并非所有土壤濕度傳感器方法都是一樣的，TDR、FDR、電容、電阻：今天的互聯網搜索提供了數千種測量土壤濕度的選項，從使用刻度盤指示濕度的傳感器到使用簡單微處理器進行電子監控的傳感器。當您只想找出哪個傳感器提供最可靠、穩健、準確和可發布的數據時，市場上的傳感器數量之多令人困惑和沮喪。十多年來，科學家們花費了數千小時來安裝土壤濕度傳感器并監測、解釋和發布來自現場實驗的數據。隨著時間的推移，我們學到了很多關于如何獲得高質量土壤水分數據的知識。在本文中，我們將與您分享這些專業知識。以下是常用土壤傳感方法的比較、每種方法的科學測量理論、優缺點以及哪些技術可能適用于不同類型的實地研究。還了解為什么現代土壤濕度傳感不僅僅是傳感器。
 
你想測量什么？
在互聯網上搜索土壤傳感器的一個困難是術語“土壤濕度傳感器”不夠具體。土壤中的水分可以指兩種不同的東西：含水量（土壤中水的數量或百分比）或水勢（土壤中水的能量狀態）。一個是廣泛變量，另一個是密集變量（在此處了解這些變量）。使用術語“土壤濕度傳感器”進行搜索將找到兩種類型的傳感器。含水量是指土壤中按重量或體積計算的水量。 含水量有時與水勢混淆
水勢不同于含水量。它是指土壤中水的能量狀態。通常，這取決于水分子對土壤顆粒的表面附著力。顯示了土壤顆粒周圍的水邊界層。隨著土壤水分的減少，該邊界層變得更薄。發生這種情況時，剩余的水分子與土壤顆粒的表面結合得更緊密。這種結合降低了水的勢能，使其更難以用于植物或運動。如果您想測量或預測植物水分可用性或土壤水分運動，請使用術語“水勢傳感器”或“基質勢傳感器”。所有這些技術都非常有用，但在本文中，我們將比較在地塊、處理或田地中的單個位置進行測量的原位技術。其中包括四種基本方法： 到目前為止，這些傳感技術中最常見的是電阻和電介質（TDR 傳感器、FDR 傳感器、電容傳感器），這些將是我們比較的重點。但是，您可以在下面的網絡研討會中找到有關這些方法和其他方法的信息：土壤濕度水含量測量、方法和應用。
 
由于水是一種非常差的導體，水中的離子將電流從一個電極傳送到另一個電極。從理論上講，這個想法很好。隨著土壤中水量的增加，阻力會下降是有道理的。然而，在實踐中，這種方法背后的假設存在挑戰。原因如下：顯示了兩個電極之間存在電壓差。 電阻傳感器允許少量電流在電極之間流動，由帶正電和帶負電的離子攜帶顯示了兩個電極之間存在電壓差。電阻傳感器允許少量電流在電極之間流動，由帶正電和帶負電的離子，說明了當正極板和負極板帶電并且離子在土壤中移動時會發生什么。要使電阻法起作用，一個關鍵假設是土壤中的離子數量保持相對恒定。如果土壤中的離子數量不是恒定的，或者我們在不同的土壤中使用傳感器，則精度變得不可能，因為隨著孔隙水中離子數量的變化，電流流動的能力會改變，即使水沒有變。
 
這個想法可以用一個簡單的例子來說明。對于不僅僅用于濕/干測量的傳感器，它需要有一個校準，將傳感器輸出（在這種情況下，它的電阻或其簡單的倒數：電導率）與體積含水量相關聯。 電阻傳感器在四種不同土壤飽和度提取電導率下的校準，電阻傳感器在四種不同土壤飽和度提取電導率 (EC ) 下的校準。對于 EC的適度變化，傳感器校準變化十倍。飽和提取電導率的簡單模型（水從飽和土壤中拉出后的電導率）。它表明傳感器校準可以改變一個數量級以上。因此，盡管電阻傳感器價格低廉，可對含水量的變化做出反應，并且易于集成到 DIY 項目中，但它們唯一真正的用途是用于家庭園藝和科學博覽會項目。在任何科學追求中，他們根本無法產生可靠的體積含水量測量值。