恒奧德儀器一文文解析土壤水分測定儀應用問(wèn)題原理

用途

　　土壤水是植物吸收水分的主要來(lái)源（水培植物除外），土壤水分含量的狀態(tài)和變化，是植物的生長(cháng)狀況好壞的主要決定因素，由此影響到人類(lèi)的食品安和生態(tài)環(huán)境。因而，地上的土壤和水是人類(lèi)乃至所有生命生存的基礎，通過(guò)土壤水分傳感器測量土壤中的含水量，目前廣為人知的主要有以下用途：

　　原理

　　目前，內外有很多種土壤水分測定方法，而有不同的土壤水分傳感器。比如：時(shí)域反射法（TDR），石膏法，紅外遙感法，頻域反射法/頻域法(FDR/FD法)，滴定法，電容法，電阻法，微波法，中子法，Karl Fischer法，γ射線(xiàn)法和核磁共振法等。

　　TDR（TimeDomainReflectometry）法水分傳感器

　　TDR法是上紀80年代發(fā)展起來(lái)的種土壤水分測定方法，中文為時(shí)域反射儀。這種方法在外應用相當普遍，內才剛開(kāi)始引，各門(mén)都相當重視。TDR是個(gè)類(lèi)似于雷達系統的系統，有較強的立性，其結果與土壤類(lèi)型、密度、溫度基本無(wú)關(guān)。而且還有很重要的點(diǎn)就是，TDR能在結冰下測定土壤水分，另外，TDR能同時(shí)監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒(méi)有差別。這種測定方法的確度可見(jiàn)斑。

　　FDR和FD法水分傳感器

　　因為T(mén)DR法設備昂貴，在80年代后期，許多公司(如AquaSPY, Sentek. Delta-T， Decagon)開(kāi)始用比TDR更為簡(jiǎn)單的方法來(lái)測量土壤的介電常數，FDR和FD法不僅比TDR便宜，而且測量時(shí)間更短，在經(jīng)過(guò)特定的土壤校準之后，測量度，而且探頭的形狀不受限制，可以多深度同時(shí)測量，數據采集實(shí)現較容易。

　　應用問(wèn)題

　　相對于落后的生產(chǎn)應用現實(shí)，科學(xué)研究中的土壤水分研究可謂歷史悠久，而且主要的檢測術(shù)往往是由科學(xué)家們從研究角度發(fā)明的。他們直以提度為主要目標，執著(zhù)地關(guān)注土壤微觀(guān)特性對含水量的影響。然而現實(shí)生活中對土壤含水量的要求卻是大相徑庭：

　　水分數據盡可能與土壤特征無(wú)關(guān)

　　這樣，產(chǎn)生的經(jīng)驗知識便于、傳播和推廣。目前所有的術(shù)都是計算體積或重量含水量，由于缺乏現場(chǎng)實(shí)時(shí)獲得田間持水量的術(shù)，所以很難獲得真正準確的相對含水量數據，導致土壤含水量測量無(wú)法直接用于對農業(yè)生產(chǎn)的導。

　　大數據量和歷史數據的長(cháng)期獲取

　　科學(xué)實(shí)驗研究味追求檢測數據的單點(diǎn)度，但在對實(shí)際生產(chǎn)的導方面意義不大，原因是目標土壤體積的尺度相對于測試點(diǎn)來(lái)說(shuō)大很多，而水分在土壤中也不是度均勻的。只有獲得輸出穩定、歷史數據可性強、足夠大體積平均的數據才是可用的。

　　安裝方便，操作簡(jiǎn)單，便于現場(chǎng)署

　　在安裝和校準儀器設備方面，科學(xué)研究所需要的度和操作規程在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中是無(wú)法保證的，導致相關(guān)設備應用到生產(chǎn)上無(wú)法保證得到可用可靠的數據。提供簡(jiǎn)單方便免現場(chǎng)校準設備是這類(lèi)現場(chǎng)安裝設備須具備的特點(diǎn)。

　　有效消除實(shí)際應用過(guò)程中環(huán)境的影響

　　在傳感設備的運行過(guò)程中，很多因素對測量度和可靠性影響較大，例如：戶(hù)外溫度變化對電池能量轉換效能的影響，終影響設備輸出可靠性；土壤溫度和鹽分變化對水分測量度的影響；由于田間農業(yè)設備作業(yè)等因素引發(fā)的土壤震動(dòng)對測量可靠性的影響；安裝方式導致的土壤擾動(dòng)對測量度的影響；目標土壤有變化（耕作等），但是由于傳感器未移動(dòng)并且周邊土壤未變化，導致目標被測土壤和實(shí)際測量土壤產(chǎn)生差別引起的誤差；傳感器件長(cháng)期和土壤接觸產(chǎn)生的相互作用對度的影響。