土壤中水分检测方案(水质五参数)

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用途 　　土壤水是植物吸收水分的主要来源（水培植物除外），土壤水分含量的状态和变化，是植物的生长状况好坏的主要决定因素，由此影响到人类的食品安全和生态环境。因而，地球上的土壤和水是人类乃至所有生命生存的基础，通过土壤水分传感器测量土壤中的含水量，目前广为人知的主要有以下用途： 　　原理 　　目前，国内外有很多种土壤水分测定方法，进而有不同的土壤水分传感器。比如：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。 　　TDR（TimeDomainReflectometry）法水分传感器 　　TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。这种方法在国外应用相当普遍，国内才刚开始引进，各部门都相当重视。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法无法比拟的。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。这种测定方法的精确度可见一斑。 　　FDR和FD法水分传感器 　　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，在经过特定的土壤校准之后，测量精度高，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。 　　应用问题 　　相对于落后的生产应用现实，科学研究中的土壤水分研究可谓历史悠久，而且主要的检测技术往往是由科学家们从研究角度发明的。他们一直以提高精度为主要目标，执着地关注土壤微观特性对含水量的影响。然而现实生活中对土壤含水量的要求却是大相径庭： 　　水分数据尽可能与土壤特征无关 　　这样，产生的经验知识便于比较、传播和推广。目前所有的技术都是计算体积或重量含水量，由于缺乏现场实时获得田间持水量的技术，所以很难获得真正准确的相对含水量数据，导致土壤含水量测量无法直接用于对农业生产的指导。 　　大数据量和历史数据的长期获取 　　科学实验研究一味追求检测数据的单点精度，但在对实际生产的指导方面意义不大，原因是目标土壤体积的尺度相对于测试点来说大很多，而水分在土壤中也绝不是高度均匀的。只有获得输出稳定、历史数据可比较性强、足够大体积平均的数据才是可用的。 　　安装方便，操作简单，便于现场部署 　　在安装和校准仪器设备方面，科学研究所需要的精度和操作规程在实际生产操作过程中是无法保证的，导致相关设备应用到生产上无法保证得到可用可靠的数据。提供简单方便免现场校准设备是这类现场安装设备必须具备的特点。 　　有效消除实际应用过程中环境的影响 　　在传感设备的运行过程中，很多因素对测量精度和可靠性影响较大，例如：户外温度变化对电池能量转换效能的影响，最终影响设备输出可靠性；土壤温度和盐分变化对水分测量精度的影响；由于田间农业设备作业等因素引发的土壤震动对测量可靠性的影响；安装方式导致的土壤扰动对测量精度的影响；目标土壤有变化（耕作等），但是由于传感器未移动并且周边土壤未变化，导致目标被测土壤和实际测量土壤产生差别引起的误差；传感器件长期和土壤接触产生的相互作用对精度的影响。 用途　　土壤水是植物吸收水分的主要来源（水培植物除外），土壤水分含量的状态和变化，是植物的生长状况好坏的主要决定因素，由此影响到人类的食品安全和生态环境。因而，地球上的土壤和水是人类乃至所有生命生存的基础，通过土壤水分传感器测量土壤中的含水量，目前广为人知的主要有以下用途：　　原理　　目前，国内外有很多种土壤水分测定方法，进而有不同的土壤水分传感器。比如：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。　　TDR（TimeDomainReflectometry）法水分传感器　　TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。这种方法在国外应用相当普遍，国内才刚开始引进，各部门都相当重视。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法无法比拟的。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。这种测定方法的精确度可见一斑。　　FDR和FD法水分传感器　　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，在经过特定的土壤校准之后，测量精度高，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。　　应用问题　　相对于落后的生产应用现实，科学研究中的土壤水分研究可谓历史悠久，而且主要的检测技术往往是由科学家们从研究角度发明的。他们一直以提高精度为主要目标，执着地关注土壤微观特性对含水量的影响。然而现实生活中对土壤含水量的要求却是大相径庭：　　水分数据尽可能与土壤特征无关　　这样，产生的经验知识便于比较、传播和推广。目前所有的技术都是计算体积或重量含水量，由于缺乏现场实时获得田间持水量的技术，所以很难获得真正准确的相对含水量数据，导致土壤含水量测量无法直接用于对农业生产的指导。　　大数据量和历史数据的长期获取　　科学实验研究一味追求检测数据的单点精度，但在对实际生产的指导方面意义不大，原因是目标土壤体积的尺度相对于测试点来说大很多，而水分在土壤中也绝不是高度均匀的。只有获得输出稳定、历史数据可比较性强、足够大体积平均的数据才是可用的。　　安装方便，操作简单，便于现场部署　　在安装和校准仪器设备方面，科学研究所需要的精度和操作规程在实际生产操作过程中是无法保证的，导致相关设备应用到生产上无法保证得到可用可靠的数据。提供简单方便免现场校准设备是这类现场安装设备必须具备的特点。　　有效消除实际应用过程中环境的影响　　在传感设备的运行过程中，很多因素对测量精度和可靠性影响较大，例如：户外温度变化对电池能量转换效能的影响，最终影响设备输出可靠性；土壤温度和盐分变化对水分测量精度的影响；由于田间农业设备作业等因素引发的土壤震动对测量可靠性的影响；安装方式导致的土壤扰动对测量精度的影响；目标土壤有变化（耕作等），但是由于传感器未移动并且周边土壤未变化，导致目标被测土壤和实际测量土壤产生差别引起的误差；传感器件长期和土壤接触产生的相互作用对精度的影响。