土壤蒸渗仪(Lysimeter) 是在现代电子技术、土壤物理学、微气候学等学科领域不断深入发展的基础上，为研究“四水”循环转化过程中降雨下渗、径流、蒸散及土壤水中可溶解成分转移过程而研发生产的一种综合性系统设备。该设备能精确监测被测土体蒸散量和渗漏量，可单个或成套布设，适用于农业、林业、水利、气象等相关部门长期监测流域总蒸发量，可为水利工程规划设计和水资源合理开发利用有提供数据支撑。

从历史渊源来看，土壤蒸渗仪是一种是非标定制的舶来品，上世纪80年代引入中国，目前国内生产销售的蒸渗仪除原装进口的以外，大部分的机械结构与测量原理都是学习和引进国外的。哪家公司实力强，研发转化水平高，本土化的效果可能就好一些。由于行业比较冷门，市场需求量又小，所以国内专业生产土壤蒸渗仪的企业很少，并且都是一些小微企业。当前没有此类产品的国家标准和生产规范。

当前，国内企业所生产的土壤蒸渗仪，从结构上可分为悬挂式、杠杆式、弹簧式和直称式。前三种结构的蒸渗仪工作原理都是间接称量法，用杠杆或钢丝（弹簧）平衡去掉被测土体和硬件土箱的原始重量，通过测定变化量来计算蒸发蒸腾量，渗漏量监测也是大同小异。这三者在结构上唯一不同的是：杠杆式蒸渗仪是通过三级也就是三次转换平衡去掉原始重量，结构相对复杂；而悬挂和弹簧式可直接平衡去掉原始重量，结构要简单一些。直称式蒸渗仪，顾名思义，就是直接秤量被测土体各测点随蒸发、蒸散、渗漏、降水或灌溉而引起的土壤总重量的变化。四种结构的蒸渗仪均有优缺点，可按实际需要择优选型。

01杠杆式土壤蒸渗仪

整个称重系统可以看作一个巨大的杆秤。用平衡码平衡掉蒸渗仪的初始重量（如下图1所示），然后将土箱和土体的重量作为一个固定值，默认重量的变化都是由土壤水分变化引起的，这样称重传感器感应到的就为水分的变化量，再结合渗漏量计算出蒸散量。其优缺点是：

（一）反应灵敏，监测数据线形度好；

（二）杠杆平衡系统结构复杂，各个支点（类似天平刀口）易磨损变形，测量量程小；

（三）所采用的传感器蠕变和零漂相对较大，每次测量前需进行零点校正，也需要定期标定，后期维护工作量大。

图1杠杆式蒸渗仪原理图

其中： 1、土箱，2、土体，3、过滤层，4、土箱箱底，7、渗漏管，9、渗漏传感器，5、6、8、11、12、13、14为杠杆系统，15、为平衡砝码，18、为游码，16、为称重传感器，17、为清零电机。

02 悬挂式土壤蒸渗仪

称重机构原理如下图2所示:由两块方钢夹在钢丝绳中部与两块斜铁及平衡臂产生工作状态。在平衡臂水平时，钢丝绳产生垂直错位。当土体重量发生变化时，平衡臂上下摆动形成摆角变化，通过钢性连杆机构将摆角的变化转换为线位移，再利用高分辨率的位移传感器测出位移变化量，从而实现土箱重量变化的测量。

其中G代表土体和土筐重力，F代表砝码重力。

图2悬挂式蒸渗仪测量原理图

悬挂式蒸渗仪秤体侧视图

悬挂式蒸渗仪秤体透视图

悬挂式蒸渗仪的优缺点：

（一）被测土体始终处于悬挂状态，传感器无需长期承受秤体及土壤压力，不易疲劳，皮实耐用。

大型悬挂式土壤蒸渗仪实物照片

（二）所采用的是位移传感器感知蒸散发变化量，其与被测土箱直接相连，没有中间过渡转化环节，减少了误差源，提升了测量精度；

（三）测量量程大，抗干扰能力强，无需定期标定，后期维护简单方便；

（四）机械结构复杂，现场安装工作量大，调试要求高。

03 直称式土壤蒸渗仪

在被测土体下互成120°角安装了三只称重传感器（如图3所示），直接称量被测土体的重量变化，得出蒸散量及渗漏量。其优点是机械结构简单，安装调试方便；缺点是传感器测量精度差，温漂大，需要定期维护。

图3直称式蒸渗仪结构原理图

直称式土壤蒸渗仪实物照片

近年来，为弄清楚气候变暖对生态系统功能及其稳定性的影响与调控机制，我司在直称式蒸渗仪结构基础上专门研发生产了一款土壤环境控制蒸渗仪（也称为增温蒸渗仪），其可通过调节控制环形空腔内的温度，进而改变内筒内腔中的原状土体的温度、湿度等。该装置可以拓展监测植物生长土壤环境的温度、土壤含水量以及土壤表层二氧化碳浓度，并对装置内的植物的物候、蒸腾和生长节律变化进行连续测定，了解气候变暖对草原植物群落及其稳定性的影响，从而为野外植物生长条件和驱动机制的研究提供可靠的信息支撑，为陆地生态系统的恢复、重建、碳收支评估及气候变化适应性管理提供依据。相较于当前常用的加热灯及温室建设，该设备的最大优点是直接作用于被测土壤，受外界环境影响小，实验效果好，使用成本低，后期维护简单。

称重式增温土壤蒸渗仪外部及内筒照片

04弹簧式土壤蒸渗仪

在被测土体下面等距离互成120°安装了三只强力弹簧和悬臂梁传感器（如图4所示），利用强力弹簧和机械柔性平衡盛土容器和原状土的总重量，用高精度悬臂梁传感器监测所设定的前后两次变化量，测值之差即为当时段的蒸散量。其优点是使用成本低，安装简便；缺点是弹簧易疲劳，不适用于大型蒸渗仪。

图4：弹簧式土壤蒸渗仪结构原理图及实物照片

以上是几种称重式土壤蒸渗仪的介绍，用户可根据测量需求、应用场景、设备性能等进行设备选型，以确保所选设备能够满足自己的实际需求。