土壤水分是植物水分的直接來源，植物吸收土壤中的水分、有機質等營養物質，進行生長。同時，土壤水分含量的多少，又決定著植物的生長狀況的好壞。因此，測量土壤水分有著重要的實際意義。目前，國內外有很多土壤水分測定方法。
桿式土壤水溫鹽傳感器可以同時測量不同土壤剖面深度的水分、溫度、鹽分。桿式傳感器的優點是對土壤的擾動少。
該系統通過實時、連續、原位監測土壤水分、溫度、水勢的變化，是土壤水動力學的基礎研究設備。廣泛應用于農田蒸散、作物耗水、森林水文、濕地水文、草原生態、水土流失、環境污染、水循環研究等領域。
系統工作原理及特點
ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統由數據采集器，桿式土壤水分、溫度、鹽分傳感器，土壤水勢傳感器組成。按用戶設定的測量間隔定時、自動測量土壤水分、溫度鹽分和土壤水勢。
該系統通過無線傳輸數據，用戶無需到測點下載數據，只要能上網，可隨時查看系統運行情況、下載最新和歷史數據。
監測傳感器
1、桿式土壤水分、鹽分傳感器
PICO-Profile
PICO-Profile土壤水分廓線監測系統主要傳感器為T3PN44土壤水分傳感器，采用TDR時域反射原理，可連續無損的測定土壤含水量等參數，專為土壤不同層次的長期固定測量而設計。多種安裝方式（水平安裝或垂直安裝）。系統同時還具有更多的應用，如控制灌溉、建立水土平衡模型和檢測不同土壤深度的鹽負荷等。
主要技術參數
1、含水量測量范圍：0%~100%
2、水分測量精度：+/-2%
3、數據重復性：＜0.1%
4、電導率測量范圍：0~>20ds/m
5、測量土壤體積：1dm3
5、校準曲線：標準壤土/沙壤/粘土/有機土/介電常數等
6、通訊：IMP-BUS，SDI12或RS485
7、防水等級：IP62
8、尺寸及測管：210*φ40mm；測管φ44mm，長度最深3m
8、傳感器纜線：2m、5m、10m
9、操作溫度：-15℃~50℃
10、供電：
PR2/4、PR2/6
PR2使用新的傳感技術使得它可以精確測量土壤絕對含水量。廣泛適用于多種類型的土壤。
原理：
儀器發射一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達底部后返回，檢測探頭輸出的電壓，由于土壤介電常數的變化通常取決于土壤的含水量，由輸出電壓和水分的關系則可計算出土壤的含水量。
技術指標：
| 傳感器類型 | PR2/4 PR2/6 |
| 測量值 | 體積含水量m3.m-3（%vol） |
| 測量范圍 | 0-0.4 m3.m-3保證精度 |
| 0-1 m3.m-3全量程 |
| 測量精度 | ±0.04 m3.m-3（0-40℃）針對土壤進行特殊標定 |
| ±0.06 m3.m-3（0-40℃）使用通用的標定曲線 |
| 含鹽量容忍度 | 600ms.m-1（孔隙水電導率） |
| 溫度范圍 | 0-40℃保證精度指標 |
| -20-70℃可操作范圍，IP67防水等級 |
| 響應時間 | 小于1秒 |
| 供電 | 最小：5.5V DC（2米纜線時） |
| 7.5V DC（100米纜線） |
| 最大：15V DC |
| PR2/4耗電<80mA PR2/6耗電<120mA |
| 輸出 | 4（PR2/4）或6（PR2/6)個模擬電壓值.0-1V 對應0-60m3.m-3 |
| 纜線 | 屏蔽9芯線，標配2米纜線，和M12（IP68接頭） |
| 擴展纜線：5米，10米，25米，最長100米 |
| 材料 | 25.4mm聚碳酸脂，不銹鋼 |
| 尺寸 / 重量 | PR2/4：長：750mm 重量：0.6Kg |
| PR2/6：長：1350mm 重量：0.9Kg |
EnviroPro桿式水、溫、EC傳感器
原理：
采用電容原理，每隔10cm測量土壤剖面的水分、溫度和電導率。每個探頭內間隔10cm的傳感器封裝在環氧樹脂中，防水、防腐蝕。系統免維護，運行費用低。土壤水分數據采用土壤電導率補償方法，提高土壤水分數據的測量精度。4層（40cm），8層(80cm)，12層(1.2米),16層（1.6米）可選
特點：
可測量各種土壤類型的土壤水分、溫度、鹽分
測量得到的土壤水分值是經過溫度和電導率補償后的值，更精確。
材料防水，可全部埋入地下
| 參數 | 范圍/規格 | 精度/響應時間 |
| 測量原理 | FD原理 | |
| 供電 | 6-14V DC | |
| 傳感器深度 | EP100C-04：40cm | 10cm一層 |
| EP100C-08：80cm |
| EP100C-12：120cm |
| EP100C-16：160cm |
| 接口 | TLL/RS232 或 SDI 12 | |
| 電池耗電 | | |
| 待機狀態 | 300uA | |
| 測量過程 | 60mA | 1.4S |
| 數據傳輸 | 18mA | 0.4S |
| 土壤水分 | 0-100%體積含水率 | ±1% |
| 土壤溫度 | -10 - 60℃ | ±1℃ |
| 土壤鹽分 | 0-6 ds/m | ±5% |
| 直徑 | 34.5mm | |
| 安裝方法 | 最大孔徑37mm，混合砂漿 | |
| 維護 | 無需 | |
Th3桿式土壤溫度傳感器
同時測量土壤剖面5cm,10cm,20cm,30cm,50cm和100cm6個不同層面的溫度曲線變化。
技術指標：
測量范圍：-50°C...+70°C
精度：±0,1Kat0°C;±0,2Kat±20°C;±0,1Kat±40°C
測量頂端材質：塑膠IP68
l線長度：10m
多種數據顯示方式：數據，表格，圖形。
供電：7.2V可充電電池
2、土壤水勢傳感器
T系列
原理：
負壓法，采用與植物根系從土壤中吸收水分相似的原理，當土壤中的水分減少，水勢降低時，埋置在土壤中的張力計管中的水分會從多孔的陶瓷頭滲出，此時張力計管中形成一定的真空度，通過測量張力計管中的真空度，就可以反映出土壤中水勢的變化。
EQ系列
測量范圍：0到–1500kPa(0到–15巴)
精度：0kPa到-100kPa:±10kPa；-100kPa到-1500kPa:10%
使用條件：除過電導率大于1mS/cm的鹽堿土外，可用于所有土壤
輸入輸出：輸入：5-15V直流電壓,最大23mA,；輸出:100-800mV直流電壓
外殼：不銹鋼，尺寸重量：17cm×4cm×2cm,標準電纜長度：5m,最多可延長至100m,350g
數據采集器
ENVILog：
ENVILog是一款型的數據采集器，它簡單，穩定，可靠，在測量和控制方面能滿足廣泛的需求。同時具備低功耗的優勢，體現在傳感器測量、直接/遠程通訊連接、數據分析、外部設備控制、數據和程序存儲等方面。ENVILog采用金屬外殼屏蔽射頻干擾，具備精密時鐘、數據處理和分析等功能。上位機調試軟件操作簡單，無需專業背景。
特點：
CPU：32位處理器FPU，180MHz
內存：512MBNANDFLASH和32MBSPI串行FLASH
具備快速模擬量測量功能（1000Hz）
24位A/D轉換，8通道高精度模擬測量
支持U盤下載數據
具有4路SDI-12接口，1路RS232，2路RS485
內置4G無線通訊模塊和WIFI模塊
外接電源的范圍：9-30VDC
支持ENVIData云平臺
DT80：
最大掃描速率：25Hz
處理器：采用18位A/D轉換器,精度±0.025%
U盤存儲：兼容USB1.1或USB2.0驅動，每兆約90,000采集數字點
LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個按鍵用于查看通道及數采狀態和功能執行
通訊：RS232、USB、以太網等
采樣間隔：10ms至天，可自定義
輸出值種類：平均值,最大值,最小值,取樣值(Sample),向量值,累計值(Totalize)等
工作溫度范圍-45~70℃
供電電壓：10~30VDC
工作濕度85%（無水汽凝結）
模擬輸入：15個單端通道（10個差分）
脈沖通道：12個
數字I/O口：8個
SDI12口：4個
ENVIdata數據傳輸和管理
ENVIdata服務器軟件運行在用戶的服務器上，為多個用戶提供數據管理服務，同時幫助用戶監控野外測點系統的運行狀態。
我公司ENVIdata系列生態環境監測系統是業內成功獲得ISO9001國際質量體系認證，于2010年獲得ISO9001質量認證書，至今全部通過專家的年度復核，確保系統集成的品質。用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網，就能瀏覽實時和歷史數據。ENVIdata數據云服務平臺已為國內的客戶服務多年，系統穩定、可靠。
歷史數據瀏覽和下載用戶選擇時間段繪制數據變化曲線
支架
兩種支架可供選擇，三角支架（圖一）和十字底座支架（圖二）
建議根據場地條件選擇：
1、三角支架，整體比較大氣、平穩，適合安裝在平整的場地中，整體高度約2.3米；
2、十字底座支架，占地范圍更小，適宜安裝在林地或有坡度的場地中。
圖一 圖二 應用案例
北京師范大學采用我司的ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統是由高精度土壤水分、土壤水勢傳感器及數據采集系統組成的一套完整的自動監測系統，實驗設計6種不同土壤及肥料配比的玻璃土柱，并配備對應的6個對比土柱進行觀察，研究不同化肥在不同灌水情況下的沉降規律以及土壤剖面分布情況。ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統以精準可靠的實驗數據為用戶實驗的完成提供了科學的觀測數據。
安裝調試時期土柱2的土壤水分數據，從圖中可以看出各土壤剖面水分數據基本穩定
安裝調試時期土柱2的土壤溫度數據，從圖中可以看出土壤表層溫度變化與日照時間的變化相當吻合
參考文獻：
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2張丹;區域旱情中長期預報及農業干旱風險綜合評價[D];大連理工大學;2011年
3韓磊;黃土半干旱區主要造林樹種蒸騰耗水及冠層蒸騰模擬研究[D];北京林業大學;2011年
4高鳳月;毛烏素不同類型沙地油蒿種群無性擴散模式的研究[D];內蒙古大學;2011年
5高海林;陰山北麓草原區低緩坡面土壤水循環特征研究[D];內蒙古師范大學;2011年
6高建華;胡振華;土壤水分基礎理論及其應用研究進展[J];亞熱帶水土保持;2011年03期
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