張力計土壤水分檢測儀

一、原理與特點

土壤濕度計是測定土壤水分的一種儀器。眾所周知，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處于負壓（吸力）狀態(tài)，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，則土壤含水量愈高。所以土壤濕度計指示的數(shù)據(jù)就能大致反應出土壤的含水量狀況，負壓試土壤濕度計（也稱張力計）就是測定這種土壤吸力（或稱土壤基質(zhì)勢）的儀器。

負壓式土壤濕度計由陶土頭、腔體、集氣室、計量指標器等部件組成。陶土頭是儀器的感應部件，具有許多微小的孔隙，陶土頭被水浸潤后，在孔隙中形成一層水膜。當陶土頭中的孔隙全部充水后，孔隙中水就具有張力，這種張力能保證水在一定壓力下通過陶土頭，但阻止空氣通過。當充滿水且密封的土壤濕度計插入水分不飽和的土壤時，水膜就與土壤水連接起來，產(chǎn)生水力上的聯(lián)系。土壤系統(tǒng)的水勢不相等時，水便由水勢高處通過陶土頭向水勢低處流動，直至兩個的系統(tǒng)的水勢平衡為止。當忽略了重力勢、溫度勢、溶質(zhì)勢后，系統(tǒng)的水勢即為壓力勢和基質(zhì)勢之和，土壤的壓力勢（以大氣壓力參考）為零，儀器里無基質(zhì)，基質(zhì)勢為零，土壤水的基質(zhì)勢便可由儀器所示的壓力（差）來量度。非飽和土壤水的基質(zhì)勢抵于儀器里的壓力勢，土壤就透過陶土頭向儀器吸水，直到平衡為止。因為儀器是密封的，儀器中就產(chǎn)生真空度或吸力（抵于大氣參照壓力的壓力）。這樣儀器內(nèi)的負壓便計量器或傳感器測行，這就是土壤的吸力。土壤水吸力與土壤水基質(zhì)勢在數(shù)值上是相等的，只是符號相反，在非飽和土壤中，基地勢為負值，吸力為正值，張力計較多地用于非飽和土壤上，其基質(zhì)勢為負值，礦張力計又稱負壓計。

土壤水吸力是土壤水勢的強度指標和土壤水的流動，對植物的有效性有密切的關系。與土壤含水率的含義不同，它是在土壤水勢的強弱上面不是在多寡上反映土壤的干濕程度。一般來說，土壤吸力愈大含水量愈小；土壤吸力愈小含水量愈多。所以土壤濕度計指標的資料也能大致反映出土壤的含水量狀況。

儀器具有結構簡單，靈敏度高，使用方便等優(yōu)點，可以定點定位連續(xù)測定土壤水分的運行，及時反映土壤水分的縱橫變化。為灌溉、排水、作物生長提供必要的科學根據(jù)。

二、結構與指標

負壓計由陶土頭、腔體、集氣室、計量指示器等部件組成。

用真空表作計量指示裝置的稱為真空表型負壓計

真空表型負壓計（真空表的為2.5級）：

測量范圍：0—85Kpa；

：2.5Kpa；

靈敏度：儀器的靈敏度決定于負壓表的代換容量（單位水量變化引起負壓值的變化）和陶土頭的透水速度。儀器的靈敏度直接影響著測定的平衡時間，當然平衡時間還取決于儀器的除氣程度，土壤的濕度狀況及土壤脫吸水分的過程等因素。

儀器按入土深度分為三種，30cm，50 cm，70 cm。如使用單位需要特定的長度可與我公司聯(lián)系定制。

三、使用方法

儀器安裝：出廠前儀器已安裝好，可以直接使用。

如果出廠時沒有安裝好時，則儀器必須先除氣：步驟如下：

1、將自來水煮沸20分鐘后，放置冷卻備用。

2、開啟集氣管的蓋子，并將儀器傾斜，用塑料瓶徐徐注入經(jīng)煮沸后冷卻的無氣水，直到加滿為止，儀器直立10—20分鐘（不要加蓋子），讓水把陶土管濕潤，并見水從陶土頭表面滴出。

3、再將儀器注滿無氣水，用干布或吸水性能好的紙從陶土頭表面吸水（或在注水中處塞入一個插有注射針頭的橡皮器，用注射器進行抽氣，抽氣時注意針尖必需穿過橡皮塞并伸入儀器內(nèi)部。同時用左手頂住橡皮塞，不讓其松動漏氣）。此時，可以看到真空表的指針，指向40 Kpa左右，并有氣泡從真空表內(nèi)逸出，逐漸聚集在集氣管中。緩緩拔去塞子，讓真空表指針緩慢退回零位。繼續(xù)將儀器注滿無氣水，仍用上述方法進行抽氣。這樣重復3-4次，真空表內(nèi)的空氣即可除去大部份。

4、將儀器注滿無氣水，加上塞子，加以密封，并將儀器直立，讓陶土管在空氣中蒸發(fā)，約二小時后，即可見真空表的指針指向40 Kpa或更高。此時從陶土管真空表塑料管及集氣管中會有埋藏的氣泡逸出，同時，輕輕將儀器上下倒置，使氣泡集中到集氣管中。

5、將陶土管浸入無氣水中，此時，可見真空表指針回零，打開蓋子，重新注滿無氣水，加上蓋子，再讓陶土管在空氣中蒸發(fā)。此時，真空表的指針可升至50 Kpa或更高。同時輕輕將儀器上下倒置，收集逸出的空氣。

6、按以上步驟進行2-3次，每進行之后真空表的指針可升得更高，直到指針達到80 Kpa時將陶土管浸入無氣水中，真空指針轉(zhuǎn)動回零。打開蓋子，注滿水，蓋子蓋緊，將陶土管浸在無氣水中備用。

零位校正：儀器密封后，真空表至測點（陶土頭中部）間存在一個靜水壓力值，如作測量，此靜水壓力差應予以消除，這就需要進行零位校正。

校正方法：儀器灌水后即在空氣中蒸發(fā)，使負壓升至20 Kpa左右時，將陶土管的一半浸入水中，靜后真空表指針緩緩回零，直到不動。此時的讀數(shù)即為儀器的零位校正值。測量值減去零位校正值就是測點的土壤吸力。

現(xiàn)場安裝：在需要測量土壤吸力的地方，以一直徑相當于陶土管的鉆孔器開孔到待測的深度（以陶土頭中心計算），倒入少許泥漿，垂直插入儀器，使陶土管與土壤緊密接觸，然后將周圍填土搗實（切勿踩實），以免雨水沿管壁周圍松土下滲到測點，致使測量不準。

數(shù)據(jù)采集：儀器安裝好24小時之后，便可進行數(shù)據(jù)采集。土壤水吸力受溫度、容重等影響，應注意不要踩實儀器周圍的土壤，盡量在溫度變化小的時間采集（在清晨）以避免測點和儀器因溫度不同而造成的誤差。如對數(shù)據(jù)懷疑，可輕輕叩打具空表，以消除可能產(chǎn)生的摩擦力。

水分測定：土壤濕度計是測定土壤某個測點上的土壤吸力值，安裝時須將陶土頭的中部放在該被測點的位置上。儀器的量程為85 Kpa，超過此限度時，儀器因陶土管壁的水膜破裂而漏氣，使儀器失去作用。

將連續(xù)采集的土壤吸力讀值繪到坐標紙上，所繪成的曲線是灌溉、排水極好的參考資料。

儀器的真空表刻度采用國家公布的度量衡標準，其單位為千帕斯卡（Kpa）。

單位換算：1000 Kpa＝1巴＝1000毫巴＝75.01厘米汞柱＝1020厘米水柱

四、定期檢查

1、儀器在使用過程中，必須定期檢查集氣管中的空氣容量，如果空氣容量超過集氣管容積的一半，必須重新補滿水，補水時不要拔出儀器，也不要搖動儀器，只要緩緩擰開蓋子，用無氣水灌滿。若在操作過程中，陶土管與原來接觸的土壤松動，應在附近重新打孔，重新安裝。

2、一般來講，如埋設前儀器中的空氣基本除凈，且土壤的濕度在儀器的測量范圍內(nèi)，則可以連續(xù)維持10-25天，不必重新加水。

五、注意事項

1、陶土頭切忌油污，以免堵塞微孔，使儀器失靈。

2、儀器的量程為85 Kpa，超過此限度時，儀器因陶土管壁的水膜破裂而漏氣，使儀器失去作用。

3、開盒子時，應緩緩打開，否則，真空表指針因壓力差突然消失而猛撞0點檔柱，容易造成真空表內(nèi)油絲（鐘表油絲）損壞，使真空表失靈。

4、蓋蓋子時，應緩緩擰入，將多余水從陶土頭滲出。切不可將橡皮塞快速按入儀器內(nèi)，否則，儀器內(nèi)將產(chǎn)生高的正壓力，使真空表損壞，傳感器損壞。

5、當氣溫下降到冰點前，應將埋設在室外的儀器撤回，以免凍裂。