張力計(jì)土壤水分檢測(cè)儀

一、原理與特點(diǎn)

土壤濕度計(jì)是測(cè)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(fù)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(jì)指示的數(shù)據(jù)就能大致反應(yīng)出土壤的含水量狀況，負(fù)壓試土壤濕度計(jì)（也稱張力計(jì)）就是測(cè)定這種土壤吸力（或稱土壤基質(zhì)勢(shì)）的儀器。

負(fù)壓式土壤濕度計(jì)由陶土頭、腔體、集氣室、計(jì)量指標(biāo)器等部件組成。陶土頭是儀器的感應(yīng)部件，具有許多微小的孔隙，陶土頭被水浸潤(rùn)后，在孔隙中形成一層水膜。當(dāng)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(guò)陶土頭，但阻止空氣通過(guò)。當(dāng)充滿水且密封的土壤濕度計(jì)插入水分不飽和的土壤時(shí)，水膜就與土壤水連接起來(lái)，產(chǎn)生水力上的聯(lián)系。土壤系統(tǒng)的水勢(shì)不相等時(shí)，水便由水勢(shì)高處通過(guò)陶土頭向水勢(shì)低處流動(dòng)，直至兩個(gè)的系統(tǒng)的水勢(shì)平衡為止。當(dāng)忽略了重力勢(shì)、溫度勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)后，系統(tǒng)的水勢(shì)即為壓力勢(shì)和基質(zhì)勢(shì)之和，土壤的壓力勢(shì)（以大氣壓力參考）為零，儀器里無(wú)基質(zhì)，基質(zhì)勢(shì)為零，土壤水的基質(zhì)勢(shì)便可由儀器所示的壓力（差）來(lái)量度。非飽和土壤水的基質(zhì)勢(shì)抵于儀器里的壓力勢(shì)，土壤就透過(guò)陶土頭向儀器吸水，直到平衡為止。因?yàn)閮x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(fù)壓便計(jì)量器或傳感器測(cè)行，這就是土壤的吸力。土壤水吸力與土壤水基質(zhì)勢(shì)在數(shù)值上是相等的，只是符號(hào)相反，在非飽和土壤中，基地勢(shì)為負(fù)值，吸力為正值，張力計(jì)較多地用于非飽和土壤上，其基質(zhì)勢(shì)為負(fù)值，礦張力計(jì)又稱負(fù)壓計(jì)。

土壤水吸力是土壤水勢(shì)的強(qiáng)度指標(biāo)和土壤水的流動(dòng)，對(duì)植物的有效性有密切的關(guān)系。與土壤含水率的含義不同，它是在土壤水勢(shì)的強(qiáng)弱上面不是在多寡上反映土壤的干濕程度。一般來(lái)說(shuō)，土壤吸力愈大含水量愈??；土壤吸力愈小含水量愈多。所以土壤濕度計(jì)指標(biāo)的資料也能大致反映出土壤的含水量狀況。

儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以定點(diǎn)定位連續(xù)測(cè)定土壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的縱橫變化。為灌溉、排水、作物生長(zhǎng)提供必要的科學(xué)根據(jù)。

二、結(jié)構(gòu)與指標(biāo)

負(fù)壓計(jì)由陶土頭、腔體、集氣室、計(jì)量指示器等部件組成。

用真空表作計(jì)量指示裝置的稱為真空表型負(fù)壓計(jì)

真空表型負(fù)壓計(jì)（真空表的為2.5級(jí)）：

測(cè)量范圍：0—85Kpa；

：2.5Kpa；

靈敏度：儀器的靈敏度決定于負(fù)壓表的代換容量（單位水量變化引起負(fù)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(cè)定的平衡時(shí)間，當(dāng)然平衡時(shí)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(guò)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(zhǎng)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(shí)沒(méi)有安裝好時(shí)，則儀器必須先除氣：步驟如下：

1、將自來(lái)水煮沸20分鐘后，放置冷卻備用。

2、開(kāi)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(wú)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(rùn)，并見(jiàn)水從陶土頭表面滴出。

3、再將儀器注滿無(wú)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(gè)插有注射針頭的橡皮器，用注射器進(jìn)行抽氣，抽氣時(shí)注意針尖必需穿過(guò)橡皮塞并伸入儀器內(nèi)部。同時(shí)用左手頂住橡皮塞，不讓其松動(dòng)漏氣）。此時(shí)，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(wú)氣水，仍用上述方法進(jìn)行抽氣。這樣重復(fù)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(wú)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(shí)后，即可見(jiàn)真空表的指針指向40 Kpa或更高。此時(shí)從陶土管真空表塑料管及集氣管中會(huì)有埋藏的氣泡逸出，同時(shí)，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(wú)氣水中，此時(shí)，可見(jiàn)真空表指針回零，打開(kāi)蓋子，重新注滿無(wú)氣水，加上蓋子，再讓陶土管在空氣中蒸發(fā)。此時(shí)，真空表的指針可升至50 Kpa或更高。同時(shí)輕輕將儀器上下倒置，收集逸出的空氣。

6、按以上步驟進(jìn)行2-3次，每進(jìn)行之后真空表的指針可升得更高，直到指針達(dá)到80 Kpa時(shí)將陶土管浸入無(wú)氣水中，真空指針轉(zhuǎn)動(dòng)回零。打開(kāi)蓋子，注滿水，蓋子蓋緊，將陶土管浸在無(wú)氣水中備用。

零位校正：儀器密封后，真空表至測(cè)點(diǎn)（陶土頭中部）間存在一個(gè)靜水壓力值，如作測(cè)量，此靜水壓力差應(yīng)予以消除，這就需要進(jìn)行零位校正。

校正方法：儀器灌水后即在空氣中蒸發(fā)，使負(fù)壓升至20 Kpa左右時(shí)，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(dòng)。此時(shí)的讀數(shù)即為儀器的零位校正值。測(cè)量值減去零位校正值就是測(cè)點(diǎn)的土壤吸力。

現(xiàn)場(chǎng)安裝：在需要測(cè)量土壤吸力的地方，以一直徑相當(dāng)于陶土管的鉆孔器開(kāi)孔到待測(cè)的深度（以陶土頭中心計(jì)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(shí)（切勿踩實(shí)），以免雨水沿管壁周圍松土下滲到測(cè)點(diǎn)，致使測(cè)量不準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)采集：儀器安裝好24小時(shí)之后，便可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。土壤水吸力受溫度、容重等影響，應(yīng)注意不要踩實(shí)儀器周圍的土壤，盡量在溫度變化小的時(shí)間采集（在清晨）以避免測(cè)點(diǎn)和儀器因溫度不同而造成的誤差。如對(duì)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(cè)定：土壤濕度計(jì)是測(cè)定土壤某個(gè)測(cè)點(diǎn)上的土壤吸力值，安裝時(shí)須將陶土頭的中部放在該被測(cè)點(diǎn)的位置上。儀器的量程為85 Kpa，超過(guò)此限度時(shí)，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(biāo)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(guó)家公布的度量衡標(biāo)準(zhǔn)，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(guò)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(guò)集氣管容積的一半，必須重新補(bǔ)滿水，補(bǔ)水時(shí)不要拔出儀器，也不要搖動(dòng)儀器，只要緩緩擰開(kāi)蓋子，用無(wú)氣水灌滿。若在操作過(guò)程中，陶土管與原來(lái)接觸的土壤松動(dòng)，應(yīng)在附近重新打孔，重新安裝。

2、一般來(lái)講，如埋設(shè)前儀器中的空氣基本除凈，且土壤的濕度在儀器的測(cè)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(xiàng)

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(guò)此限度時(shí)，儀器因陶土管壁的水膜破裂而漏氣，使儀器失去作用。

3、開(kāi)盒子時(shí)，應(yīng)緩緩打開(kāi)，否則，真空表指針因壓力差突然消失而猛撞0點(diǎn)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(shí)，應(yīng)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?yè)p壞，傳感器損壞。

5、當(dāng)氣溫下降到冰點(diǎn)前，應(yīng)將埋設(shè)在室外的儀器撤回，以免凍裂。