土壤水分是植物水分的直接来源，植物吸收土壤中的水分、有机质等营养物质，进行生长。同时，土壤水分含量的多少，又决定着植物的生长状况的好坏。因此，测量土壤水分有着重要的实际意义。目前，国内外有很多土壤水分测定方法。
杆式土壤水温盐传感器可以同时测量不同土壤剖面深度的水分、温度、盐分。杆式传感器的优点是对土壤的扰动少。
该系统通过实时、连续、原位监测土壤水分、温度、水势的变化，是土壤水动力学的基础研究设备。广泛应用于农田蒸散、作物耗水、森林水文、湿地水文、草原生态、水土流失、环境污染、水循环研究等领域。
系统工作原理及特点
ENVIdata-DT杆式土壤水温盐水势系统由数据采集器，杆式土壤水分、温度、盐分传感器，土壤水势传感器组成。按用户设定的测量间隔定时、自动测量土壤水分、温度盐分和土壤水势。
该系统通过无线传输数据，用户无需到测点下载数据，只要能上网，可随时查看系统运行情况、下载最新和历史数据。
监测传感器
1、杆式土壤水分、盐分传感器
PICO-Profile
PICO-Profile土壤水分廓线监测系统主要传感器为T3PN44土壤水分传感器，采用TDR时域反射原理，可连续无损的测定土壤含水量等参数，专为土壤不同层次的长期固定测量而设计。多种安装方式（水平安装或垂直安装）。系统同时还具有更多的应用，如控制灌溉、建立水土平衡模型和检测不同土壤深度的盐负荷等。
主要技术参数
1、含水量测量范围：0%~100%
2、水分测量精度：+/-2%
3、数据重复性：＜0.1%
4、电导率测量范围：0~>20ds/m
5、测量土壤体积：1dm3
5、校准曲线：标准壤土/沙壤/粘土/有机土/介电常数等
6、通讯：IMP-BUS，SDI12或RS485
7、防水等级：IP62
8、尺寸及测管：210*φ40mm；测管φ44mm，长度最深3m
8、传感器缆线：2m、5m、10m
9、操作温度：-15℃~50℃
10、供电：
PR2/4、PR2/6
PR2使用新的传感技术使得它可以精确测量土壤绝对含水量。广泛适用于多种类型的土壤。
原理：
仪器发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量。
技术指标：
| 传感器类型 | PR2/4 PR2/6 |
| 测量值 | 体积含水量m3.m-3（%vol） |
| 测量范围 | 0-0.4 m3.m-3保证精度 |
| 0-1 m3.m-3全量程 |
| 测量精度 | ±0.04 m3.m-3（0-40℃）针对土壤进行特殊标定 |
| ±0.06 m3.m-3（0-40℃）使用通用的标定曲线 |
| 含盐量容忍度 | 600ms.m-1（孔隙水电导率） |
| 温度范围 | 0-40℃保证精度指标 |
| -20-70℃可操作范围，IP67防水等级 |
| 响应时间 | 小于1秒 |
| 供电 | 最小：5.5V DC（2米缆线时） |
| 7.5V DC（100米缆线） |
| 最大：15V DC |
| PR2/4耗电<80mA PR2/6耗电<120mA |
| 输出 | 4（PR2/4）或6（PR2/6)个模拟电压值.0-1V 对应0-60m3.m-3 |
| 缆线 | 屏蔽9芯线，标配2米缆线，和M12（IP68接头） |
| 扩展缆线：5米，10米，25米，最长100米 |
| 材料 | 25.4mm聚碳酸脂，不锈钢 |
| 尺寸 / 重量 | PR2/4：长：750mm 重量：0.6Kg |
| PR2/6：长：1350mm 重量：0.9Kg |
EnviroPro杆式水、温、EC传感器
原理：
采用电容原理，每隔10cm测量土壤剖面的水分、温度和电导率。每个探头内间隔10cm的传感器封装在环氧树脂中，防水、防腐蚀。系统免维护，运行费用低。土壤水分数据采用土壤电导率补偿方法，提高土壤水分数据的测量精度。4层（40cm），8层(80cm)，12层(1.2米),16层（1.6米）可选
特点：
可测量各种土壤类型的土壤水分、温度、盐分
测量得到的土壤水分值是经过温度和电导率补偿后的值，更精确。
材料防水，可全部埋入地下
| 参数 | 范围/规格 | 精度/响应时间 |
| 测量原理 | FD原理 | |
| 供电 | 6-14V DC | |
| 传感器深度 | EP100C-04：40cm | 10cm一层 |
| EP100C-08：80cm |
| EP100C-12：120cm |
| EP100C-16：160cm |
| 接口 | TLL/RS232 或 SDI 12 | |
| 电池耗电 | | |
| 待机状态 | 300uA | |
| 测量过程 | 60mA | 1.4S |
| 数据传输 | 18mA | 0.4S |
| 土壤水分 | 0-100%体积含水率 | ±1% |
| 土壤温度 | -10 - 60℃ | ±1℃ |
| 土壤盐分 | 0-6 ds/m | ±5% |
| 直径 | 34.5mm | |
| 安装方法 | 最大孔径37mm，混合砂浆 | |
| 维护 | 无需 | |
Th3杆式土壤温度传感器
同时测量土壤剖面5cm,10cm,20cm,30cm,50cm和100cm6个不同层面的温度曲线变化。
技术指标：
测量范围：-50°C...+70°C
精度：±0,1Kat0°C;±0,2Kat±20°C;±0,1Kat±40°C
测量顶端材质：塑胶IP68
l线长度：10m
多种数据显示方式：数据，表格，图形。
供电：7.2V可充电电池
2、土壤水势传感器
T系列
原理：
负压法，采用与植物根系从土壤中吸收水分相似的原理，当土壤中的水分减少，水势降低时，埋置在土壤中的张力计管中的水分会从多孔的陶瓷头渗出，此时张力计管中形成一定的真空度，通过测量张力计管中的真空度，就可以反映出土壤中水势的变化。
EQ系列
测量范围：0到–1500kPa(0到–15巴)
精度：0kPa到-100kPa:±10kPa；-100kPa到-1500kPa:10%
使用条件：除过电导率大于1mS/cm的盐碱土外，可用于所有土壤
输入输出：输入：5-15V直流电压,最大23mA,；输出:100-800mV直流电压
外壳：不锈钢，尺寸重量：17cm×4cm×2cm,标准电缆长度：5m,最多可延长至100m,350g
数据采集器
ENVILog：
ENVILog是一款型的数据采集器，它简单，稳定，可靠，在测量和控制方面能满足广泛的需求。同时具备低功耗的优势，体现在传感器测量、直接/远程通讯连接、数据分析、外部设备控制、数据和程序存储等方面。ENVILog采用金属外壳屏蔽射频干扰，具备精密时钟、数据处理和分析等功能。上位机调试软件操作简单，无需专业背景。
特点：
CPU：32位处理器FPU，180MHz
内存：512MBNANDFLASH和32MBSPI串行FLASH
具备快速模拟量测量功能（1000Hz）
24位A/D转换，8通道高精度模拟测量
支持U盘下载数据
具有4路SDI-12接口，1路RS232，2路RS485
内置4G无线通讯模块和WIFI模块
外接电源的范围：9-30VDC
支持ENVIData云平台
DT80：
最大扫描速率：25Hz
处理器：采用18位A/D转换器,精度±0.025%
U盘存储：兼容USB1.1或USB2.0驱动，每兆约90,000采集数字点
LCD液晶显示，2线16字母的LCD液晶显示和6个按键用于查看通道及数采状态和功能执行
通讯：RS232、USB、以太网等
采样间隔：10ms至天，可自定义
输出值种类：平均值,最大值,最小值,取样值(Sample),向量值,累计值(Totalize)等
工作温度范围-45~70℃
供电电压：10~30VDC
工作湿度85%（无水汽凝结）
模拟输入：15个单端通道（10个差分）
脉冲通道：12个
数字I/O口：8个
SDI12口：4个
ENVIdata数据传输和管理
ENVIdata服务器软件运行在用户的服务器上，为多个用户提供数据管理服务，同时帮助用户监控野外测点系统的运行状态。
我公司ENVIdata系列生态环境监测系统是业内成功获得ISO9001国际质量体系认证，于2010年获得ISO9001质量认证书，至今全部通过专家的年度复核，确保系统集成的品质。用户采用用户名和密码登陆，只要能上网，就能浏览实时和历史数据。ENVIdata数据云服务平台已为国内的客户服务多年，系统稳定、可靠。
历史数据浏览和下载用户选择时间段绘制数据变化曲线
支架
两种支架可供选择，三角支架（图一）和十字底座支架（图二）
建议根据场地条件选择：
1、三角支架，整体比较大气、平稳，适合安装在平整的场地中，整体高度约2.3米；
2、十字底座支架，占地范围更小，适宜安装在林地或有坡度的场地中。
图一 图二 应用案例
北京师范大学采用我司的ENVIdata-DT杆式土壤水温盐水势系统是由高精度土壤水分、土壤水势传感器及数据采集系统组成的一套完整的自动监测系统，实验设计6种不同土壤及肥料配比的玻璃土柱，并配备对应的6个对比土柱进行观察，研究不同化肥在不同灌水情况下的沉降规律以及土壤剖面分布情况。ENVIdata-DT杆式土壤水温盐水势系统以精准可靠的实验数据为用户实验的完成提供了科学的观测数据。
安装调试时期土柱2的土壤水分数据，从图中可以看出各土壤剖面水分数据基本稳定
安装调试时期土柱2的土壤温度数据，从图中可以看出土壤表层温度变化与日照时间的变化相当吻合
参考文献：
1杨素苗;灌溉方式对红富士苹果根系水分生理特性影响的研究[D];河北农业大学;2011年
2张丹;区域旱情中长期预报及农业干旱风险综合评价[D];大连理工大学;2011年
3韩磊;黄土半干旱区主要造林树种蒸腾耗水及冠层蒸腾模拟研究[D];北京林业大学;2011年
4高凤月;毛乌素不同类型沙地油蒿种群无性扩散模式的研究[D];内蒙古大学;2011年
5高海林;阴山北麓草原区低缓坡面土壤水循环特征研究[D];内蒙古师范大学;2011年
6高建华;胡振华;土壤水分基础理论及其应用研究进展[J];亚热带水土保持;2011年03期
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