一、儀器定義與學科定位

托普云農（浙江托普云農科技股份有限公司）土壤水勢溫度測定儀（典型型號TRS?II便攜式、TRS?IIN固定式無線型）是以張力計法測定土壤基質勢，并同步集成熱敏/鉑電阻元件測定土壤溫度的專用原位監測設備。與以質量含水率為基礎的容積法不同，該儀器從熱力學勢能角度表征土壤水可被植物根系吸收的自由能大小（單位kPa或cbar），直接反映作物受旱脅迫程度及土壤水分運動驅動力，是土壤水動力學、植物水分生理及精準灌溉研究中判定土壤有效水供給能力的關鍵物理參量。

二、測量原理

張力計（負壓平衡）原理：儀器傳感探頭由多孔高透氣性燒結陶瓷頭（陶土頭）、充水管路及壓力/負壓傳感器（或機械負壓表）構成。陶瓷頭預先飽和充水并與管內形成封閉水柱，插入土壤后，若土壤基質勢低于探頭內水壓，水經陶瓷微孔向土體滲出，管內形成負壓；當管內水壓力與周圍土壤基質勢達成熱力學平衡時，傳感器讀取的負壓絕對值即等于土壤基質勢（未飽和土中為負值），據此換算為土壤水勢。此過程基本不受土壤溶液溶質勢干擾，專用于非鹽漬化土壤的基質勢測定。

溫度同步測定：探頭內置鉑電阻（Pt100/Pt1000）或NTC熱敏元件，與陶瓷頭同軸布置或相鄰植入，實時采集探頭周邊土壤熱力學溫度，用于水勢溫度校正及根區熱力環境分析。

平衡判讀與峰值捕獲：系統以設定采樣頻率連續監測負壓變化趨勢，自動識別并鎖定水勢極值（如雨后驟變峰值或干旱持續下降谷值），排除短暫擾動噪聲。

安裝深度匹配：探頭桿體可按需定制不同埋設深度（常見數十厘米級），實現耕作層、亞表層或根區不同深度的水勢—溫度剖面同步監測。

三、儀器硬件構成

四、主要功能

1、高精度高分辨率可同時測量土壤的水勢和溫度。

2、儀器操作簡單，攜帶方便，使用靈活，可以只采購一套儀器，多個探頭。

3、具有自動抓取土壤水勢峰值功能。

4、具有時間設置功能、滿量程設置功能、自動保存功能。

5、可同時記錄溫度、水勢、時間、存儲序號具有背光燈功能。

6、自動關機功能。在無操作顯示器按鍵情況下，10分鐘后顯示器自動關機。

五、典型應用領域

土壤水動力學研究：測定不同質地、結構土壤在非飽和區的基質勢—含水量特征曲線（需配合其他含水量測定手段），分析土壤水分吸持與釋放規律。

植物水分關系與抗旱生理：以臨界水勢閾值（作物開始受旱的根區水勢）指導盆栽及大田試驗中水分脅迫處理水平的設定，量化作物水分利用效率與耐旱性。

精準灌溉決策：依據根區水勢設定灌溉開啟/關閉閾值（而非僅憑體積含水量），尤其適用于果樹、溫室等高附加值作物的調虧灌溉（RDI）管理，避免過度或不足灌溉。

生態恢復與水土保持：監測草原、林地不同恢復階段土壤持水能力與干旱時段水勢演變，評估植被重建對土壤水文功能的改善效果。

教學與示范：土壤物理學課程中張力計法測定土壤水勢的標準化演示與實習操作。

六、學術使用要點

探頭埋設前須用煮沸脫氣水充分飽和陶瓷頭及管路，排除氣泡以免阻斷水—氣平衡導致讀數漂移或失效。安裝孔徑應略大于探頭直徑并用原土回填密實，消除周邊大孔隙造成的優先流干擾。鹽漬化或凍結土壤不適用張力計法（前者受溶質勢耦合影響，后者水結冰破壞平衡）。數據解讀時需注意：張力計法通常適用于較濕潤范圍（一般高于約?80～?85 kPa），超過此范圍陶瓷頭無法維持與水柱連續平衡，出現"氣驅入"現象致使讀數失準，需及時補水重新飽和。長期定位監測試驗中應定期校驗陶瓷頭透水性及傳感器零點漂移。

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