枯落物是森林生态系统生产力的重要组成部分,其分解速率和分解程度对于森林生态系统调节气候、物质循环与能量流动具有重要作用。因此,在全球气候变暖的背景下,快速、准确获取枯落物的分解程度对研究枯落物在碳循环和地球碳平衡中的作用具有重要意义。森林枯落物层分解过程较为复杂,受枯落物性质、温度、水分、土壤微生物与动物等因素共同影响,具有分解速度慢、影响条件多的特点。传统的枯落物分解程度测量方法主要包括网袋法、微缩实验法、现量估算法和同位素法,具有测量周期长、易受外界条件干扰、误差较大等缺点。因此,本文提出了一种基于阻抗分析的枯落物分解程度的快速估测方法。本文设计出适用于测量枯落物的复合传感器,包括基于AD5933的多通道阻抗测量部分和基于驻波比法的水分测量部分。完成测量系统软硬件设计,采用复用测量探头结构,对阻抗电路与水分电路进行分步设计与整合调试,实现对枯落物数据的采集、存储、处理通信等功能。对复合传感器的性能开展实验与分析,进行传感器标定实验、稳定性实验、误差性实验以及对比实验等。通过实验验证,测量系统的线性拟合系数在0.98以上,且测量精度误差在±3%以内。用测量系统对不同林分的半分解层、全分解层和半分解层与全分解层之间的混合枯落物进行检测并分析,实现通过测量阻抗和含水率完成对枯落物分解程度的判断。与DT9205A型高精度电阻测试仪及德国TDR水分传感器相比,本文研制的测量系统对枯落物阻抗和水分测量的绝对误差更小,且在测量成本方面更具优势,使用更便捷,为智慧林业微环境监测提供了一种有效手段。