土壤水分平衡

方程是水文学的基础方程，通常是研究土壤水分动态的基石，研究水文过程与生态过程相互作用的桥梁，以及大尺度陆地表面与大气过程的关键。土壤水分动态主要取决于土壤水分平衡的输入和输出项，即降雨入渗、蒸散发和泄流。土壤水分动态模拟的复杂程度主要取决于对各生态水文过程和多个土壤层进行描述的详细程度。根区土壤水分含量是水文循环*的组成部分，也是陆地生态系统健康运行的关键。土壤含水量随时间的变化，由来自降雨和融雪的水分输入、通过土壤蒸发植物蒸腾和深层渗漏补给地下水的水分损失过程来平衡。一般来讲，土壤水分含量是植物水分可得性的时间条件，可提供水分供给与水分需求相对状态的整体评价。通过土壤水分收支和表面能量平衡的结合，农学家、农业气象学家、水文气象学家和生态水文学家已经发展了大量模型用于计算土壤水分含量和蒸散量。根据土壤水分平衡中气候、土壤、植被和地下水过程定量化描述的详细程度，对土壤水分模型进行了简单分类。降雨与蒸散发等气象因素的不确定性，决定了土壤水分含量变化的随机性。基于土壤水分平衡的土壤水分动态随机模拟，现有的大量模型多将降雨和蒸散发作为随机因素，特别是以降雨为随机因素的模型居多。这些研究可以分为两类：一类是将降雨作为随机因素纳入到根区土壤水分平衡方程，而蒸散发被视为确定性变量；另一类是在降雨波动不强烈，而其他气候因素随机性显著的地区，可能将降雨视为确定性变量，而蒸散发视为随机因素。

基于TDR原理的土壤水分仪原理

基于介电法原理的土壤水分测量主要有时域反射测量法、频域反射测量法。与TDR相比，FDR在电极几何形状设计和工作频率选取上有更大的自由度，校准和自动连续监测更容易，测量精度较高，因此采用FDR原理的土壤水分传感器更适合实际生产的需求。FDR是根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数ε，从而得到土壤容积含水量θV。FDR探针等效为一个电容器，其间的土壤充当电介质，电容器和振荡器组成一个调谐电路。高频振荡电路产生几十至几百兆赫的正弦信号，通过同轴电缆传输线传送到探头，根据扫频电路检测共振频率。

基于TDR原理的土壤水分仪的应用

生长介质，如位于箱体，花盆和生长袋中的泥炭基质，椰纤维,树皮基质等，矿物基质 (如岩棉)；适合室内绿化用；室外矿物土。例如：农业区域灌溉控制、葡萄种植和啤酒花栽培；开阔地蔬菜、芦笋、草莓和樱桃等水果；干旱胁迫实验等。

产品描述

MST3000+手持水分速测仪适于土壤温湿度传感器SMT 100传感器快速精确读数。操作异常简单: 按一按键, 测量值立即显示在LCD显示屏上。自动关机功能避免无意识的电池耗电。MST 3000+可以用于所有土壤和基质的直接独立测量。但使用该测量方法时，很重要一点要考虑到传感器相同的测量值只能在相同的环境条件下测得 (土壤密度, 插入深度) 。因此强烈推荐多次测量并对结果取均值。MST3000+仅仅用作安装的传感器的显示设备，无需经常读数和归档 (例如：灌溉初步测量)。

含水率与体积质量的关系

在脱水过程中，随着离心机转速和吸力的增加，土壤含水率显著降低，土壤发生收缩变化，然而土壤容积的变化可以通过其变化速率描述，故土壤含水率和体积质量之间的关系可以通过土壤收缩特征曲线表示，即比容积含水率曲线，4种供试土壤的收缩特征曲线均基本呈现“S”型，随着土壤含水率的增加，比容积呈现递增趋势），但在不同阶段其增加速率不同，故可采用三直线模型分别对3个阶段进行拟合。研究中，土壤收缩特性明显受离心力影响，可将土壤收缩的3个阶段划分为超正常段、结构段和伪饱和段；在不同的收缩阶段，土壤收缩特征值通常亦不相同。土壤收缩特征值即为比容积－含水率曲线上任意一点的斜率，可用来判断土壤容积变化与水容积变化的比例。在正常段中，p≈1；在外力作用下，即在超正常段中，p>1，表示土壤容积随含水率的变化发生显著变化；结构段与正常段/超正常段相连接，p<1；当土壤含水率接近饱和含水率时的土壤收缩段为伪饱和段，此阶段内比容积随含水率的变化趋于平缓。可见超正常段、结构段和伪饱和段内的p呈逐渐减小趋势。