土壤水是植物吸收水分的主要來源(水培植物除外),土壤水分含量的狀態(tài)和變化,是植物的生長狀況好壞的主要決定因素,由此影響到人類的食品**和生態(tài)環(huán)境。
因而,地球上的土壤和水是人類乃至所有生命生存的基礎,通過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;
試驗方法
目前,**外有很多種土壤水分測定方法,進而有不同的土壤水分傳感器。
比如:時域反射法(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法是上世紀80年代發(fā)展起來的一種土壤水分測定方法,中文為時域反射儀。這種方法在國外應用相當普遍,**才剛開始引進,各部門都相當重視。
TDR是一個類似于雷達系統(tǒng)的系統(tǒng),有較強的獨立性,其結(jié)果與土壤類型、密度、溫度基本無關。而且還有很重要的一點就是,TDR能在結(jié)冰下測定土壤水分,這是其他方法無法比擬的。
另外,TDR能同時監(jiān)測土壤水鹽含量,且前后兩次測量的結(jié)果幾乎沒有差別。這種測定方法的**度可見一斑。
FDR和FD法水分傳感器
因為TDR法設備昂貴,在80年代后期,許多公司(如AquaSPY, Sentek. Delta-T, Decagon)開始用比TDR更為簡單的方法來測量土壤的介電常數(shù),F(xiàn)DR和FD法不僅比TDR便宜;
而且測量時間更短,在經(jīng)過特定的土壤校準之后,測量精度高,而且探頭的形狀不受限制,可以多深度同時測量,數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)較容易。
應用問題
相對于落后的生產(chǎn)應用現(xiàn)實,科學研究中的土壤水分研究可謂歷史悠久,而且主要的檢測技術(shù)往往是由科學家們從研究角度發(fā)明的。
他們一直以提高精度為主要目標,執(zhí)著地關注土壤微觀特性對含水量的影響。然而現(xiàn)實生活中對土壤含水量的要求卻是大相徑庭:
安裝方便,操作簡單,便于現(xiàn)場部署
在安裝和校準儀器設備方面,科學研究所需要的精度和操作規(guī)程在實際生產(chǎn)操作過程中是無法保證的,導致相關設備應用到生產(chǎn)上無法保證得到可用可靠的數(shù)據(jù)。
提供簡單方便免現(xiàn)場校準設備是這類現(xiàn)場安裝設備必須具備的特點。