土壤传感器定义

定义/土壤传感器 

    土壤传感器，是监测土壤墒情的总称，可分为：土壤水分传感器、土壤水分仪、土壤湿度计、土壤墒情仪、土壤墒情传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器。土壤含水量有重量含水量和体积含水量（容积含水量）两种表示方法。重量含水量通过取土烘干法测量得到，通过土壤水分传感器测量得到的含水量均为体积含水量。即，土壤水分传感器就是测量单位土壤总容积中水分所占比例的仪器。些土壤水分传感器能同时测量土壤的水分含量、土壤温度及土壤中总盐分含量三个参数。

土壤传感器 

    疗用的心电图采用传感器来检测患者的身体状况，在人们的日常生活中早已屡见不鲜，而探测土壤状况的传感器成为现代农民在农作物中的个重要具，这域中出现了更多令人欣喜的展。
    土壤传感器的好处是显而易见的，因电阻或导电率的不同，能够清晰地反映土壤水分和土壤颗粒组成的信息，而且还对密度、酸碱度、营养物质的积累和温度等得出直观的结论。通过农场中的网络建设，土壤传感器采集的实时参数传输到电脑主机，与机械上安装的系统配合，实现化肥和农药的自动控制喷洒。家普遍认为，土壤传感器系统在可预见的未来将成为现代农业的大助力。“从上讲，这或许也可以通过遥测等方法得到解决，但如卫星、无人直升机等所需成本更，且很难做到随时监测。更重要的是土壤传感器埋在地下，处于静止状态，较为稳定，可以满足较的数据传输要求。这些优势都是遥测所不具备的。”德莱布尼兹大学农业程研究所博士罗宾·吉布斯表示。

实时监测土壤水分（土壤湿度）

  1.土壤湿度的定义
  土壤湿度(soil humidity)即土壤含水量,是表示定深度土层的土壤干湿程度的物理量。土壤湿度的低受农田水分平衡各个分量的制约。
  2.土壤湿度对农作物的影响
  1) 直接影响
水分过或过低，便抑制直到停止呼吸、光合作用、生长等生命活动。
土壤湿度决定农作物的水分供应状况，直接影响作物根系的生长。只有土壤水分适宜，根系吸水和叶片蒸腾才能达到平衡状态。
土壤湿度过低，形成土壤干旱，光合作用不能正常行，降低作物的产量和；严重缺水导致作物凋萎和死亡。
土壤湿度过，恶化土壤通气性，影响土壤微生物的活动，使作物根系的呼吸、生长等生命活动受到阻碍。根系缺氧、窒息、zui后死亡。
土壤水分的多少影响土壤温度的低。
例子：豆类作物、马铃薯等的合适土壤含水量相当于田间持水量的70%～80%，禾谷类作物为60%～70%。土壤含水量低于zui适值时，光合作用降低。各种作物光合作用开始降低时的土壤含水量（占田间持水量之百分数）分别为：水稻57%，大豆45%，大麦41%，花生32%。
  2) 间接影响
A. 植物的倒伏、病害
土壤湿度过影响作物地上分的正常生长，成徒长、倒伏、各种病害滋生。
B.植物根系的深度
潮湿土壤中作物根系不发达，生长缓慢，分布于浅层。土壤干燥，作物根系下扎，伸展致深层。
C. 对作物的影响
水分对作物有较大的影响。夏季温、少雨，粮食作物籽粒中蛋白质的含量；低温、多雨有利于籽粒中淀粉的形成。有业学者在研究了界小麦的化学成分之后出，各干旱地区的小麦籽粒通常蛋白质含量或者很。有资料表明，在灌溉条件下，小麦的产量显著增加，籽粒中的淀粉含量提；但是蛋白质含量却有所降低。要想既增加粮食产量，又不降低其蛋白质含量，在灌溉条件下增施氮肥。
D. 影响田间耕作措施和播种质量，收获质量。
比如在土壤干燥结块的状态下使用机械收获马铃薯，将导致马铃薯和土块相碰撞，使马铃薯损伤。
  1.作物的需水量
作物的需水量通常用蒸腾系数表示。蒸腾系数是作物每形成克干物质所消耗的水分的克数。作物的蒸腾系数不是固定不变的。同作物不同品种的需水量不样，同品种在不同条件下种植，需水量也各异。影响作物需水量的因素很多。*是气象条件。大气干燥、气温、风速大，蒸腾作用强，作物需水量多；反之则需水量少。二是土壤条件。土壤肥沃或经施肥后，作物生长良好，干物质积累多，而水分蒸腾并不相应增加，因此需水量要比在瘠薄地上少些。有关研究证明，土壤中缺乏何种元素都会使需水量增加，尤以缺磷和缺氮时需水zui多，缺钾、硫、镁次之，缺钙的影响zui小。
  2.需水临界期
作物的生中对水分的需要量大体上是生育前期和后期需水较少，中期因生长旺盛，需水较多。作物生中对水分zui敏感的时期，称需水临界期。在临界期内，若水分不足，对作物生长发育和zui终产量影响zui大。例如，小麦的需水临界期是孕穗至抽穗期。在此时期内，植株体内代谢旺盛，细胞液浓度低，吸水能力小，抗旱能力弱。如果缺水，幼穗分化、授粉、受、胚胎发育都受阻碍，zui后成减产。在作物实践中，确定作物的灌水时期和灌水数量，除了要考虑需水临界期这个因素外，还应注意当地降水多少和土壤墒情好坏。
  3.土壤水分的表示方法
农业气象上土壤湿度常采用下列方法与单位表示
① 重量百分数
即土壤水的重量占其干土重的百分数(%)。此法应用普遍，但土壤类型不同，相同的土壤湿度其土壤水分的有效性不同，不便于在不同土壤间行。
② 体积百分数
体积含水率是土壤中水分占有的体积和土壤总体积的比值。体积含水率与重量含水率两者之间可以换算。大多数土壤水分传感器测量得到的数值都是体积百分数含水量。
③ 田间持水量百分数
即土壤湿度占该类土壤田间持水量的百分数(%)。利于在不同土壤间行，但不能给出具体水量的概念。
④ 土壤水分贮存量
深度的土层中含水的数量，通常以毫米为单位，便于与降水量、蒸发量。土壤水分贮存量W（毫米）的计算公式为:W=0.1·h·d·w。式中h是土层厚度，d为土壤容重（克/厘米3）,0.1是单位换算系数，w为土壤湿度（重量百分数）。
⑤ 土壤水势或水分势
土壤水势或水分势是用能量表示的土壤水分含量。其单位为大气压或焦/克。为了方便使用，可取数值的普通对数，缩写符号为pF，称为土壤水的pF值。
6.土壤湿度的测定方法
内外有很多土壤水分测定方法。具体方法列举如下：称重法，时域反射法（TDR），石膏法，红外遥感法，频域反射法/频域法(FDR/FD法)，滴定法，电容法，电阻法，微波法，中子法，Karl Fischer法，γ射线法和核磁共振法等。
① 烘干法
烘干法是测定土壤水分zui普遍的方法，也是标准方法。具体为：从野外获取定量的土壤，然后放到105℃的烘箱中，等待烘干。其中烘干的标准为前后两次称重恒定不变。烘干后失去的水分即为土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*，M为烘干前的土壤重量，W为土壤水分的重量，即M与烘干后土壤重量M’的差值。称重法缺点是费时费力（需8小时以上），还需要干燥箱及电源，不适合野外作业。如果采用酒燃烧法，由于需要翻炒多次，为不便，不适合用于细粒土壤和含有有机物的土壤，且容易掉落土粒或燃烧不均匀而带来较大误差，而且需要取土测量，对土壤有破坏性。
② TDR（Time Domain Reflectometry）法
TDR法是上纪80年代发展起来的种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。这种方法在外应用相当普遍，内才刚开始引，当各都相当重视。TDR是个类似于雷达系统的系统，有较强的立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法*的。另外，TDR能同时监测土壤水盐含量，且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的度可见斑。
③ FDR和FD法
因为TDR法设备昂贵，在80年代后期，许多公司(如AquaSPY,Sentek. Delta-T， Decagon)开始用比TDR更为简单的方法来测量土壤的介电常数，FDR和FD法不仅比TDR便宜，而且测量时间更短，在经过定的土壤校准之后，测量度，而且探头的形状不受限制，可以多深度同时测量，数据采集实现较容易。