2.2.3.2 非饱和土壤土水势的测量方法
由以上分析可以看出，对于非饱和土壤水分，一般不考虑溶质势和温度势，土水势为重力势和基质势之和。对于重力势，可以根据所研究点的位置与参考状态的高度差来决定，所以对非饱和土壤水分土水势的测量主要是基质势的测量。
基质势测定的仪器常用张力计，张力计由陶土头、集水管和止水环组成。陶土头是一种由陶土材料烧制成的具有极小孔隙的器件，在一定的压力条件下，水能够透过其孔隙，但孔隙中形成的水膜能够阻止空气通过。张力计又称负压计，实际测量时将张力计与U形比压计相接，通过U形比压计测量张力计中的负压力值，如图2.1所示。张力计中压力的测量也可以采用真空压力表或负压传感器。
图2.1 张力计测量基质势原理示意图
张力计、真空压力表（或U形比压计）或传感器形成土壤基质势测量系统。
在测量基质势时，首先将张力计陶土头埋置于土壤中被测点处，如图2.1中的A点，然后将U形比压计与陶土头相连接。当U形比压计中的压力差稳定时，表明张力计中的水势和陶土头周围土壤中的水势处于平衡状态，亦即A点的土水势ψmA与B点的土水势ψmB相等。由于无溶质浓度和温度的差异，A、B两点的溶质势和温度势分别相等，对于图2.1（a）所示的情况，取过B点的水平面为参考状态，设A点距B—B水平面的距离为z，由图中可以看出，U形比压计的右端B—B水平面以上的水柱高度为h，U形比压计的左端B—B水平面以上的液体为水银和水，其中水柱高度为h1，水银柱高度为zh1，z为U形比压计的右端B—B水平面与陶土头轴线之间的距离，根据等势面原理，则A点的基质势为
一般的，水银的密度ρHg=13.6g/cm3，水的密度ρw=1.0g/cm3，代入式（2.23）得
对于图2.1（b）的水银U形比压计，当陶土头埋于土壤中的A点，水银槽B内的水银因土壤水吸力作用沿U形比压计升高zHg，亦可写出A点的基质势为[7]
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式中：z1为水银柱顶部距A点的距离；zHg为水银柱升高的高度。
因为z1=z0+zHg，将ρHg=13.6g/cm3，ρw=1.0g/cm3代入式（2.25）得
式中：z0为水银槽的水银面距A点的距离。
如果采用真空压力表来测定负压值，如图2.2所示。设真空压力表到陶土头中心的距离为a，如果真空压力表满量程刻度为0～-100kPa，其表面读数P为-100时，相当于水势为-1000cm，则基质势为[7]
图2.2 张力计与真空表测量基质势原理示意图
对于式（2.27），因为真空表的位置比测点处（陶土头位置）的位置高，所以真空表的读数是克服了该高度差以后的读数，因此测点处的实际基质势应该是真空表读数减去位置差a以后的值。
随着测量技术的发展，目前市面上已有多种土壤水势传感器或负压传感器，例如Decagon公司生产的MPS-6基质水势传感器的测量范围为-9～-100kPa，利用土壤水势传感器可以直接测量土壤水分的基质势，配以采集器就可以进行自动测量和自动记录。