测装置发生位移的变化量大于位移量预设值的数量；当所述数量大于预设数量值时，局部重新埋置土壤水分监测装置或整体重新埋置土壤水分监测装置。
步骤s3，通过x光机对坡耕地耕层土壤剖面进行图像采集，获取坡耕地耕层土壤结构信息；其中，所述坡耕地耕层土壤结构信息，包括：固体颗粒的大小、形状和空间排列。
需要说明的是，所述x光机的输出端与计算机的输入端口电连接。
需要说明的是，土壤作为一个非均质的复杂系统，由固相、液相和气相组成；其中，固相构成土壤的骨架，其结构通常是用固体颗粒的大小、形状以及其空间排列来表示的；由于构成土壤的颗粒和孔隙大小不同，形状各异，并且它们是以多种方式连接在一起；研究成果表明，土壤是具有自相似特征的复杂系统，即土壤具有明显的分形特征。定量描述土壤结构性状异常的复杂以及土壤水分运动和土壤结构的关系是极其重要的，因为土壤中水分运动在很大程度上决定于土壤结构中土壤颗粒和土壤孔隙的排列方式及其连通状况。
步骤s4，对多个带位置信息的水分含量进行点图分析，结合坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息，确定坡耕地耕层土壤中的水分运动规律。
需要说明的是，坡耕地耕层土壤中的水分运动规律为根据耕地形态的地理水分走向曲线布图。
步骤s5，模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量；根据不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量，确定坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子。
优选地，本发明实施例的步骤s5中，所述模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定不同降雨强度和不同降雨量的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量；具体包括：
(1)根据坡耕地耕层土壤结构信息，将坡耕地耕层土壤分为细砾、细砂、粗粉粒、细粉粒和有机质，同时根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，确定各土壤类型在不同降雨强度和不同降雨量下的移动因子。
(2)根据各土壤类型的移动因子，确定不同降雨强度和不同降雨量下的土壤侵蚀速度和土壤侵蚀量。
步骤s6，根据坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子、坡耕地坡度因子和坡耕地坡长因子的乘积，确定坡耕地耕层土壤流失量。
其中，所述坡耕地坡度因子s，根据下式计算：
上式中的θ为坡度。
坡度分级建议为：
0°-3°，3°-5°，5°-8°，8°-15°，15°-25°，>25°
这是水利部对坡耕地的分级标准。
其中，所述坡耕地坡长因子l，根据下式计算：
l＝(λ/22.13)m
上式中的λ为坡面投影坡长；m为随坡度变化而变化的变量，且m＝n/(1+n)，n＝(sinθ/0.0896)/(3.0×sin0.8θ+0.56)。
综上所述，本发明通过实时监测坡耕地耕层土壤的带位置信息的水分含量，并结合坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息，在计算机中进行目标点、水分含量和土壤结构、耕地结构和耕层结构的点图分析，精确可靠的确定坡耕地耕层土壤中的水分运动规律；然后，根据坡耕地耕层土壤中的水分运动规律，通过模拟不同降雨强度和不同降雨量的降雨，进行无损条件下的土壤降雨侵蚀因子确定；最终，根据坡耕地坡度因子和坡耕地坡长因子的乘积，结合坡耕地耕层土壤降雨侵蚀因子，确定坡耕地耕层土壤流失量；由于降雨侵蚀量是水土流失量的主要因素，主要影响土壤稳定性，即影响土壤质量，因此，在无损条件下通过模拟降雨和模拟点图分析，且将坡耕地耕层结构信息，坡耕地耕层尺寸信息、坡耕地坡度信息和坡耕地耕层土壤结构信息引入计算，简单精确可靠的确定出坡耕地耕层土壤流失量，从而解决了现有技术中对土壤流失量进行测量存在的测量误差大的问题。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。