土壤温度深度传感器

墒，指土壤适宜植物生长发育的湿度。墒情，指土壤湿度的情况。土壤湿度是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量。土壤墒情直接影响着农作物的生长质量和速度。除了土壤墒情，土壤温度、土壤电导率以及土壤氮磷钾、土壤PH值等参数也对作物的生长起着十分重要的作用。土壤温度对作物生育和土壤中微生物活动以及各种养分的转化、土壤水分蒸发和运动都有很大影响。在一定的温度范围内，土温越高，作物的生长发育就越快；土温过低，微生物活动减弱，有机质难于分解，农作物的根系呼吸降低，造成作物养分缺乏，生长变缓。土壤电导率用于描述土壤盐分状况，它包含了反映土壤质量和物理性质的丰富信息。例如:土壤中的盐分、水分、温度、有机质含量和质地结构都不同程度影响着土壤电导率。有效获取土壤的电导率值，对于确定各种田间参数时空分布的差异有重大意义。土壤中微量元素的含量较低或者较高都不利于对植物的生长。比如向土壤中过量施入磷肥时，磷肥中的磷酸根离子与土壤中的钙、镁等阳离子结合形成难溶性磷酸盐，既浪费磷肥，又破坏了土壤团粒结构，致使土壤板结。土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一，是土壤形成过程和熟化陪肥过程的一个指标。植物能够在很宽的范围内正常生长，但不同的植物有着不同的生长pH值。 那如今有哪些可以测量土壤墒情参数传感器，如何使用呢？ 1、土壤水分传感器土壤水分传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。通过测量土壤的介电常数，可测量土壤水分的体积百分比，符合目前国际标准的土壤水分测量方法，能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。2、土壤温度水分电导率三合一变送器土壤温度水分电导率三合一变送器是观测和研究盐渍土的发生、演变、改良以及水盐动态的重要工具。通过测量土壤的介电常数，能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。可测量土壤水分的体积百分比，是符合目前国际标准的土壤水分测量方法。3、土壤PH传感器 土壤PH传感器器，用于测量土壤PH值该变送器精度高，响应快，输出稳定，适用于各种土质。可长期埋入土壤中，耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水。可广泛应用于土壤酸碱度的检测、精细农业、林业、地质勘探、植物培育、水利、环保等领域酸碱度的测量。4. 土壤参数速测仪 土壤参数速测仪可以实时精确检测显示土壤中多种成分，例如：土壤温湿度、土壤电导率以及土壤氮磷钾等成分，通过检测的数据来进行改善土壤，达到监控植物养料供给的目的，让农作物处于较佳的生存环境，从而提高产量。 5、多土层土壤参数监测仪 多土层土壤参数监测仪是一款能够测量多土层土壤参数的传感器。能够针对不同层次的土壤电导率、水分含量以及温度状态进行动态观测，此检测仪可检测3层土壤电导率温湿度状态，可检测5层土壤电导率温湿度状态。6、管式土壤墒情监测仪 管式土壤墒情监测仪是一款以介电常数原理为基础的传感器。能够针对不同层次的土壤水分含量以及温度状态进行动态观测，此检测仪可检测3层土壤温湿度状态，可检测5层土壤温湿度状态，可快速、全面的了解集土壤墒情信息。测量方法：土壤水分传感器、土壤温度水分电导率三合一传感器、土壤PH传感器的测量方法：（1）速测法：选定合适的测量地点，避开石块，确保钢针不会碰到坚硬的物体，按照所需测量深度抛开表层土，保持下面土壤原有的松紧程度，紧握传感器垂直插入土壤，插入时不可左右晃动，一个测点的小范围内建议多次测量求平均值。（2）埋地测量法：垂直挖直径20cm的坑，按照测量需要，在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可进行连续数天，数月乃至更长时间的测量和记录。土壤参数速测仪测量方法：长按“开关键”，在需要测量的地方，将传感器合金探针垂直插入土壤，再按一下“开关键”即可开始测量。如下图所示：多土层土壤参数监测仪测量方式： 垂直挖直径20cm的坑，在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可进行连续数天，数月乃至更长时间的测量和记录。式土壤墒情监测仪测量方法：管式土壤墒情监测仪采用分层设点的观测结构，地面配置一个温度观测点，地下土壤每隔10cm配置一个土壤温湿测点，观测相对应范围内的土壤温湿度。如图所示：

物联网土壤墒情监测系统-关注土壤-发展农业【FT-TS600】土壤含水量是农业生产中的重要信息，快速准确地测定农田土壤含水量，不仅对研究土壤含水量和作物生长发育期对我来说意义重大，而且还可以按照科学的灌溉时间调节，实现自动灌溉精细化，节约宝贵的水资源，更好地发展农业生产。　　FT-TS600土壤墒情监测站是一款高度集成、低功耗、可快速安装、便于野外监测使用的高精度自动气象观测设备。　　该设备支持有线、GPRS、蓝牙等传输方式，免调试，可快速布置，广泛应用于农业、林业、地质、高校、科研等方面。主要针对土壤水分含量和土壤温度进行监测，通过水分传感器和温度传感器测量土壤的体积含水量(VWC)和温度值。同时，根据用户需求，可以扩展配置土壤电导率、土壤PH、空气温度、空气湿度、太阳辐射、雨量等气象传感器。技术参数　　1)土壤水分：测量范围：0-100%，精度：±3%，探针长度：5.5cm，探针直径：3mm，探针材料：不锈钢　　2)土壤温度：测温范围 -40+125℃，测量精度±0.5℃，分 辨 率：0.1℃　　3)土壤电导率：测量范围 可选量程：0-5000us/cm，10000us/cm，20000us/cm，测量精度0-10000us/cm范围内为±3% 10000-20000us/cm范围内为±5%，分辨率0-10000us/cm内10us/cm, 100000-20000us/cm内50us/cm(选配)　　4)土壤PH：测量范围：0-14 分辨率：0.1 测量精度：±0.2%(选配)　　5)空气温度：测量原理二极管结电压法，-40℃～85℃(±0.3℃)(选配)　　6)空气湿度：测量原理电容式，0～100%RH(±2%RH)(选配)　　7)太阳辐射：测量原理光电效应，0-2000W/m2(0.1W/m2)(选配)　　8)光学雨量：测量原理光电式，0～4mm/min(选配)　　9)数据存储：不少于50万条 　　10布设时间：1人，不大于30分钟完成布设 　　11)生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证　　12)生产企业具有和土壤墒情软件注册证书　　13)生产企业为3A级信用企业

近日，复旦大学生科院聂明团队在全球变化生态学研究领域取得重要进展。相关成果以“Rising temperature may trigger deep soil carbon loss across forest ecosystems”为题发表于Advanced Science 杂志。 因大气CO2浓度升高引起的全球变暖问题是21世纪人类社会所面临的最严峻挑战之一。全球土壤有机碳库储量约是大气碳库的三倍，因此通过土壤有机碳分解释放的CO2对大气CO2浓度有着重要的影响，进而改变区域乃至全球气候。土壤有机碳的分解强度受到温度的调控，其对温度的敏感性被认为是决定未来气候变化态势的关键因素之一，也是陆地气候预测模型的关键假设与重要参数。底层土壤储藏着与表层土壤相当的有机碳，然而以往研究主要集中于表层土壤，对底层土壤碳分解的温度敏感性还知之甚少，这直接制约了对未来气候变化态势的判断。 为此，该研究团队选取我国90个典型森林生态系统（图1），涉及热带雨林、亚热带森林、暖温带森林、寒温带森林与北方森林。每个森林中分6个土层采集了1米深度的土壤，探究土壤有机碳分解温度敏感性随土壤剖面变化的一般性规律及其调控机制。 图1 中国森林90个典型土壤剖面采样点空间分布图。 研究发现，随着土壤深度的增加，有机碳分解的温度敏感性随之增大，表明底层土壤碳分解对全球变暖的响应更为敏感（图2a）。此外，表层土壤碳分解温度敏感性主要受气候因子调控，而底层土壤主要受气候因子和碳质量的共同调控（图2b）。 图2 土壤有机碳分解温度敏感性（Q10）随土壤深度增加而增大（a）及不同因子对Q10调控作用的相对贡献随土壤深度的变化（b）。 该研究还发现，忽视土壤有机碳分解温度敏感性沿土壤剖面的变异，会极大低估土壤释放的CO2量（图3），强调急需将这一特征纳入到陆地气候预测模型中以提高预测精度。 图3 与多层模型（six-layer model；使用剖面变异的温度敏感性Q10值）相比，单层模型（single-layer model；将表层0–10 cm土壤的Q10值应用于整个土壤剖面）会低估本世纪末温度升高3°C时土壤碳排放，即高估土壤相对碳库（relative SOC stock）。 论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202001242 从聂明老师团队的研究中发现，土壤有机质分解的温度敏感性（Q10）不仅是生态学和土壤学研究的核心科学问题之一，也是全球变化生态学研究的热点领域。国内外学者对Q10的影响因素或机制开展了大量卓有成效的研究工作，并有不少相关的综述或展望。 在该项研究中，聂明老师团队运用的测定方法是连续变温培养+气相色谱手动测量，而今天要为大家介绍的是一种更快的连续变温培养+连续自动测试新模式。 长期以来，室内培养研究的方法经历了几次技术更新。最早是用碱液吸收法+气相色谱来进行（CDM模式），该方法无法变温，测试点少，并且需要人工操作；之后经过技术改进，可以变温培养，仍然采用气相色谱设备检测（VDM模式），该方法仍然存在取样点少，人工操作不方便，无法大量样点试验等问题。 鉴于培养和测定模式对实验研究的重要性，北京普瑞亿科科技有限公司和中国科学院地理科学与资源研究所何念鹏研究团队合作研发了PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体（同位素）分析系统，并发展了Q10研究的连续变温培养+连续自动测试的新模式。3种模式的示意图见【图1】，各自的特点、优缺点见【表1】。图1：3种模式示意表1：3种模式的特点VCM模式实验过程 150mL样品瓶（PRI-8800样品瓶）中填装40g土壤样品，向其中混入10g石英砂，防止土壤板结，调整含水量至60%（WHC），放置在样品盘上。土壤样本在25°C下预培养7天，排除微生物活动干扰。分别在第1天、5天、8天、15天、22天和26天的时候，使用PRI-8800全自动变温控制土壤通量系统（PRI-ECO，中国）测量每个样品瓶中SOM分解速率（Rs）。该系统允许连续改变培养温度并在高频下测量Rs。测样时，每个样品需在一个设定温度恒温稳定至少30分钟，然后在12小时的测量周期内测量36次（75s一个样品）。PRI-8800每秒钟记录一次CO2浓度，同步记录土壤温度，以提供准确的Rs和土壤温度配对数据。采用称重法监测土壤水分。最后，使用经典指数方程计算Q10值，每个方法的R2和P值。所用设备 点击图片查看详情 PRI-8800即可对接温室气体分析仪，又可对接碳氮同位素分析仪。稳定同位素技术具有示踪、整合和指示等多项功能和检测快速、结果准确等特点，δ13C、δ15N同位素技术被广泛用于土壤碳氮循环研究，也成为探讨土壤中有机组分来源和转化动态的有效手段，利用δ13C同位素可区分土壤呼吸的不同成分，指示碳的来源和周转途径；δ15N用于土壤氮素转换等的研究。可灵活对接不同分析仪（同位素分析仪、气体浓度分析仪等）；标配16位样品盘，也可选配4位或9位样品盘；自动化程度高，无人值守，24h不间断工作；可方便拆卸土壤瓶固定装置，实现在线置换土壤瓶；全自动控温系统（-20~80 ℃），控温精度优于0.1 ℃；土壤温度传感器探针可频繁自动插入土壤瓶中，准确测量土壤温度；高效的气体循环气路——双回路气路设计，可根据需要对CO2浓度进行预处理，调控系统内的起始CO2浓度（避免过高CO2浓度的抑制效应）；高效的气路设计，缩短响应时间；可灵活设定的标定系统，保障测量数据的准确性；友好的软件界面，可根据具体实验需要设定参数及数据存储等功能；全自动日变化温度模拟功能。参考文献： Robinson J M , T. A. O’Neill, Ryburn J , et al. Rapid laboratory measurement of the temperature dependence of soil respiration and application to changes in three diverse soils through the year[J]. Biogeochemistry, 2017, 133(3):101-112.Liu Y, He NP*, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2019, 138, 107596何念鹏, 刘远, 徐丽, et al. 土壤有机质分解的温度敏感性:培养与测定模式[J]. 生态学报, 2018, 38(11).