土壤水分傳感器在農(nóng)業(yè)土地灌溉中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)灌溉主要是指農(nóng)耕農(nóng)業(yè)區(qū)的灌溉作業(yè)。農(nóng)業(yè)灌溉可分為傳統(tǒng)地面灌溉、普通噴灌和微灌。傳統(tǒng)的地表水灌溉包括邊灌、溝灌、淹灌和泛灌，但這種灌溉由于耗水量大、用水量低，往往是一種不合理的農(nóng)業(yè)灌溉。此外，普通噴灌技術(shù)是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為普遍的灌溉方式。然而，普通噴灌技術(shù)的用水效率并不高。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)微灌技術(shù)包括微噴灌、滴灌、滲灌等，這些灌溉技術(shù)與傳統(tǒng)的灌溉方式相比，一般具有較好的節(jié)水效果和較高的水分利用率。

無(wú)論是傳統(tǒng)灌溉、普通灌溉還是微灌，我們都無(wú)法憑肉眼判斷土地的濕度是否達(dá)到農(nóng)作物所需的濕度。這時(shí)，我們就需要土壤濕度傳感器來(lái)幫助我們監(jiān)測(cè)土壤的濕度，以保證灌溉后土壤達(dá)到植物生長(zhǎng)濕度。

土壤濕度傳感器就是監(jiān)測(cè)土壤濕度的傳感器，又可以稱之為：土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器、土壤含水量傳感器。主要用來(lái)測(cè)量土壤容積含水量，應(yīng)用于土壤墑情監(jiān)測(cè)及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護(hù)。將傳感器的探針埋到需要濕度監(jiān)測(cè)的深度，用來(lái)監(jiān)測(cè)土壤的濕度。通過(guò)測(cè)量土壤的介電常數(shù)，測(cè)量出土壤水分的體積百分比，并實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控平臺(tái)， “濕度過(guò)高”則停止灌溉;“濕度過(guò)低”則可以通過(guò)光電隔離、繼電器控制接在水源的電磁閥繼續(xù)灌溉。監(jiān)控平臺(tái)還具有報(bào)警功能，可設(shè)置濕度上下限值，當(dāng)濕度過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，可以通過(guò)平臺(tái)界面告警、短信告警、聲光告警等方式及時(shí)報(bào)警通知到大家。平臺(tái)除可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況外，還可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，也可下載、打印數(shù)據(jù)，方便科學(xué)研究使用。

目前常用到的土壤濕度傳感器有FDR型和TDR型，即頻域型和時(shí)域型。

TDR法是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種土壤水分測(cè)定方法，中文為時(shí)域反射儀。這種方法在國(guó)外應(yīng)用相當(dāng)普遍，國(guó)內(nèi)才剛開(kāi)始引進(jìn)，各部門都相當(dāng)重視。TDR是一個(gè)類似于雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)，有較強(qiáng)的獨(dú)立性，其結(jié)果與土壤類型、密度、溫度基本無(wú)關(guān)。而且還有很重要的一點(diǎn)就是，TDR能在結(jié)冰下測(cè)定土壤水分，這是其他方法的。另外，TDR能同時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水鹽含量，且前后兩次測(cè)量的結(jié)果幾乎沒(méi)有差別。這種測(cè)定方法的度可見(jiàn)一斑。

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(kāi)始用比TDR更為簡(jiǎn)單的方法來(lái)測(cè)量土壤的介電常數(shù)——FDR型（頻域型），它利用電磁脈沖原理、根據(jù)電磁波在介質(zhì)中的傳播頻率來(lái)測(cè)量土壤的表觀介電常數(shù)(ε)，從而得到土壤容積含水量(θv)，F(xiàn)DR不僅比TDR便宜，而且測(cè)量時(shí)間更短，在經(jīng)過(guò)特定的土壤校準(zhǔn)之后，測(cè)量精度高，而且探頭的形狀不受限制，可以多深度同時(shí)測(cè)量，數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)更加容易。FDR具有簡(jiǎn)便安全、快速準(zhǔn)確、定點(diǎn)連續(xù)、自動(dòng)化、寬量程、少標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種值得推薦的土壤水分測(cè)定儀器。

市場(chǎng)上大多數(shù)土壤水分傳感器采用FDR法測(cè)定土壤水分，通過(guò)測(cè)量土壤的介電常數(shù)，測(cè)量出土壤水分的體積百分比，符合目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的土壤水分測(cè)量方法，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真實(shí)水分含量。適用于土壤墑情監(jiān)測(cè)、科學(xué)試驗(yàn)、節(jié)水灌溉、溫室大棚、草地牧場(chǎng)、土壤速測(cè)、植物培 養(yǎng)、溫室控制、精細(xì)農(nóng)業(yè)等，同時(shí)在水利、氣象及各種顆粒物含水量的測(cè)量。