负压式张力计

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，负压式土壤湿度计(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。

该传感器由陶土头、腔体、集气室、计量指示器等部件组成。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，孔隙中的水就具有张力，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低于仪器里水的压力势，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(低于大气参照压力的压力)。这样仪器内的负压便由计量器或传感器测得，这就是土壤水的吸力。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，基质势为负值，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，故张力计又称负压计。

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土壤含水量状况。

该传感器具有结构简单，灵敏度较高，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。