在土壤及生态环境研究中,土壤水分含量是一个避不开的话题。它是打开土壤这个“黑盒子"的一把锁。所以,测量土壤水分含量的方式方法,一直在推陈出新,百花齐放。从野外取土烘干称重计算,到现在的原位快速测量,节省了大量的人力物力,使得土壤从宏观大范围普查,到微观精细研究,都有了趁手的工具。
那该怎么选择一把合适自己的“装备"呢?
我们选取了三家在国内外经久不衰,口碑良好的厂家(Acclima、meter和Delta-T),以其代表性产品型号TDR-315N、Teros12和wet150,从原理、参数对比到适用场景一一列举给诸位参考:
一、 原理对比
1、 时域反射法(TDR):发射纳秒级电磁脉冲,通过测量信号在探针间的传播时间与反射波形,以5皮秒分辨率分析介电常数变化,直接计算体积含水量。如Acclima的TDR-315N传感器。
核心优势:测量精度高,抗干扰强
2、 频域反射法(FDR):目前应用最为广泛的技术,通过发射高频电磁波(50MHz~300MHz)测量土壤介电常数来推算含水量。如Delta-T的WET150。
核心优势:响应速度快,能耗低,适合长期野外监测,且无需对每种土壤进行复杂校准,性能均衡。
3、 高频电容法(FDR进阶):采用70MHz 高频电容技术,通过测量土壤介电常数来精准推算体积含水量,并利用高频信号有效降低了土壤盐分和质地对测量结果的干扰,是美国METER的核心产品。
核心优势:性能稳定,在高盐碱土壤中表现优秀
二、 关键参数对比
参数 | Acclima TDR-315N | Meter TEROS12 | Delta-T WET150 |
输出参量参数 | 五参数:VWC,T,EC,PoreEC和介电常数 | 三参数:VWC,T,EC | 五参数:VWC,T,EC,PoreEC和介电常数 |
VWC量程 | 0~100% | 矿质土校准:0.00~0.70 m3/m3 非土壤介质校准:0.0~1.0 m3/m3 | 0~1 m3/m3 |
VWC精度 | +/-2%FS | 典型矿物质土通用校准: ± 0.03 m3/m3 (± 3.00% VWC)中,土壤溶液电导率< 8,000时μS/cm; 在任何多孔介质中特殊校准:±0.01- 0.02 m3/m3 (±1-2% VWC) | +/-0.03 m3/m3 (0.05~1m3/m3,0~500ms/m内精确) |
温度量程 | -40℃~55℃ | -40~60℃ | -20~60℃ |
温度精度 | (5~35℃)+/- 0.25℃;(-15~55)+/-0.5 | ±0.5℃@−40 ~ 0℃;±0.3℃@0~60℃ | +/-1℃(-20~50℃内精确) |
电导率量程 | 0~3000μS/cm | 0 – 20,000 μS/cm | 0~1200ms/m |
EC精度 | 0~1000μS/cm: +/-25μS/cm; 1000~2500μS/cm: +/-2.5%; 2500~3000μS/cm: +/-5% | ±(5%+10 μS/cm) @0~10,000 μS/cm ± 8% @10,000~20,000 μS/cm | +/-10ms/m+6% |
信号输出 | SDI12 | SDI12或DDI | SDI12 |
探针长度 | 15cm | 5.5cm | 5.1cm |
三者在水分、温度和电导率都有着不俗的表现。关键差异点:
l TDR-315N在低盐或普通矿物质土壤中,含水量精度表现优异;
l Teros12在高盐的土壤环境中,表现稳定和优秀;
l Wet150综合能力优异,性能均衡。
三、适用场景及建议
1、TDR-315N,精度高,相应速度快,特别适合科研固定监测,在高盐环境中表现相对局限。
2、Teros12,性价比高,抗干扰能力强。
3、Wet150:普适性强,最重要的是极其稳固耐用。