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土壤水分測定方法研究

更新時間:2016-06-17      點擊次數(shù):1538

  一、土壤水分測定的主要方法
 ?。?)烘干法。烘干法又名重量法。烘干法測定的是土壤重量含水量,有恒溫箱烘干法、酒精燃燒法、紅外線烘干法等,恒溫箱烘干法一直被認(rèn)為是zui經(jīng)典和zui的標(biāo)準(zhǔn)方法。即取土樣放入烘箱,烘至恒重,此時土壤水分中的自由態(tài)水以水蒸氣形式全部散失掉。再稱重量,從而獲得土壤水分含量。烘干法的優(yōu)點是就樣品本身而言結(jié)果可靠,是土壤水分測定的基本方法,也是檢驗其他測定方法優(yōu)劣性的常用方法。但它的缺點也是明顯的,取樣時會破壞土壤深層,且取樣困難,定點測量時不可避免由取樣換位而帶來誤差,在很多情況下難以進行長期原位監(jiān)測,且受土壤空間變異性影響也比較大。另外傳統(tǒng)的測定含水量的恒溫箱烘干法費時費力(需8小時以上),還需要干燥箱及電源,不適合野外作業(yè)。采用酒精燃燒法,由于需要翻炒多次,極為不便,不適合用于細(xì)粒土壤和含有有機物的土壤,且容易掉落土?;蛉紵痪鶆蚨鴰磔^大誤差。紅外線法測定精度雖高,但需要專門的儀器。
 ?。?)射線法-中子儀法。中子儀法是將中子源埋入待測土壤中,中子源不斷發(fā)射快中子,快中子進入土壤介質(zhì)與各種原子離子相碰撞,快中子損失能量,從而使其慢化。中子法十分適用于監(jiān)測田間土壤水分動態(tài),套管*安放后不破壞土壤,能長期定位連續(xù)測定,不受滯后作用影響,測深不限。中子儀還可與自動記錄系統(tǒng)和計算機連接,因而成為田間原位測定土壤含水量較好的方法,并得到廣泛應(yīng)用。需要田間校準(zhǔn)是中子法的主要缺點之一。另外,儀器設(shè)備昂貴,一次性投入大。中子法對土壤采樣范圍為一球體,這使得在某些情況下測量結(jié)果會出現(xiàn)偏差。此外,中子儀還存在潛在的輻射危害。
 ?。?)介電特性法——時域反射儀法(TDR)。時域反射儀法(TDR)是一種確定介電特性的測定方法。與土壤中的固體顆粒和空氣相比,水的介電常數(shù)在土壤中處于支配地位,因此土壤水分含量越高,介電常數(shù)值就越大,沿波導(dǎo)棒的電磁波傳播時間就越長,通過測定土壤中高頻電磁脈沖沿波導(dǎo)棒的傳播時間后再計算出傳播速度,進而就可以確定出土壤容積含水量。時域反射儀法(TDR)克服了中子儀的若干缺點,它測定的精度較高,無放射性且適于長期定點觀測。但目前,其價格仍較高。
  (4)遙感法。遙感法是一種非接觸式、大面積、多時相的土壤水分監(jiān)測方法。土壤水分的遙感取決于土壤表面發(fā)射或反射的電磁能的測定,而土壤水分的電磁輻射強度的變化則取決于其電介特性或溫度,或者這兩者的組合。微波遙感雖具有全天時、全天候、多極化和一定的穿透特性等優(yōu)點,但由于影響土壤水分變化的因素較多,因而遙感監(jiān)測土壤含水率仍是農(nóng)業(yè)遙感中的一個難題。zui有效的途徑應(yīng)該是多種遙感方法并用,發(fā)揮各自的優(yōu)點,比如利用可見光和近紅外信息估算植被覆蓋,用主動微波估算粗糙度,據(jù)此由被動微波資料研究土壤水分的綜合遙感方法。
  二、土壤水分研究現(xiàn)狀分析及研究展望
  (1)土壤水分研究中存在的問題。農(nóng)學(xué)家、水力學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、氣象學(xué)家等在土壤水的研究中都進行了有益的研究,但應(yīng)用性的各學(xué)科的聯(lián)合研究并不廣泛;目前對土壤水分運動的機理性研究雖然取得了一定進展,但由于土壤水問題比較復(fù)雜,對于機理性研究仍需不斷深入。就國內(nèi)而言,我國的土壤水研究工作起步較晚,但取得的成就卻是顯著的,在土壤水分測定的研究工作中,國內(nèi)科技工作者通過不懈的努力取得了許多進步,但還是與*技術(shù)存在著一定的差距。
 ?。?)研究展望。隨著人口、資源與環(huán)境成為可持續(xù)發(fā)展的3大熱點,與之密切相關(guān)的土壤水研究亦必在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度下向縱深發(fā)展。土壤水分研究涉及土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)、植物生理學(xué)、水力學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、地學(xué)等多學(xué)科的交叉聯(lián)合研究是未來土壤水分測定研究的發(fā)展趨勢;隨著環(huán)境問題的不斷日益嚴(yán)峻,土壤中的溶質(zhì)運移、污染物的擴散稀釋、優(yōu)先流等理論研究將受到關(guān)注。基于不同陸面過程的土壤水分動態(tài)變化研究將是一個主要研究方向;出于對宏觀與全局研究的需要,遙感技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于探討點、面和區(qū)域的土壤水特點、相應(yīng)的尺度效應(yīng)和尺度轉(zhuǎn)換等方面;土壤水分的測試儀器將更為精密,土壤水分的動態(tài)基理性研究將更加深入,以農(nóng)業(yè)節(jié)水和用水為中心的土壤水與作物關(guān)系研究將廣泛開展;土壤水分測定儀器將會向高精度、分布式、智能化方向發(fā)展。

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