新型自動土壤水分傳感器與傳統FDR法傳感器性能對比分析

陳亞軍，安學武，楊玉輝

（1內蒙古自治區大氣探測技術保障中心，呼和浩特 010051；2內蒙古興安盟氣象局，內蒙古烏蘭浩特 137400）

0 引言

土壤水分是土壤成分之一，土壤水分的大小直接影響土壤中氣體的含量及運動、固體結構，制約著土壤中養分的溶解、轉移和吸收及土壤微生物的活動，土壤水分狀況的測定對農業生產實時服務和理論研究都具有重要意義[1-2]。同時，土壤水監測及研究對荒漠生態系統具有重要意義，是半干旱地區植被健康生長的關鍵制約因子[3-4]。

多年來，應用物理介電特性的自動土壤水分傳感器獲得較廣泛的應用[5]，時域反射法[6]、頻域反射法(Frequency Domain Reflectometry,FDR)[7]自動土壤水分傳感器測量土壤水分具有較高的精度[8]，但仍受土壤類型[9]、顆粒大小、容重、有機質、鹽分及溫度等嚴重影響[10-11]，一定條件下，這些干擾因素甚至會給土壤水分測定帶來毀滅性后果。

頻域反射法(Frequency Domain Reflectometry,FDR)自動土壤水分傳感器利用電磁脈沖在不同介質中傳播時振蕩頻率變化來測定土壤水分[12]。其利用土壤中水分改變時，土壤的介電常數發生變化的基本原理實現土壤水分的測量[13-14]。FDR法（頻域反射法）傳感器利用一對銅環組成的電容作為敏感元件，利用一個固定電感元件與傳感器電容形成高頻LC震蕩電路，通過測量震蕩電路頻率(100～130 MHz)的變化計算土壤水分值。這一方法的優點是電路簡單，缺點是引入的電感及分布式電容造成的傳感器個體差異性無法避免、高頻信號更容易受到干擾、受環境溫度影響過大且不可控、使用中需要標定的參數過多（7個）等弊端。……