张力计土壤水分检测仪

一、原理与特点

土壤湿度计是测定土壤水分的一种仪器。众所周知，土壤水分受土壤孔隙的毛管引力和土粒的分子引力的作用，使土壤孔隙中的水分处于负压（吸力）状态，土壤吸力愈大，土壤孔隙中的水分愈少，土壤含水量也就愈低；反之，土壤吸力愈小，土壤孔隙中的水分愈多，则土壤含水量愈高。所以土壤湿度计指示的数据就能大致反应出土壤的含水量状况，负压试土壤湿度计（也称张力计）就是测定这种土壤吸力（或称土壤基质势）的仪器。

负压式土壤湿度计由陶土头、腔体、集气室、计量指标器等部件组成。陶土头是仪器的感应部件，具有许多微小的孔隙，陶土头被水浸润后，在孔隙中形成一层水膜。当陶土头中的孔隙全部充水后，孔隙中水就具有张力，这种张力能保证水在一定压力下通过陶土头，但阻止空气通过。当充满水且密封的土壤湿度计插入水分不饱和的土壤时，水膜就与土壤水连接起来，产生水力上的联系。土壤系统的水势不相等时，水便由水势高处通过陶土头向水势低处流动，直至两个的系统的水势平衡为止。当忽略了重力势、温度势、溶质势后，系统的水势即为压力势和基质势之和，土壤的压力势（以大气压力参考）为零，仪器里无基质，基质势为零，土壤水的基质势便可由仪器所示的压力（差）来量度。非饱和土壤水的基质势抵于仪器里的压力势，土壤就透过陶土头向仪器吸水，直到平衡为止。因为仪器是密封的，仪器中就产生真空度或吸力（抵于大气参照压力的压力）。这样仪器内的负压便计量器或传感器测行，这就是土壤的吸力。土壤水吸力与土壤水基质势在数值上是相等的，只是符号相反，在非饱和土壤中，基地势为负值，吸力为正值，张力计较多地用于非饱和土壤上，其基质势为负值，矿张力计又称负压计。

土壤水吸力是土壤水势的强度指标和土壤水的流动，对植物的有效性有密切的关系。与土壤含水率的含义不同，它是在土壤水势的强弱上面不是在多寡上反映土壤的干湿程度。一般来说，土壤吸力愈大含水量愈小；土壤吸力愈小含水量愈多。所以土壤湿度计指标的资料也能大致反映出土壤的含水量状况。

仪器具有结构简单，灵敏度高，使用方便等优点，可以定点定位连续测定土壤水分的运行，及时反映土壤水分的纵横变化。为灌溉、排水、作物生长提供必要的科学根据。

二、结构与指标

负压计由陶土头、腔体、集气室、计量指示器等部件组成。

用真空表作计量指示装置的称为真空表型负压计

真空表型负压计（真空表的为2.5级）：

测量范围：0—85Kpa；

：2.5Kpa；

灵敏度：仪器的灵敏度决定于负压表的代换容量（单位水量变化引起负压值的变化）和陶土头的透水速度。仪器的灵敏度直接影响着测定的平衡时间，当然平衡时间还取决于仪器的除气程度，土壤的湿度状况及土壤脱吸水分的过程等因素。

仪器按入土深度分为三种，30cm，50 cm，70 cm。如使用单位需要特定的长度可与我公司联系定制。

三、使用方法

仪器安装：出厂前仪器已安装好，可以直接使用。

如果出厂时没有安装好时，则仪器必须先除气：步骤如下：

1、将自来水煮沸20分钟后，放置冷却备用。

2、开启集气管的盖子，并将仪器倾斜，用塑料瓶徐徐注入经煮沸后冷却的无气水，直到加满为止，仪器直立10—20分钟（不要加盖子），让水把陶土管湿润，并见水从陶土头表面滴出。

3、再将仪器注满无气水，用干布或吸水性能好的纸从陶土头表面吸水（或在注水中处塞入一个插有注射针头的橡皮器，用注射器进行抽气，抽气时注意针尖必需穿过橡皮塞并伸入仪器内部。同时用左手顶住橡皮塞，不让其松动漏气）。此时，可以看到真空表的指针，指向40 Kpa左右，并有气泡从真空表内逸出，逐渐聚集在集气管中。缓缓拔去塞子，让真空表指针缓慢退回零位。继续将仪器注满无气水，仍用上述方法进行抽气。这样重复3-4次，真空表内的空气即可除去大部份。

4、将仪器注满无气水，加上塞子，加以密封，并将仪器直立，让陶土管在空气中蒸发，约二小时后，即可见真空表的指针指向40 Kpa或更高。此时从陶土管真空表塑料管及集气管中会有埋藏的气泡逸出，同时，轻轻将仪器上下倒置，使气泡集中到集气管中。

5、将陶土管浸入无气水中，此时，可见真空表指针回零，打开盖子，重新注满无气水，加上盖子，再让陶土管在空气中蒸发。此时，真空表的指针可升至50 Kpa或更高。同时轻轻将仪器上下倒置，收集逸出的空气。

6、按以上步骤进行2-3次，每进行之后真空表的指针可升得更高，直到指针达到80 Kpa时将陶土管浸入无气水中，真空指针转动回零。打开盖子，注满水，盖子盖紧，将陶土管浸在无气水中备用。

零位校正：仪器密封后，真空表至测点（陶土头中部）间存在一个静水压力值，如作测量，此静水压力差应予以消除，这就需要进行零位校正。

校正方法：仪器灌水后即在空气中蒸发，使负压升至20 Kpa左右时，将陶土管的一半浸入水中，静后真空表指针缓缓回零，直到不动。此时的读数即为仪器的零位校正值。测量值减去零位校正值就是测点的土壤吸力。

现场安装：在需要测量土壤吸力的地方，以一直径相当于陶土管的钻孔器开孔到待测的深度（以陶土头中心计算），倒入少许泥浆，垂直插入仪器，使陶土管与土壤紧密接触，然后将周围填土捣实（切勿踩实），以免雨水沿管壁周围松土下渗到测点，致使测量不准。

数据采集：仪器安装好24小时之后，便可进行数据采集。土壤水吸力受温度、容重等影响，应注意不要踩实仪器周围的土壤，尽量在温度变化小的时间采集（在清晨）以避免测点和仪器因温度不同而造成的误差。如对数据怀疑，可轻轻叩打具空表，以消除可能产生的摩擦力。

水分测定：土壤湿度计是测定土壤某个测点上的土壤吸力值，安装时须将陶土头的中部放在该被测点的位置上。仪器的量程为85 Kpa，超过此限度时，仪器因陶土管壁的水膜破裂而漏气，使仪器失去作用。

将连续采集的土壤吸力读值绘到坐标纸上，所绘成的曲线是灌溉、排水极好的参考资料。

仪器的真空表刻度采用国家公布的度量衡标准，其单位为千帕斯卡（Kpa）。

单位换算：1000 Kpa＝1巴＝1000毫巴＝75.01厘米汞柱＝1020厘米水柱

四、定期检查

1、仪器在使用过程中，必须定期检查集气管中的空气容量，如果空气容量超过集气管容积的一半，必须重新补满水，补水时不要拔出仪器，也不要摇动仪器，只要缓缓拧开盖子，用无气水灌满。若在操作过程中，陶土管与原来接触的土壤松动，应在附近重新打孔，重新安装。

2、一般来讲，如埋设前仪器中的空气基本除净，且土壤的湿度在仪器的测量范围内，则可以连续维持10-25天，不必重新加水。

五、注意事项

1、陶土头切忌油污，以免堵塞微孔，使仪器失灵。

2、仪器的量程为85 Kpa，超过此限度时，仪器因陶土管壁的水膜破裂而漏气，使仪器失去作用。

3、开盒子时，应缓缓打开，否则，真空表指针因压力差突然消失而猛撞0点档柱，容易造成真空表内油丝（钟表油丝）损坏，使真空表失灵。

4、盖盖子时，应缓缓拧入，将多余水从陶土头渗出。切不可将橡皮塞快速按入仪器内，否则，仪器内将产生高的正压力，使真空表损坏，传感器损坏。

5、当气温下降到冰点前，应将埋设在室外的仪器撤回，以免冻裂。