选择土壤湿度传感器的技巧分享

土壤湿度是植物生长的重要条件，水过多或过少都会影响植物生长的各个方面，包括植物形态、光合作用和作物产量等。

监测土壤湿度的重要性

植物通过供水进行光合作用并积累干物质。其积累量将直接反映在株高、茎粗、叶面积和产量的动态变化中。

为了保持直立，叶子由纤维素和组织内较高的膨胀压力支撑。植物缺水时发生的下垂现象是膨胀压力降低的表现。土壤湿度的降低也会导致叶片水势的降低和气孔阻力的增加。这最终将导致叶片扩散阻力增加，CO2扩散受阻，光合速率降低。从而降低叶肉细胞中的可萃取蔗糖浓度和筛管中的垂直流动速度。此外，同化材料从源叶到韧皮部的运输也将减少。但是，过多的水不利于有机物的运输。这主要是因为过多的水会导致土壤通气不良，从而影响呼吸和其他代谢过程。

适度和缓慢的缺水会增加绝对根重，抑制地上部分的生长和干物质积累。单位面积产量会更低，但它将有利于密集种植，从而提高总产量。同时，一定时期的缺水有利于提高作物品质。前期干旱可以增强后期抗旱能力。苗期温和抗旱可促进根系“代偿生长”，提高植株抗旱能力。

日常维护中会遇到哪些困难

成本高：人工检查土壤湿度会增加人工成本和运营成本

数据不准确：人工检测结果往往不准确，难以获得整个猪场的实时数据

水浪费和对农作物的损害：在没有实时数据的情况下，作物往往有太多或太少的水。这不仅浪费了水，还对农作物造成了损害。如果没有整个农场的土壤数据，也很难知道什么时候是种植的最佳时间

不同类型的土壤湿度传感器

市面上的土壤湿度传感器种类繁多，我们应该如何选择土壤湿度传感器？

目前主要有三种最流行的测量原理：电容式、TDR 和 FDR。

传感器类型	电容式	TDR	FDR
价格	5-10美元	>300美元	100~150美元
精度	Low 低	High 高	High 高
稳定性	Low 低	High 高	High 高
标定	None	复杂	容易的
响应速度	1~5s	1~10s	10~20s
应用	原型	农业实验室等	农业、城市和其他专业场景

电容式

电容式土壤湿度传感器通过湿度敏感电容器检测水分。它使用特殊材料，材料通过吸收环境中的水分来改变介电常数，并且电容器的电容值发生变化。传感器将电容值转换为电信号，并输出百分比值以监测湿度。这种传感器往往是作为原型产品建造的，如果作为专业测量使用，测量数据并不准确可靠。

TDR

TDR（时域反射计）使用晶体振荡器产生高频信号，然后传输到金属探头。此时，生成的信号和返回的信号叠加，然后将信号的幅值测量并转换为土壤湿度值。

在此过程中测量的值是介电常数，土壤的介电常数与土壤湿度之间存在对应关系。例如，随着土壤中水分的增加，其介电常数也相应增加。

TDR具有很强的独立性，其结果与土壤类型，密度和温度无关。另一个重要点是TDR可以在冰冻下测量土壤湿度。TDR传感器设计复杂，因此价格昂贵。

FDR

由于TDR设备昂贵，80年代后期，许多公司开始使用比TDR更简单的方式测量土壤水分 - FDR（频域反射计）。

FDR利用电磁脉冲原理，根据电磁波在介质频率中的传播来测量土壤的表观介电常数（ε），从而得到土壤体积含水量（θv）。

与TDR测试原理相比，FDR几乎具有TDR的所有优点，FDR不仅比TDR便宜，而且测量时间更短，经过特定土壤校准后的测量精度高，并且探头的形状不受限制，可以同时在多个深度进行测量，数据采集实现更容易。

FDR具有简单、安全、快速准确、测量时间长、量程广、校准简单等优点。是一种值得推荐的土壤水分测量仪器。

矽递科技生产的S2104/S2105是一款基于FDR原理的无线土壤湿度传感器。它价格便宜，性能稳定，可以远程和长期监测土壤。

传感器将土壤数据无线上传到网络或移动应用程序，用户可以通过手机远程监控土壤数据并导出历史数据进行分析。

SenseCAP S210X 提供各种无线传感器，在室外环境中电池供电长达 10 年。

写在最后

土壤湿度决定农作物的水分供应状况。土壤湿度过低，形成土壤干旱，作用光合作用不能正常进行，降低作物的产量和品质;严重缺水导致作物凋萎和死亡。土壤湿度过高，恶化土壤通气性，影响土壤微生物的活动，使作物根系的呼吸、生长等生命活动受到阻碍，从而影响作物地上部分的正常生长，造成徒长、倒伏、病害滋生等。土壤水分的多少还影响田间耕作措施和播种质量，并影响土壤温度的高低。

编辑：黄飞