土壤墒情监测相关的几个关键概念（一）

农业是人类的根基，各国每年花大量的资金投入土壤墒情监测。国外有很多企业从事针对农业的墒情、气象、灌溉相关服务，整个产业链、商业化、市场化都比较成熟。

近年来，在中国从事与土壤墒情、生态环境监测产品及服务相关的专业企业中，数家企业的年营业额都已经突破亿元，并成为了资本市场抢手的企业。

在水资源分布不平衡（部分地方非常紧缺）、气候变化加剧、生态环境监测智能硬件异军突起、农业劳动力匮乏、大量投资转移到农业行业等背景下，这实际上已经成为了很少有人看到的风口。

小e从事墒情相关工作多年，站在风口，感觉风越来越大。最近越来越多地被咨询这些问题：

土壤的体积含水量、重量含水量、相对含水量有什么区别？

土壤水分传感器测量得到的是体积含水量还是重量含水量？

如何才能测出土壤的相对含水量？

小e原想把这些问题的答案写在手机备忘录上，有人询问就复制粘贴微信发出，后来一想，这样的效率还是不高，浪费时间不少，最为关键的是：需要写出一篇自成体系的文章出来，把事情的来龙去脉讲清楚。

本文分三个部分‍：

第一部分是几个基础概念的定义，放在一起，避免新接触该行业的朋友分别去百度搜索。

第二部分是本文的核心干货，约3000个文字，从土壤水分监测历史发展的角度介绍了能被商业化使用的土壤水分传感器的发展历程，顺带解释了体积含水量、相对含水量这些基本概念。

第三部分写土壤墒情的未来，对于已经踏入或准备踏入该行业的朋友，一定要思索未来会发生什么，才有机会站到或靠近这个特别的风暴口。

一、纯概念定义（不喜欢看概念定义的请跳读后续干货）

1、土壤含水量：一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。

2、重量含水量：是指土壤中水分的重量与相应固相物质重量的比值。

3、体积含水量：是指土壤中水分占有的体积与土壤总体积的比值。

4、饱和含水量：是指土壤颗粒间所有孔隙都充满水时的含水量。

5、相对含水量：一般是指土壤含水量占田间持水量的百分数。

6、田间持水量：指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量，田间持水量是大多数植物可利用的土壤水上限。

二、土壤“墒情”的来龙去脉

墒，是指适宜植物生长发育的土壤湿度。因此，农业生产中常有抢墒、保墒、跑墒之说。土壤墒情是否适宜植物生长发育就如同人是否有饭吃，人可以吃固态、液态、各种千奇百怪的食物，而植物只能靠庞大的根系从土壤中吸收水分，顺带把溶解在土壤水分中的营养物质吸收到身体中。伟大的光合作用造就了地球，而植物特有的光合作用只有在水分子的参与下才能完成。因此，土壤墒情的测报工作对人类极为重要。

那么，问题来了，如何测报土壤墒情才能反应土壤湿度是否处于适宜植物生长发育的状态呢？

由此，一大波与土壤墒情状况相关的概念被人们整出来了（建议跳过、不用阅读本段人们创造的N多概念），比如：体积含水量、重量含水量、相对含水量、饱和含水量、田间持水量、作物缺水胁迫、凋萎点、萎蔫系数、灌溉水利用系数、土壤重力水、土壤毛管水、土壤吸湿水、土壤膜状水（薄膜水）、土壤束缚水、土壤自由水、化学结合水、地下水、旱灾、涝灾、特大干旱、严重干旱、中度干旱、轻度干旱、土壤水分特征曲线、土壤导水率、土壤水扩散率、土壤粒径……

不就是一个土壤湿度吗？要按人类现有的知识框架正确表达清楚，得搞懂相关的概念至少二十八个，吓死宝宝了！不怕，本文就把土壤墒情的事说清楚、道明白！

首先，历史以来，人们都是如何判断识别土壤湿度情况的呢？

可以用眼睛看，但是眼睛不能够在不同的人之间形成共同沟通交流的标准。可以用手捏，用手捏一把土壤然后放开手，看土壤松散情况，但是，不同的人之间捏一把土的用力程度有差异，也不能形成人们共同的标准。

既然眼睛和手都不靠谱，能不能通过直接加热让水分挥发的方式（对比加热前后土壤的重量差异）看看土壤中究竟有多少水呢？恒温箱烘干法、酒精燃烧法、红外线烘干法等都被使用。恒温箱烘干称重法一直被认为是最经典和最精确的标准方法。

显然，烘干称重法得到的是重量含水量

烘干法的优点是就样品本身而言结果可靠，但它的缺点也是明显的。取样时会破坏土壤，深层取样困难，定点测量时不可避免由取样换位而带来误差。在很多情况下难以进行长期原位监测且受土壤空间变异性影响也比较大。取土烘干操作费时费力，至少需8小时以上，还需要烘干燥箱及电源，完全不适合野外作业，不可能规模化的应用。