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實(shí)用丨土壤含水量測量方法介紹
閱讀：298 發(fā)布時間：2024-4-29水是植物生長所需重要因素之一，土壤中水分的多少直接影響著作物的生長情況，因?yàn)樗鳛槿軇┤芙饬送寥乐械臒o機(jī)元素，而這些元素恰是植物自身無法得到的。因此，了解并測定土壤中水分含量，對我們來說是十分重要的。那么，我們?nèi)绾尾拍苤劳寥乐泻康亩嗌倌兀?/span>
現(xiàn)在測定土壤中的水分的方法有很多種，其中比較前沿的方法是利用微波、中子、伽馬射線、土壤水分傳感器等進(jìn)行測量，但由于其測量方法過于專業(yè)，接下來，我們將具體介紹幾種方法。
土壤含水量測量方法
01稱重法(Gravimetric)
也稱烘干法，是可以直接測量土壤水分方法，也是目前國際上的標(biāo)準(zhǔn)方法。=烘干法，顧名思義，便是通過對比土壤烘干前后質(zhì)量得出土壤中水分重量。具體方法如下：
1在野外用土鉆取有代表性的新鮮土樣，將土鉆中部所需深度處的土壤約20g，捏碎后迅速裝入已知準(zhǔn)確質(zhì)量的大型鋁盒內(nèi)，蓋緊，裝入木箱或其他容器，帶回室內(nèi)，將鋁盒外表擦拭干凈，立即稱重，盡早測定水分。2將盛有新鮮土樣的大型鋁盒在天平上稱重，準(zhǔn)確至0.01g。3揭開盒蓋，放在盒底下，置于已預(yù)熱至105±2℃的烘烤箱中烘烤。4取出，蓋好，在干燥器中冷卻至室溫，再次進(jìn)行稱重。
至此，可以得到含水土壤和不含水土壤的質(zhì)量，兩者之差便是土壤中所含水分。所含水分與干土壤的質(zhì)量之比便是這份土壤的含水率了。
通過對于土壤中水分的測定，有助于我們進(jìn)行合理的灌溉，選擇合適的植物進(jìn)行播種，來節(jié)約我們可貴的水資源。例如，我們可以在土壤相對濕潤的地方種植像蕨類一樣喜濕的植物，而在較為干燥的地方種植如小麥一樣的喜干植物，同時，我們還可以通過合理搭配種植保護(hù)土壤。
02張力計(jì)法(Tensiometer)
也稱負(fù)壓計(jì)法，它測量的是土壤水吸力測量原理如下：當(dāng)陶土頭插入被測土壤后，管內(nèi)自由水通過多孔陶土壁與土壤水接觸，經(jīng)過交換后達(dá)到水勢平衡，此時，從張力計(jì)讀到的數(shù)值就是土壤水(陶土頭處)的吸力值，也即為忽略重力勢后的基質(zhì)勢的值，然后根據(jù)土壤含水率與基質(zhì)勢之間的關(guān)系(土壤水特征曲線)就可以確定出土壤的含水率。
03電阻法(Electricalresistance)
多孔介質(zhì)的導(dǎo)電能力是同它的含水量以及介電常數(shù)有關(guān)的，如果忽略含鹽的影響，水分含量和其電阻間是有確定關(guān)系的電阻法是將兩個電極埋入土壤中，然后測出兩個電極之間的電阻。但是在這種情況下，電極與土壤的接觸電阻有可能比土壤的電阻大得多。因此采用將電極嵌入多孔滲水介質(zhì)(石膏、尼龍、玻璃纖維等)中形成電阻塊以解決這個問題。
04中子法(Neutronscattering)
中子法就是用中子儀測定土壤含水率中子儀的組成主要包括：一個快中子源，一個慢中子檢測器，監(jiān)測土壤散射的慢中子通量的計(jì)數(shù)器及屏蔽匣，測試用硬管等。快中子源在土壤中不斷地放射出穿透力很強(qiáng)的快中子，當(dāng)它和氫原子核碰撞時，損失能量最大，轉(zhuǎn)化為慢中子(熱中子)，熱中子在介質(zhì)中擴(kuò)散的同時被介質(zhì)吸收，所以在探頭周圍，很快的形成了持常密度的慢中子云。
05r-射線法 (Gamma-rayattenuation)
γ-射線法的基本原理是放射性同位素(現(xiàn)常用的是137Cs，241Am)發(fā)射的γ-射線法穿透土壤時，其衰減度隨土壤濕容重的增大而提高。
06駐波比法(Standing wave ratio)
自從 Topp等人在 1980年提出了土壤含水率與土壤介電常數(shù)之間存在著確定性的單值多項(xiàng)式關(guān)系，從而為土壤水分測量的研究開辟了一種新的研究方向，即通過測量土壤的介電常數(shù)來求得土壤含水率從電磁學(xué)的角度來看，所有的絕緣體都有可以看著是電介質(zhì)，而對于土壤來說，則是于土壤固相物質(zhì)、水和空氣三種電介質(zhì)組成的混合物。在常溫狀態(tài)下，水的介電常數(shù)約為80，土壤固相物質(zhì)的介電常數(shù)約為 3~5，空氣的介電常數(shù)為 1，可以看出，影響土壤介電常數(shù)主要是含水率。Roth等提出了利用土、水和空氣三相物質(zhì)的空間分配比例來計(jì)算土壤介電常數(shù)，并經(jīng) Gardner等改進(jìn)后，為采用介電方法測量土壤水分含量提供了進(jìn)一步的理論依據(jù)，并利用這些原理進(jìn)行土壤含水率的測量。
07光學(xué)測量法(Optical)
光學(xué)測量法是一種非接觸式的測量土壤含水率方法。光的反射、透射、偏振也與土壤含水率相關(guān)。先求出土壤的介電常數(shù)，從而進(jìn)一步推導(dǎo)出土壤含水率。
08時域反射法(TDR)
時域反射法(Timedomainreflectrometry，TDR)也是一種通過測量土壤介電常數(shù)來獲得土含水率的一種方法。TDR的原理是電磁波沿非磁性介質(zhì)中的傳輸導(dǎo)線的傳輸速度V= c /ε ，而對于已知長度為 L 的傳輸線，又有 V = L / t ，于是可得ε = (ct / L)2，其中 c 為光在真空中的傳播速度， ε 為非磁性介質(zhì)的介電常數(shù)， t為電磁波在導(dǎo)線中的傳輸時間。而電磁波在傳輸?shù)綄?dǎo)線終點(diǎn)時，又有一部分電磁波沿導(dǎo)線反射回來，這樣入射與反射形成了一個時間差 T。因此通過測量電磁波在埋入土壤中的導(dǎo)線的入射反射時間差 T 就可以求出土壤的介電常數(shù)，進(jìn)而求出土壤的含水率。