[发明专利]一种土壤水分特征线测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及土壤参数检测领域，公开了一种土壤水分特征线测量装置及其测量方法，包括多个探测单元、测量单元和切换单元；每个探测单元均设有发射极和接收极，内部填充多孔材料；测量单元分别与各探测单元的发射极和接收极电连接，控制探测单元的发射极发射脉冲信号，并控制探测单元的接收极接收脉冲信号；切换单元与各探测单元的发射极和接收极电连接，用于切换各探测单元，使各探测单元分别发射或接收脉冲信号。本发明提供的土壤水分特征线测量装置，通过切换单元分别对多个探测单元的发射极和接收极进行切换，测量并计算出待测土壤的水分和水势，以获取待测土壤的水分特征线，实现对土壤水分特征线的原位快速监测，使用简便，测量精确。

技术领域

本发明涉及土壤参数检测领域，特别是涉及一种土壤水分特征线测量装置及其测量方法。

背景技术

土壤水分特征线是指土壤的水势与土壤含水量，即能量与数量之间的关系，可以反映不同土壤的持水和释水特性，也可以从中获取其他土壤水分常数和特征指标，例如比水容量、田间持水量、土壤给水度、土壤孔隙度、土壤质地等。除此之外，因为土壤水分对作物的有效程度取决于土壤势能的高低，而不是自身的含水量，还可以通过土壤水分特征线以及从中获取的土壤常数，来判断该土壤含水量对于作物的有效程度。因此，土壤水分特征线既能反映土壤的物理性质，也对土壤中水、肥、盐及重金属等运移过程有重要影响，是模型预测的重要参数。对农作物的生长状态、生存环境及田间管理具有很高的参考价值。

土壤水分特征线可以通过土壤水分和水势的分离测量和复合测量获取。在进行分离测量时，土壤水分的测量方法包括：烘干法、放射法、遥感法和介电法等。土壤水势可用通过多种方法进行测量，主要包括张力计法，电阻法，热扩散法，悬挂水柱法，压力锅法，露点法，滤纸法，介电法等。土壤水分特征线的分离测量普遍存在成本高、效率低、位置有偏差等问题，因此对其进行复合测量。Wraith等人结合时域反射仪(TDR)和多孔材料对土壤水分和水势进行复合测量，但是该方法成本高且不适用于大面积测量；Rassam和Williams等人将水分测量仪和张力计进行复合，但是该复合方法测量范围较窄且滞后现象明显；MoretFerna等人将TDR和压力板结合进行复合测量，但是该方法测量周期长，且无法原位测量；我国学者孙宇瑞、任淑娟等人基于频域法和张力计复合测量土壤水分水势，但是该方法易受干扰且测量范围窄。

因此，亟需探索一种能够满足低成本、宽量程、精度高，并能实现在原位测量的土壤水分特征线测量装置及测量方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本发明实施例提供一种土壤水分特征线测量装置及其测量方法，用于解决现有水分特征线测量成本高、量程小和精度低等问题，实现原位测量土壤水分特征线。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种土壤水分特征线测量装置，包括：

多个探测单元，每个所述探测单元均设有发射极和接收极，内部填充多孔材料；

测量单元，所述测量单元分别与各所述探测单元的发射极和接收极电连接，用于控制所述探测单元的发射极发射脉冲信号，并控制所述探测单元的接收极接收脉冲信号；

切换单元，所述切换单元与各所述探测单元的发射极和接收极电连接，用于切换各所述探测单元的发射极和接收极，使各所述探测单元分别发射或接收脉冲信号。

进一步地，所述探测单元为同轴结构，包括：探头和探针；所述探头为接收极；所述探针为发射极，所述探针设置在所述探头内。

进一步地，所述土壤水分特征线测量装置还包括：电路板；所述测量单元和所述切换单元集成在所述电路板上。

进一步地，所述土壤水分特征线测量装置还包括：多个导线；所述探测单元通过与其对应的所述导线与所述测量单元和所述切换单元电连接。