MT10土壤水分,温度,电导率传感器用户手册V1.1（SDI12输出接口）.pdf

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2 产品介绍与背景知识

2.1 背景知识

2.1.1 土壤电导(盐分)对植物的影响

2.1.2 测量土壤电导(盐分)的意义

2.1.3 植物收到盐分胁迫的判断

2.1.4 电导与盐分的测量

2.1.5 土壤含水率对植物的影响

http://www.infwin.com MT10土壤水分/温度/电导率传感器 SDI-12接口用户手册大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 1 -

http://www.infwin.com 目录 1 技术支持 ................................................................................................................. 3 2 产品介绍与背景知识 ............................................................................................. 4 2.1 背景知识 ............................................................................................................................. 4 2.1.1 土壤电导(盐分)对植物的影响 ................................................................................. 4 2.1.2 测量土壤电导(盐分)的意义 ..................................................................................... 5 2.1.3 植物收到盐分胁迫的判断 ........................................................................................ 5 2.1.4 电导与盐分的测量 .................................................................................................... 6 2.1.5 土壤含水率对植物的影响 ........................................................................................ 6 2.2 产品介绍 ............................................................................................................................. 8 3 传感器接线 ........................................................................................................... 10 4 外型尺寸、选型订购 ........................................................................................... 11 4.1 外型尺寸 ........................................................................................................................... 11 4.2 选型订购 ........................................................................................................................... 12 5 安装与测量 ........................................................................................................... 13 6 土壤水分，温度，电导率与输出的换算 ........................................................... 14 6.1 土壤的水分换算 .................................................................................................................. 14 6.2 非土壤类的基质的水分换算 .............................................................................................. 14 7 数据通信与输出 ................................................................................................... 15 7.1 串行 ADI 接口 .................................................................................................................... 15 7.1.1 电气标准 .................................................................................................................... 15 7.1.2 协议解析 .................................................................................................................... 15 7.2 SDI-12 接口.......................................................................................................................... 17 7.2.1 电气标准 .................................................................................................................... 17 7.2.2 协议解析 .................................................................................................................... 18 大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 2 -

http://www.infwin.com 1 技术支持感谢您选择并使用我公司产品，此用户手册协助您了解并正确使用传感器。如需订购产品、技术支持、以及产品信息反馈，请通过以下方式联系我们。请在联系时附注设备的购买时间，购买方式，联系人信息，地址以及电话等相关信息，便于我们为您服务。网址 http://www.infwin.com E-Mail infwin@163.com 电话 +86-411-66831953， 4000-511-521 传真 +86-411-82388125 版本控制日期 2015-04-23 2016-08-16 版本号 V1.0 V1.1 说明创建更新完成人 fg49597 sl51930 大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 3 -

http://www.infwin.com 2 产品介绍与背景知识 2.1 背景知识 2.1.1 土壤电导(盐分)对植物的影响土壤盐分过多对植物生长的影响是多种多样的，主要危害有以下几个方面：（1）生理干旱。土壤中可溶性盐类过多，由于渗透势增高而使土壤水势降低，根据水从高水势向低水势流动的原理，根细胞的水势必须低于周围介质的水势才能吸水，所以土壤盐分愈多根吸水愈困难，甚至体内水分有外渗的危险。因而盐害的通常表现实际上是一个旱害，尤其在大气相对湿度低的情况下，随蒸腾加强，盐害更为严重，植物生长异常,植株矮小, 叶小暗绿,似干旱缺水状。（2）离子的毒害作用。植物由于吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素吸收。（3）破坏正常代谢。盐分过多可抑制叶绿素合成与光合器中各种酶的发生，尤其是影响叶绿-蛋白的形成，生长在盐分过多的土壤中的作物，一般净光合率低于淡土的植物，净光合生产率低，不利于生长。叶绿体是植物进行光合作用的主要场所。叶绿素含量是反映植物光合作用强度的生理指标。因此,盐胁迫下,对植物光合作用的影响主要是对植物体中叶绿体的影响。由于盐胁迫下,植物吸收不到足够的水分和矿质营养,造成营养不良,致使叶绿素含量低,影响光合作用。另外,盐分过多使梭化酶和梭化酶活性降低,叶绿体趋于分解,叶绿素被破坏。叶绿素和类胡萝卜素的生物合成受阻,气孔关闭,使光合速率下降,影响作物产量。（4）对植物细胞膜结构的影响。盐胁迫直接影响细胞的膜脂和膜蛋白,使脂膜透性增大和膜脂过氧化,从而影响膜的正常生理功能。正常情况下,细胞壁和质膜相互接触,细胞在失水时质膜收缩,由于质膜与细胞壁的弹性不同,质壁相互“撕扯”变形,产生机械胁迫,引起细胞内游离钙离子浓度增加,诱导植物活性氧迸发。盐胁迫使细胞失水,引起细胞膨压和渗透压变化。（5）阻碍农作物蛋白质合成。盐分过多对蛋白质代谢影响比较明显,抑制合成促进分解, 抑制蛋白质合成的直接原因可能是由于破坏了氨基酸的合成,如蚕豆在盐胁迫下叶内半肤氨酸和蛋氨酸合成减少,从而使蛋白质含量减少。使作物产生有毒物质。盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物,如蛋白质分解的产物游离的氨基酸、胺、氨等的积累,这些物质对植物有毒害作用,致使植物叶片生长不良,抑制根系生长,组织变黑坏死等。大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 4 -

2.1.2 测量土壤电导(盐分)的意义 http://www.infwin.com 土壤中的总盐量是表示土壤中所含盐类的总含量。由于土壤浸出液中各种盐类一般均以离子的形式存在，所以总盐量也可以表示为土壤浸出液中各种阳离子的量和各种阴离子的量之和。近年来，土壤总盐量逐年升高，产生土壤酸化和次生盐渍化现象，这主要是由于土壤常年覆盖或季节性覆盖改变了自然状态下的水热平衡（高温、缺少雨水淋洗、蒸发强烈），土壤得不到雨水充分淋洗，致使盐分在土壤表层上聚集；也是不合理施肥所致。在土壤分析中，含盐量是一个重要的综合指标，而测定土壤中的电导率可以直接反映出混合盐的含量。因此，对土壤中电导率进行监测能够掌握其污染状况是十分必要的。土壤电导率是研究精细农业不可缺少的重要参数，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，从而也为基于信息和知识的现代精细农业的普及推广打下基础。（1）了解水盐动态及其对作物的危害，为土壤盐分的预测、预报提供参考，以便采取有力措施，保证作物正常生长。（2）了解综合治理盐渍土的措施所产生的效果。（3）根据土壤含盐量及其组成，进行盐渍土分类，并进行合理规划，以达到合理种植、合理灌溉及合理排水的目的。（4）进行灌溉水的品质鉴定，测定灌溉水中的盐分含量，以便合理利用水利资源，开垦荒地，防止土壤盐渍化。 2.1.3 植物收到盐分胁迫的判断土壤基质的电导率 EC 值越高，表明土壤中可溶性盐离子的浓度就越大，这样有可能形成反渗透压，将植物根系中的水分置换出来，使根尖受到损伤，进而丧失吸收水分和营养的能力，这也是过度施肥会引起烧苗的原因。（1）地上植株表现的症状为：萎蔫、黄化、组织坏死或植株矮小等症状。（2）根部表现的症状为：轻度时根尖变褐、侧根干枯、没有根毛，严重时整个根系腐烂坏死。土壤 EC 值过高也会增加根腐病（绵腐病菌引起）的发生机率。当发现作物植株生长缓慢或停止生长时，切忌盲目性追肥补充营养。首先，应当观察植物根部情况，结合基质特性和水肥管理情况做判断，用土壤电导率（盐分）测试仪检测土壤的 EC 值。当植物根部吸收能力下降时，不合理的施肥会造成土壤盐分再度积累，加速植株死亡；其次，使用 EC 值较低的水灌浇冲洗土壤，以达到降低土壤盐分浓度的目的；第三，可以适当使用生根剂，促进植物根系生长，加速植株恢复正常。大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 5 -

2.1.4 电导与盐分的测量 http://www.infwin.com 通常电导率EC（Electrical Conductivity）是用来衡量溶液中可溶性盐浓度的指标，单位为西门子每米S/m（1S/m=10mS/cm = 10000uS/cm = 10dS/m）。根据土壤基质或营养液的电导率取决于其温度和盐度（即盐分）的性质，通过测定其电导率和温度就可以求得盐度。EC值的测量温度通常为25℃，同一溶液中，测量温度越低EC值越低。正常的气温条件下，每相差1℃ 电导率的变化值约为2%。电导率与盐分大致成线性关系，以温度25℃为基准，其比例为：1μS/cm=0.55～0.75mg/l 含盐量，在其它温度下，则需加以校正，即温度每变化1℃，其含盐量大约变化1.5-2%。温度高于25℃时用负值，温度低于25℃时用正值。所以可以根据电导率估算盐分。 2.1.5 土壤含水率对植物的影响适度的水分是植物生长的一个重要条件。水分过多或者缺乏，生长就会受到以下多方面的影响。（1）对植物形态的影响植物通过水分供应进行光合作用和干物质积累，其积累量的大小直接反映在株高、茎粗、叶面积和产量形成的动态变化上。遭受水分胁迫后的植株个体低矮，光合叶面积明显减小，产量降低。（2）对叶片变化的影响叶片是光合与蒸腾的主要场所。叶肉细胞扩张和叶片生长对水分条件十分敏感。植株叶片要保持挺立状态，既要靠纤维素的支持，还要靠组织内较高膨压的支持，植株缺水时所发生的萎蔫现象便是膨压下降的表现。（3）对产量形成的影响作物产量是太阳能转化为化学能在作物上的积累。土壤水分状况影响植物根系吸水和叶片蒸腾，进而影响到干物质积累，最终影响作物产量。（4）水分对根冠发育的影响植物根系是吸水的主要器官，其发育受多方面的影响，但起主要作用的是土壤水分状况和通气状况。土壤水分状况影响根系的垂直分布，当土壤含水量较高时，根系扩散受到土壤的阻力变小，有利于新根发生，根系发达。土壤中通常含有一定的可利用水，所以根系本身大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 6 -

http://www.infwin.com 不容易发生水分亏缺。土壤干旱或供水不足时，根系吸收有限的水分，首先满足自己的需要，给地上部分输送的就很少。所以土壤水分不足时对地上部的影响比地下部的影响更大。根冠比增大。反之，若土壤水分过多，土壤通气条件差，对地下部分的影响比地上部分的影响更大，根冠比降低。适度而缓慢的水分亏缺可增加绝对根重，抑制地上部分的生长，减少地上部分的干物质积累，单产降低，但有利于密植，从而提高总产。研究表明：一定时期的水分亏缺有利于提高产量和品质。前期干旱可以增强后期的抗旱能力，苗期的轻度抗旱能促进根系的“补偿生长”，提高植株的抗旱能力。（5）对光合作用的影响光合作用是绿色植物获能量的主要源泉。光合速率的大小与植物的水分状况密切相关。试验表明，植物组织水分接近饱和时，光合最强；水分过多，组织水分达到饱和时，气孔被动关闭，光合受到抑制。水分缺乏，光合降低；严重缺水至叶子萎蔫时，光合急剧下降，甚至停止。土壤水分状况也影响植物的光合作用。土壤含水量降低引起叶片水势降低，气孔阻力增大，最终导致叶片扩散阻力加大，CO2 扩散受阻，光合速率下降。（6）对有机质运输的影响水分供应减少，叶片水势随之降低，从源叶运输到韧皮部的同化物质减少。原因一方面是叶片水势降低，光合速率降低，使叶肉细胞内可运出蔗糖浓度变低，另一方面是由于筛管内集流的纵向运动的速度降低。水是物质转化运输的介质，同时它也直接参运某些生化反应。通常，作物果实膨大期或灌浆期水分不足，由于光合作用和运输受阻，使果实和种子不能积累充足的有机物而变得干瘪瘦小。因此在干旱情况下，灌水可以加速有机物质的运输。但是，水分过多也不利于有机质的运输，这主要是由于水分过多而造成土壤通气不良，影响呼吸作用和其他代谢过程引起的。（7）对矿质元素吸收和运输的影响矿质元素必须溶解在水中才能被植物吸收。但是植物吸收水分和吸收矿质盐分的量是不成比例的，两种吸收均因环境的变化而产生很大差异。植物对水分和矿质的吸收是既有关，又无关。有关，表现在盐分一定要溶解在水中才能被植物根系吸收，并随水流进入植物的根系；无关，表现在两者的吸收机理不同。水分吸收主要是蒸腾作用引起的被动吸水，而矿质吸收主要是消耗代谢能量的主动吸收为主。（8）对种子萌发的影响吸水是种子萌发的主要条件。种子只有吸收了足够的水分后，各种与萌发有关的生理生化作用才能逐步开始。这是因为水分可以使种皮膨胀软化，氧气容易透入而增强胚的呼吸，同时也使胚易于突破种皮；水分可使原生质由凝胶状态转变为溶胶状态，使代谢增强，并在一系列酶的作用下，使胚乳的贮藏物质逐步转化为可溶性物质，供胚生长分化之用；水分可大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 7 -

促进可溶性物质运输到正在生长的幼芽、幼根，供给呼吸需要和新细胞结构的形成。 http://www.infwin.com 2.2 产品介绍 MT10 土壤水分/电导率/温度传感器性能稳定灵敏度高，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。MT10 土壤水分传感器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。适用于土壤墒情监测、科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、精细农业等场合。传感器具有以下特点：（1）土壤含水率、电导率以及温度三参数合一。（2）也可用于水肥一体溶液、以及其他营养液与基质的电导率。（3）电极采用特殊处理的合金材料，可承受较强的外力冲击，不易损坏。（4）完全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤或直接投入水中进行长期动态检测。（5）精度高，响应快，互换性好，探针插入式设计保证测量精确，性能可靠。（6）完善的保护电路与多种信号输出接口可选。技术参数信号输出类型 SDI-12接口V1.3版本供电电压 3.6-16V/DC 直流静态休眠功耗 0.03mA @12V DC 直流动态测量功耗当接收到测量指令时起的 150ms 内电流 10mA，然后返回静态休眠功耗测量时间 150ms 数据采集器兼容性 Decagon Device: Em50, Em50R 数据采集器（包含但不限于） Campbell Scientific: 任何支持 SDI-12 接口的数据采集器 (CR10X,CR850, 1000, 3000, etc.) 土壤介电常数 aξ 量程可选量程：0.88（空气）- 81.88 （水）分辨率：0.88-40.00 内±0. 1，40.00-81.88 内±0.5 精度：0.88-40.00 内±1，40.00-81.88 内±5% 电导率 EC 量程量程： 23ds/m（23000us/cm）分辨率：0-7ds/m 内 0.01 dS/m, 7-23ds/m 内 0.05ds/m 精度：0-7ds/m 内±5%, 7-23ds/m 内±15% 电导率温度补偿内置温度补偿传感器，补偿范围 0-50℃ 温度测量量程量程：-40~80℃，分辨率：0.1℃，精度：±0.5℃ 测量原理与测量方式土壤水分 FDR 方法，土壤电导率交流电桥法土壤原位插入或浸没入培养液、水肥一体营养液中直接测试大连哲勤科技有限公司联系电话: 0411-66831953 4000-511-521 传真: 0411-82388125 网址：http://www.infwin.com 邮件: infwin@163.com QQ:617165508 - 8 -

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