用途
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安全和生態環境。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：
原理
目前，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，國內才剛開始引進，各都相當重視。TDR是一個類似于雷達系統的系統，有較強的獨立性，其結果與土壤類型、密度、溫度基本無關。而且還有很重要的一點就是，TDR能在結冰下測定土壤水分，這是其他方法*的。另外，TDR能同時監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒有差別。這種測定方法的精確度可見一斑。
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，FDR和FD法不僅比TDR便宜，而且測量時間更短，在經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，數據采集實現較容易。
應用問題
相對于落后的應用現實，科學研究中的土壤水分研究可謂歷史悠久，而且主要的檢測往往是由科學家們從研究角度的。他們一直以提高精度為主要目標，執著地關注土壤微觀特性對含水量的影響。然而現實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關
這樣，產生的經驗知識便于比較、傳播和推廣。目前所有的都是計算體積或重量含水量，由于缺乏現場實時獲得田間持水量的，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法直接用于對農業的指導。
大數據量和歷史數據的長期獲取
科學實驗研究一味追求檢測數據的單點精度，但在對實際的指導方面意義不大，原因是目標土壤體積的尺度相對于測試點來說大很多，而水分在土壤中也絕不是高度均勻的。只有獲得輸出穩定、歷史數據可比較性強、足夠大體積平均的數據才是可用的。
安裝方便，操作簡單，便于現場部署
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程在實際操作過程中是無法保證的，導致相關設備應用到上無法保證得到可用可靠的數據。提供簡單方便免現場校準設備是這類現場安裝設備具備的特點。
有效消除實際應用過程中環境的影響
在傳感設備的運行過程中，很多因素對測量精度和可靠性影響較大，例如：戶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精度的影響；由于田間農業設備作業等因素引發的土壤震動對測量可靠性的影響；安裝方式導致的土壤擾動對測量精度的影響；目標土壤有變化(耕作等)，但是由于傳感器未移動并且周邊土壤未變化，導致目標被測土壤和實際測量土壤產生差別引起的誤差；傳感器件長期和土壤接觸產生的相互作用對精度的影響。
土壤水分信息需要關聯其他信息
在實踐中，土壤水分傳感器往往和其它外部系統或參數關聯使用，例如土壤水分突然增加，可能是灌溉系統開始工作、也可能是降雨、又可能是地下水向地表運動導致，所以往往需要增加不同位置和不同深度的水分傳感器數量、關聯地面氣象站或者氣象局數據、連通灌溉控制系統來確定數據的意義。這其實是對更大規模的土壤水分數據應用和處理提出的要求，但是目前市場上的產品對此需求的響應者寥寥。
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北京恒奧德儀器儀表有限公司 |
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