主题：【转帖】浅谈土壤剖面水分仪的开发意义与应用

一、土壤含水量测试方法概述：

土壤水分贮存量及其变化规律的监测是农业气象、生态环境及水文环境监测的基础性工作之掌握土壤水分变化规律，对农业生产、墒情监测预测和其化相关生态环境监测预测服务和理论都具有重要意义。

二、目前国内主要使用的测定水分的方法：

1、  传统的土钻取样然后烘干称重法（重量比）：虽然能够较准确地度量土壤水分含量，但工作量大，耗时耗力，特别是当天气条件恶劣时，农业工作人员将付出更大的工作量。另外取样会破坏土壤,深层取样困难,定点测量时不可避免由取样换位而带来误差,在很多情况下不可能长期定点监测，受土壤空间变异性影响也比较大。

2、  FDR单点采集法（容积比）：利用FDR的原理来测定土壤的容积含水量，测试精确度与以上第一种有所差距，但是快速简便，但只能一定测定一个点。

3、  TDR单点采集法（容积比）：利用TDR的原理来测定土壤的容积含水量，测试精确度与以上第一种有所差距，但是比第二种的稳定性要好一些。


三、国内墒情与旱情的概念与监测的特点：

1、    长期性：单一的探头测量可称作是土壤容积含水量，而长期的土壤水分的动态监测存储一段时间以来的水分变化被水利及气象部门称为土壤的墒情。也就是说有意义的墒情监测是长期的，动态的。

2、    多点性：对于植物生长来说，真正测量土壤表面的水分是不够的，正常的植物都需要深一度的水分值才能表明他是否可以吸收，在水利国家标准里要求，实验站必须要长期监测多层多点水分，有些地区要求为分布于地面10 cm，20 cm，40 cm，60 cm，80cm，100 cm处的水分的长期动态的监测，以了解墒情与旱情的情况

四、现在国内快速土壤水分仪器的情况：

在我国的农田指导水利灌溉方面，FDR和TDR容积法快速水分仪很受欢迎，因为这两种水分仪可以长期将传感器埋于地下，实现长期监测。不受实验条件的影响，而精度也达到了指导农业生产的作用，对作业人员素质无任何要求，属于非常适用于进行田间推广的一种便携式快速仪器（具体参见http://www.top17.net/product/2029.html ）。

优点：快速，也可长期监测，将数据保存

缺点：单点采集，如需多点就必须要将土壤切开，在剖面10 cm，20 cm，40 cm，60 cm，80cm，100 cm上多插几个探头。费力费时，前期工作量大。


由以上分析看来，在墒情监测方面国内需求的要点是：携带方便；精确度高；插入方便，无需大量前期工作的仪器。

但这种仪器只在国外有做，国内所有生产的企业都没有做出能满足以上所有要求的土壤水分速测仪

现浙江托普仪器有限公司也开发出一种剖面水分仪，这个产品市场前景很好，这就是我们要强调的重点，也是我们以后推广的重点。


现在我们要对这款仪器有所了解：

土壤剖面水分测定仪

用途：可用来测量土壤等被测物的不同深度剖面含水量。

原理：利用FDR原理（Frequency Domain Reflectometry）,根据探测器发出的电磁波在不同介电常数物质中的反射不同。计算出被测物含水量。

功能特点：

l        完全遵循ISO9001质量体系标准要求进行产品设计、开发、生产和服务；

l        在硬件元器件方面以最大限度的延长产品寿命和和稳定性为前提，充分考虑降额和冗余设计；

l        在电源和通讯接口加装防雷和电涌保护设备；

l        软件设计充分考虑界面操作的友好性、系统的兼容性、容错性和健壮性，具有数据自动补抄、自动上传功能；

l        生产使用的元器件全部进行环境应力老炼、筛选；

l        出厂设备根据需要要进行环境防护三防(防潮湿、防盐雾和防霉菌)设计，并进行温度、冲击和振动试验。

组成：

探头：

·圆柱式土壤水分探头（标配为4或6个点位），这些点位可以自由定位用户想测的深度，自由固定

·操作软件：Windows友好操作界面，用于数据的存储和下载

·预埋探管：由PVC材质制成，重量轻，抗腐蚀，除标配长度外，还可选长度0.9米、1.2米、1.5米



基本技术指标：

传感器测量原理
高频电容

测量范围
0~100%Vol（土壤体积含水量）

准确度
+2%土壤体积含水量

分辨率
0.1%体积含水量

输出选项
RS232和RS485

电流消耗
400uA  静态

100mA 采样

校准时的精度
R2 = 0.992

精度
+/- 2.5%

有效温度
+/-3% ，5-35℃

工作温度
0～75℃

感应范围
99％是从管子外部10cm以内的范围读取

采集数据
1000组

传感器直径
50.5毫米

管道直径
56.5毫米


仪器组成图：



 



五、我们的土壤剖面水分仪与国外土壤剖面水分仪对比的优势


国内产品
国外产品

价格
价格合理
价格奇高

专业性
有专业的人员进行指导
国内没有特别熟悉的技术人员进行指导

适用性
全中文软件，适用性广
全英文软件，不适用于基层人员操作

合理性
探头点位可按自己的要求定位，可以随意改动，线长可按客户要求定做
探头点位距离固定化，不能改动，线长不能定做

精度
出厂前进行标定，精度高。也可以按客户提供的土壤进行重新标定
国外土质与国内不太一样，所以出厂前标定不适用于中国，精度会有影响