恒奧德儀器一文文解析土壤水分測(cè)定儀應(yīng)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(zhǎng)狀況好壞的主要決定因素，由此影響到人類的食品安和生態(tài)環(huán)境。因而，地上的土壤和水是人類乃至所有生命生存的基礎(chǔ)，通過(guò)土壤水分傳感器測(cè)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(nèi)外有很多種土壤水分測(cè)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射線法和核磁共振法等。

　　TDR（TimeDomainReflectometry）法水分傳感器

　　TDR法是上紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的種土壤水分測(cè)定方法，中文為時(shí)域反射儀。這種方法在外應(yīng)用相當(dāng)普遍，內(nèi)才剛開始引，各門都相當(dāng)重視。TDR是個(gè)類似于雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)，有較強(qiáng)的立性，其結(jié)果與土壤類型、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(jié)冰下測(cè)定土壤水分，另外，TDR能同時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水鹽含量，且前后兩次測(cè)量的結(jié)果幾乎沒(méi)有差別。這種測(cè)定方法的確度可見斑。

　　FDR和FD法水分傳感器

　　因?yàn)門DR法設(shè)備昂貴，在80年代后期，許多公司(如AquaSPY, Sentek. Delta-T， Decagon)開始用比TDR更為簡(jiǎn)單的方法來(lái)測(cè)量土壤的介電常數(shù)，F(xiàn)DR和FD法不僅比TDR便宜，而且測(cè)量時(shí)間更短，在經(jīng)過(guò)特定的土壤校準(zhǔn)之后，測(cè)量度，而且探頭的形狀不受限制，可以多深度同時(shí)測(cè)量，數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)較容易。

　　應(yīng)用問(wèn)題

　　相對(duì)于落后的生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)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(cè)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(biāo)，執(zhí)著地關(guān)注土壤微觀特性對(duì)含水量的影響。然而現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)土壤含水量的要求卻是大相徑庭：

　　水分?jǐn)?shù)據(jù)盡可能與土壤特征無(wú)關(guān)

　　這樣，產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)便于、傳播和推廣。目前所有的術(shù)都是計(jì)算體積或重量含水量，由于缺乏現(xiàn)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(zhǔn)確的相對(duì)含水量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致土壤含水量測(cè)量無(wú)法直接用于對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的導(dǎo)。

　　大數(shù)據(jù)量和歷史數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期獲取

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究味追求檢測(cè)數(shù)據(jù)的單點(diǎn)度，但在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的導(dǎo)方面意義不大，原因是目標(biāo)土壤體積的尺度相對(duì)于測(cè)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(wěn)定、歷史數(shù)據(jù)可性強(qiáng)、足夠大體積平均的數(shù)據(jù)才是可用的。

　　安裝方便，操作簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)署

　　在安裝和校準(zhǔn)儀器設(shè)備方面，科學(xué)研究所需要的度和操作規(guī)程在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中是無(wú)法保證的，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備應(yīng)用到生產(chǎn)上無(wú)法保證得到可用可靠的數(shù)據(jù)。提供簡(jiǎn)單方便免現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)設(shè)備是這類現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備須具備的特點(diǎn)。

　　有效消除實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中環(huán)境的影響

　　在傳感設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，很多因素對(duì)測(cè)量度和可靠性影響較大，例如：戶外溫度變化對(duì)電池能量轉(zhuǎn)換效能的影響，終影響設(shè)備輸出可靠性；土壤溫度和鹽分變化對(duì)水分測(cè)量度的影響；由于田間農(nóng)業(yè)設(shè)備作業(yè)等因素引發(fā)的土壤震動(dòng)對(duì)測(cè)量可靠性的影響；安裝方式導(dǎo)致的土壤擾動(dòng)對(duì)測(cè)量度的影響；目標(biāo)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(dǎo)致目標(biāo)被測(cè)土壤和實(shí)際測(cè)量土壤產(chǎn)生差別引起的誤差；傳感器件長(zhǎng)期和土壤接觸產(chǎn)生的相互作用對(duì)度的影響。