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土壤水分的测量方法有哪些?

更新时间2019-10-15 11:39:31  点击次数:398次    网址:www.hdyimeng.com
管式土壤墒情监测站相关人员谈谈土壤水分的测量方法都有哪些,土壤水分是土壤的重要组成部分,对作物的生长、节水灌溉等有着非常重要的作用。通过GPS定位系统掌握土壤的水分(墒情)的分布状况,为差异化的节水灌概提供科学的依据,同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

一、称重法(Gravimetric)

也称烘干法,这是唯一可以直接测量土壤水分方法,也是目前国际上的标准方法。用土钻采取土样,用0.1g 精度的天平称取土样的重量,记作土样的湿重M,在 105℃的烘箱内将土样 烘6~8 小时至恒重,然后测定-烘干-土样,记作土样的干重Ms土壤含水量=(烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质量)/(烘干后铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量)*100%。

二、张力计法(Tensiometer)

也称负压计法,它测量的是土壤水吸力测量原理如下:当陶土头插入被测土壤后,管内自由水通过多孔陶土壁与土壤水接触,经过交换后达到水势平衡,此时,从张力计读到的数值就是土壤水(陶土头处)的吸力值,也即为忽略重力势后的基质势的值,然后根据土壤含水率与基质势之间的关系(土壤水特征曲线)就可以确定出土壤的含水率。

三、电阻法(Electrical resistance)

多孔介质的导电能力是同它的含水量以及介电常数有关的,如果忽略含盐的影响,水分含量和其电阻间是有确定关系的电阻法是将两个电极埋入土壤中,然后测出两个电极之间的电阻。但是在这种情况下,电极与土壤的接触电阻有可能比土壤的电阻大得多。因此采用将电极嵌入多孔渗水介质(石膏、尼龙、玻璃纤维等)中形成电阻块以解决这个问题。

四、中子法(Neutron scattering)

中子法就是用中子仪测定土壤含水率中子仪的组成主要包括:一个快中子源,一个慢中子检测器,监测土壤散射的慢中子通量的计数器及屏蔽匣,测试用硬管等。快中子源在土壤中不断地放射出穿透力很强的快中子,当它和氢原子核碰撞时,损失能量最大,转化为慢中子(热中子),热中子在介质中扩散的同时被介质吸收,所以在探头周围,很快的形成了持常密度的慢中子云。

五、γ-射线法(Gamma-ray attenuation)

γ-射线法的基本原理是放射性同位素(现常用的是137Cs,241Am)发射的γ-射线法穿透土壤时,其衰减度随土壤湿容重的增大而提高。

六、驻波比法(Standing wave ratio)

自从Topp 等人在1980 年提出了土壤含水率与土壤介电常数之间存在着确定性的单值多项式关系,从而为土壤水分测量的研究开辟了一种新的研究方向,即通过测量土壤的介电常数来求得土壤含水率从电磁学的角度来看,所有的绝缘体都有可以看着是电介质,而对于土壤来说,则是于土壤固相物质、水和空气三种电介质组成的混合物。在常温状态下,水的介电常数约为80,土壤固相物质的介电常数约为 3~5,空气的介电常数为1,可以看出,影响土壤介电常数主要是含水率。Roth 等提出了利用土、水和空气三相物质的空间分配比例来计算土壤介电常数,并经Gardner 等改进后,为采用介电方法测量土壤水分含量提供了进一步的理论依据,并利用这些原理进行土壤含水率的测量。

七、光学测量法(Optical)

光学测量法是一种非接触式的测量土壤含水率方法。光的反射、透射、偏振也与土壤含水率相关。先求出土壤的介电常数,从而进一步推导出土壤含水率。

八、时域反射法(Time domainreflectrometry,TDR)

时域反射法也是一种通过测量土壤介电常数来获得土含水率的一种方法。TDR的原理是电磁波沿非磁性介质中的传输导线的传输速度V= c /ε,而对于已知长度为 L 的传输线,又有V = L / t ,于是可得ε = (ct / L)2,其中 c 为光在真空中的传播速度,ε 为非磁性介质的介电常数, t 为电磁波在导线中的传输时间。而电磁波在传输到导线终点时,又有一部分电磁波沿导线反射回来,这样入射与反射形成了一个时间差 T 。因此通过测量电磁波在埋入土壤中的导线的入射反射时间差T 就可以求出土壤的介电常数,进而求出土壤的含水率。
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