定義/土壤傳感器
土壤傳感器，是監(jiān)測土壤墑情的總稱,，可分為：土壤水分傳感器,、土壤水分儀、土壤濕度計,、土壤墑情儀,、土壤墑情傳感器、土壤溫度傳感器,、土壤鹽分傳感器,。土壤含水量有重量含水量和體積含水量（容積含水量）兩種表示方法。重量含水量通過取土烘干法測量得到,，通過土壤水分傳感器測量得到的含水量均為體積含水量,。即，土壤水分傳感器就是測量單位土壤總?cè)莘e中水分所占比例的儀器,。些土壤水分傳感器能同時測量土壤的水分含量,、土壤溫度及土壤中總鹽分含量三個參數(shù)。
土壤傳感器
療用的心電圖采用傳感器來檢測患者的身體狀況,，在人們的日常生活中早已屢見不鮮,，而探測土壤狀況的傳感器成為現(xiàn)代農(nóng)民在農(nóng)作物中的個重要具，這域中出現(xiàn)了更多令人欣喜的展,。
土壤傳感器的好處是顯而易見的,，因電阻或?qū)щ娐实牟煌軌蚯逦胤从惩寥浪趾屯寥李w粒組成的信息,，而且還對密度,、酸堿度、營養(yǎng)物質(zhì)的積累和溫度等得出直觀的結(jié)論,。通過農(nóng)場中的網(wǎng)絡(luò)建設(shè),，土壤傳感器采集的實(shí)時參數(shù)傳輸?shù)诫娔X主機(jī)，與機(jī)械上安裝的系統(tǒng)配合,，實(shí)現(xiàn)化肥和農(nóng)藥的自動控制噴灑,。家普遍認(rèn)為，土壤傳感器系統(tǒng)在可預(yù)見的未來將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的大助力,。“從上講,，這或許也可以通過遙測等方法得到解決，但如衛(wèi)星,、無人直升機(jī)等所需成本更,，且很難做到隨時監(jiān)測。更重要的是土壤傳感器埋在地下,，處于靜止?fàn)顟B(tài),，較為穩(wěn)定，可以滿足較的數(shù)據(jù)傳輸要求,。這些優(yōu)勢都是遙測所不具備的,。”德萊布尼茲大學(xué)農(nóng)業(yè)程研究所博士羅賓·吉布斯表示。
實(shí)時監(jiān)測土壤水分（土壤濕度）
1.土壤濕度的定義
土壤濕度(soil humidity)即土壤含水量,是表示定深度土層的土壤干濕程度的物理量,。土壤濕度的低受農(nóng)田水分平衡各個分量的制約,。
2.土壤濕度對農(nóng)作物的影響
1) 直接影響
水分過或過低，便抑制直到停止呼吸,、光合作用,、生長等生命活動。
土壤濕度決定農(nóng)作物的水分供應(yīng)狀況,，直接影響作物根系的生長,。只有土壤水分適宜，根系吸水和葉片蒸騰才能達(dá)到平衡狀態(tài),。
土壤濕度過低,，形成土壤干旱，光合作用不能正常行,，降低作物的產(chǎn)量和,；嚴(yán)重缺水導(dǎo)致作物凋萎和死亡。
土壤濕度過,，惡化土壤通氣性,，影響土壤微生物的活動，使作物根系的呼吸,、生長等生命活動受到阻礙,。根系缺氧、窒息,、zui后死亡,。
土壤水分的多少影響土壤溫度的低。
例子：豆類作物,、馬鈴薯等的合適土壤含水量相當(dāng)于田間持水量的70%～80%,，禾谷類作物為60%～70%。土壤含水量低于zui適值時,，光合作用降低,。各種作物光合作用開始降低時的土壤含水量（占田間持水量之百分?jǐn)?shù)）分別為：水稻57%，大豆45%，大麥41%,，花生32%,。
2) 間接影響
A. 植物的倒伏、病害
土壤濕度過影響作物地上分的正常生長,，成徒長,、倒伏、各種病害滋生,。
B.植物根系的深度
潮濕土壤中作物根系不發(fā)達(dá),，生長緩慢，分布于淺層,。土壤干燥,，作物根系下扎，伸展致深層,。
C. 對作物的影響
水分對作物有較大的影響,。夏季溫、少雨,，糧食作物籽粒中蛋白質(zhì)的含量,；低溫、多雨有利于籽粒中淀粉的形成,。有業(yè)學(xué)者在研究了界小麥的化學(xué)成分之后出,，各干旱地區(qū)的小麥籽粒通常蛋白質(zhì)含量或者很。有資料表明,，在灌溉條件下,，小麥的產(chǎn)量顯著增加，籽粒中的淀粉含量提,；但是蛋白質(zhì)含量卻有所降低,。要想既增加糧食產(chǎn)量，又不降低其蛋白質(zhì)含量,，在灌溉條件下增施氮肥,。
D. 影響田間耕作措施和播種質(zhì)量，收獲質(zhì)量,。
比如在土壤干燥結(jié)塊的狀態(tài)下使用機(jī)械收獲馬鈴薯,，將導(dǎo)致馬鈴薯和土塊相碰撞，使馬鈴薯損傷,。
1.作物的需水量
作物的需水量通常用蒸騰系數(shù)表示,。蒸騰系數(shù)是作物每形成克干物質(zhì)所消耗的水分的克數(shù)。作物的蒸騰系數(shù)不是固定不變的,。同作物不同品種的需水量不樣,，同品種在不同條件下種植,，需水量也各異。影響作物需水量的因素很多,。*是氣象條件,。大氣干燥、氣溫,、風(fēng)速大,，蒸騰作用強(qiáng),，作物需水量多,；反之則需水量少。二是土壤條件,。土壤肥沃或經(jīng)施肥后,，作物生長良好，干物質(zhì)積累多,，而水分蒸騰并不相應(yīng)增加,，因此需水量要比在瘠薄地上少些。有關(guān)研究證明,，土壤中缺乏何種元素都會使需水量增加,，尤以缺磷和缺氮時需水zui多，缺鉀,、硫,、鎂次之，缺鈣的影響zui小,。
2.需水臨界期
作物的生中對水分的需要量大體上是生育前期和后期需水較少,，中期因生長旺盛，需水較多,。作物生中對水分zui敏感的時期,，稱需水臨界期。在臨界期內(nèi),，若水分不足,，對作物生長發(fā)育和zui終產(chǎn)量影響zui大。例如,，小麥的需水臨界期是孕穗至抽穗期,。在此時期內(nèi)，植株體內(nèi)代謝旺盛,，細(xì)胞液濃度低,，吸水能力小，抗旱能力弱,。如果缺水,，幼穗分化、授粉、受,、胚胎發(fā)育都受阻礙,，zui后成減產(chǎn)。在作物實(shí)踐中,，確定作物的灌水時期和灌水?dāng)?shù)量,，除了要考慮需水臨界期這個因素外，還應(yīng)注意當(dāng)?shù)亟邓嗌俸屯寥缐勄楹脡摹?/span>
3.土壤水分的表示方法
農(nóng)業(yè)氣象上土壤濕度常采用下列方法與單位表示
① 重量百分?jǐn)?shù)
即土壤水的重量占其干土重的百分?jǐn)?shù)(%),。此法應(yīng)用普遍,，但土壤類型不同，相同的土壤濕度其土壤水分的有效性不同,，不便于在不同土壤間行,。
② 體積百分?jǐn)?shù)
體積含水率是土壤中水分占有的體積和土壤總體積的比值。體積含水率與重量含水率兩者之間可以換算,。大多數(shù)土壤水分傳感器測量得到的數(shù)值都是體積百分?jǐn)?shù)含水量,。
③ 田間持水量百分?jǐn)?shù)
即土壤濕度占該類土壤田間持水量的百分?jǐn)?shù)(%)。利于在不同土壤間行,，但不能給出具體水量的概念,。
④ 土壤水分貯存量
深度的土層中含水的數(shù)量，通常以毫米為單位,，便于與降水量,、蒸發(fā)量。土壤水分貯存量W（毫米）的計算公式為:W=0.1·h·d·w,。式中h是土層厚度,，d為土壤容重（克/厘米3）,0.1是單位換算系數(shù)，w為土壤濕度（重量百分?jǐn)?shù)）,。
⑤ 土壤水勢或水分勢
土壤水勢或水分勢是用能量表示的土壤水分含量,。其單位為大氣壓或焦/克。為了方便使用,，可取數(shù)值的普通對數(shù),，縮寫符號為pF，稱為土壤水的pF值,。
6.土壤濕度的測定方法
內(nèi)外有很多土壤水分測定方法,。具體方法列舉如下：稱重法，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,。
① 烘干法
烘干法是測定土壤水分zui普遍的方法,，也是標(biāo)準(zhǔn)方法。具體為：從野外獲取定量的土壤,，然后放到105℃的烘箱中,，等待烘干。其中烘干的標(biāo)準(zhǔn)為前后兩次稱重恒定不變,。烘干后失去的水分即為土壤的水分含量,。計算公式為土壤含水量=W/M*,，M為烘干前的土壤重量,，W為土壤水分的重量，即M與烘干后土壤重量M’的差值,。稱重法缺點(diǎn)是費(fèi)時費(fèi)力（需8小時以上）,，還需要干燥箱及電源，不適合野外作業(yè),。如果采用酒燃燒法,，由于需要翻炒多次，為不便,，不適合用于細(xì)粒土壤和含有有機(jī)物的土壤,，且容易掉落土粒或燃燒不均勻而帶來較大誤差,，而且需要取土測量,，對土壤有破壞性。
② TDR（Time Domain Reflectometry）法
TDR法是上紀(jì)80年代發(fā)展起來的種土壤水分測定方法,，中文為時域反射儀,。這種方法在外應(yīng)用相當(dāng)普遍，內(nèi)才剛開始引,，當(dāng)各都相當(dāng)重視,。TDR是個類似于雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)，有較強(qiáng)的立性,，其結(jié)果與土壤類型,、密度、溫度基本無關(guān),。而且還有很重要的點(diǎn)就是,，TDR能在結(jié)冰下測定土壤水分,，這是其他方法*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斑,。
③ FDR和FD法
因?yàn)門DR法設(shè)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)過定的土壤校準(zhǔn)之后,，測量度，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(shí)現(xiàn)較容易。
