森林枯落物是森林生态系统的重要功能部分,其含水率的原位测定对研究森林水文特征、森林土壤呼吸和碳循环具有重要作用。此外,森林地表可燃物主要集中于枯落物未分解层,其水分含量直接影响林火点燃的难易程度以及火势强弱,因此,快速、准确获取枯落物含水率对于林火监测以及森林火险等级预测具有重要意义。与土壤层相比,枯落物层具有结构松散、有机质含量高、厚度较薄的特点,且紧实度的变化对其含水率的测量影响较大,常见的土壤水分传感器很难直接、准确地测定枯落物含水率。根据上述特点,本文提出了一种基于驻波率(SWR)原理的森林枯落物含水率测量方法并设计一种适应于森林枯落物含水率测量的传感器。论文首先介绍了森林枯落物含水率测量的相关研究,并从测量原理出发,选取适合森林枯落物结构的测量方法。运用相对湿度法,进行枯落物未分解层含水率测定。并在室内实验的基础上对所设计的复用双环式传感器探针结构进行改进及优化,可分时测量森林枯落物的含水率和电导率。通过实验验证,传感器输出电压与半分解、全分解枯落物和土壤含水率呈现良好的线性关系且拟合决定系数在0.96以上。与商品化TDR(TRIME-PICO 64,IMKO,德国)水分传感器相比,本文研制的传感器测量枯落物和土壤含水率的平均绝对误差较小,且在厚度小于10 cm的枯落物含水率测量以及测量成本方面具有明显优势。在对枯落物含水率进行长期原位测定时,森林枯落物含水率原位测量仪可通过测量电导率来判断半分解的枯落物是否随时间推移而完全分解,并以紧实度为参考变量建立紧实度与含水率关系模型,以便及时调整传感器水分测量的标定曲线,最大程度降低因枯落物分解程度及其紧实度改变而对传感器测量精度造成的影响,为准确测量森林枯落物含水率奠定基础。