所謂“兵馬未動，糧草先行”，中國航天的未來要大力發(fā)展空間站，必然要考慮太空中的給養(yǎng)問題。我國宇航員在去年10.17日發(fā)射的神舟十一號飛船中，帶去了生菜的種子以及專門定制的蔬菜培養(yǎng)箱，在對接的天宮一號中首次當(dāng)起了“太空菜農(nóng)”。

 

為了更好的了解蔬菜生長過程中“土壤”水分和養(yǎng)分狀況，航天科研中心經(jīng)過多方比對，最終選擇了由我司提供的高性價比的WET便攜式土壤水分、溫度和電導(dǎo)率測量儀，提前安裝在了培養(yǎng)箱裝置中以便實時記錄測量數(shù)據(jù)，標(biāo)記為“天基”；同時在地球端的宇航員工作中心同步測量記錄數(shù)據(jù)，標(biāo)記為“地基”。

 

 

 

土壤中水分主要受到3種力的作用，重力，吸附力和毛管力（表面張力）。其中保持土壤水分的力主要有兩種，即吸附力和毛管力。而重力主要影響水分的下滲速度。

 

在地球上，當(dāng)給土壤澆水后，水分受到重力作用，同時受到吸附力和毛管力作用，會使土壤含水量逐漸呈下降趨勢。因此會出現(xiàn)如圖中地基含水量的變化曲線。

 

 

當(dāng)在太空中進行同樣的實驗時，由于土壤水分失去重力，主要的影響力變?yōu)槲�附力和表面張力。這兩種力會慢慢使水分在土壤中均勻化，因此從開始澆水后探頭周圍的水分含量會逐漸增加，到一定程度后會達到一個水分平衡。在圖中顯示為8-9天的過程。

 

由于儀器本身是金屬，當(dāng)探頭發(fā)射電磁波后，在探針周圍會出現(xiàn)一定極性，繼而吸附水分聚集在探頭周圍而形成一種水膜，使探針測出的水分值近似于土壤飽和水分含量（約50%-60%左右）。這種平衡會保持一定時間，除非再次灌溉，或者蒸發(fā)量很大的情況下才會改變。圖中顯示為9-18天的曲線過程。

 

當(dāng)再次澆水后，水分急劇增加，打破原來的水分平衡，會出現(xiàn)高峰值并開始逐漸下降，這跟地基所測定的曲線圖是比較吻合的，圖中顯示為19-27天的曲線過程。

 

 

目前測量土壤水分含量的方法主要有3種：時域反射或頻域反射（高頻電磁波法）、電容法和烘干法。

 

第一種為發(fā)射高頻電磁波，通過接收反射回的不同頻率電磁波信號或電磁波反射回的時間不同來測定水分含量。

 

第二種為發(fā)射電流，測定土壤水分中電容的變化，從而界定水分含量。

 

第三種為烘干法，為絕對含水量值。通過稱重烘干前及烘干后土壤重量測定土壤中的水分絕對含量，這是對前兩種儀器校準(zhǔn)的一種方法。

 

對于在太空中做實驗，第三種方法需要測量土壤重量，所以無法實現(xiàn)。前兩種相比較的話第一種受的影響更小，所以還是建議使用電磁波法的儀器來測定。

 

土壤水分含量的測定更多的時候觀測的還是變化曲線，而不是絕對的水分含量值，所以建議在太空中做實驗時考慮到失重對水分的影響即可。同時參考所測定的電導(dǎo)率值，這對于太空植物種植具有很大的參考意義。