土壤水分平衡
方程是水文學的基礎方程，通常是研究土壤水分動態的基石，研究水文過程與生態過程相互作用的橋梁，以及大尺度陸地表面與大氣過程的關鍵。土壤水分動態主要取決于土壤水分平衡的輸入和輸出項，即降雨入滲、蒸散發和泄流。土壤水分動態模擬的復雜程度主要取決于對各生態水文過程和多個土壤層進行描述的詳細程度。根區土壤水分含量是水文循環*的組成部分，也是陸地生態系統健康運行的關鍵。土壤含水量隨時間的變化，由來自降雨和融雪的水分輸入、通過土壤蒸發植物蒸騰和深層滲漏補給地下水的水分損失過程來平衡。一般來講，土壤水分含量是植物水分可得性的時間條件，可提供水分供給與水分需求相對狀態的整體評價。通過土壤水分收支和表面能量平衡的結合，農學家、農業氣象學家、水文氣象學家和生態水文學家已經發展了大量模型用于計算土壤水分含量和蒸散量。根據土壤水分平衡中氣候、土壤、植被和地下水過程定量化描述的詳細程度，對土壤水分模型進行了簡單分類。降雨與蒸散發等氣象因素的不確定性，決定了土壤水分含量變化的隨機性。基于土壤水分平衡的土壤水分動態隨機模擬，現有的大量模型多將降雨和蒸散發作為隨機因素，特別是以降雨為隨機因素的模型居多。這些研究可以分為兩類：一類是將降雨作為隨機因素納入到根區土壤水分平衡方程，而蒸散發被視為確定性變量；另一類是在降雨波動不強烈，而其他氣候因素隨機性顯著的地區，可能將降雨視為確定性變量，而蒸散發視為隨機因素。
基于TDR原理的土壤水分儀原理
基于介電法原理的土壤水分測量主要有時域反射測量法、頻域反射測量法。與TDR相比，FDR在電極幾何形狀設計和工作頻率選取上有更大的自由度，校準和自動連續監測更容易，測量精度較高，因此采用FDR原理的土壤水分傳感器更適合實際生產的需求。FDR是根據電磁波在介質中傳播頻率來測量土壤的表觀介電常數ε，從而得到土壤容積含水量θV。FDR探針等效為一個電容器，其間的土壤充當電介質，電容器和振蕩器組成一個調諧電路。高頻振蕩電路產生幾十至幾百兆赫的正弦信號，通過同軸電纜傳輸線傳送到探頭，根據掃頻電路檢測共振頻率。
基于TDR原理的土壤水分儀的應用
生長介質，如位于箱體，花盆和生長袋中的泥炭基質，椰纖維,樹皮基質等，礦物基質 (如巖棉)；適合室內綠化用；室外礦物土。例如：農業區域灌溉控制、葡萄種植和啤酒花栽培；開闊地蔬菜、蘆筍、草莓和櫻桃等水果；干旱脅迫實驗等。
產品描述
MST3000+手持水分速測儀適于土壤溫濕度傳感器SMT 100傳感器快速精確讀數。操作異常簡單: 按一按鍵, 測量值立即顯示在LCD顯示屏上。自動關機功能避免無意識的電池耗電。MST 3000+可以用于所有土壤和基質的直接獨立測量。但使用該測量方法時，很重要一點要考慮到傳感器相同的測量值只能在相同的環境條件下測得 (土壤密度, 插入深度) 。因此強烈推薦多次測量并對結果取均值。MST3000+僅僅用作安裝的傳感器的顯示設備，無需經常讀數和歸檔 (例如：灌溉初步測量)。
含水率與體積質量的關系
在脫水過程中，隨著離心機轉速和吸力的增加，土壤含水率顯著降低，土壤發生收縮變化，然而土壤容積的變化可以通過其變化速率描述，故土壤含水率和體積質量之間的關系可以通過土壤收縮特征曲線表示，即比容積含水率曲線，4種供試土壤的收縮特征曲線均基本呈現“S”型，隨著土壤含水率的增加，比容積呈現遞增趨勢），但在不同階段其增加速率不同，故可采用三直線模型分別對3個階段進行擬合。研究中，土壤收縮特性明顯受離心力影響，可將土壤收縮的3個階段劃分為超正常段、結構段和偽飽和段；在不同的收縮階段，土壤收縮特征值通常亦不相同。土壤收縮特征值即為比容積－含水率曲線上任意一點的斜率，可用來判斷土壤容積變化與水容積變化的比例。在正常段中，p≈1；在外力作用下，即在超正常段中，p>1，表示土壤容積隨含水率的變化發生顯著變化；結構段與正常段/超正常段相連接，p<1；當土壤含水率接近飽和含水率時的土壤收縮段為偽飽和段，此階段內比容積隨含水率的變化趨于平緩。可見超正常段、結構段和偽飽和段內的p呈逐漸減小趨勢。
