国内外土壤水分快速测量技术浅析

水分 快速测 量技 术 。２ ０世纪 ７ ０年 代 末 期 ，西安 电 子科 技 大 学 开 发 了 Ｓ Ｊ ３型 微 波 水 分 测 定 仪 ； Ｖ－
１６ ９ ０年 ，我 国也 开 始 在 实 验 室 利 用 ＾ 射 线 透 视 法 ｙ 测量 土壤含 水 量 ；１ ８ ９ ２年 ，阻 抗 方 法 测 量 土 壤 含 水量 也得 到 了利 用 ；２ ０世 纪末 期 ，基 于 驻 波 率 原 理 的快速土壤 测 量技术 被研 制成 功 。
一
二
０
×１ ０％ ０
种适 合 中 国 国情 、价 廉 物 美 、简 捷 方 便 的 土 壤
式 中 ，付 为 土 壤 湿 重 ；付。为 土壤 干 重 ；０为 土 壤 水分 重 量与 土壤 干重 量 的比值 。 用烘 干法 测 量 土 壤 含 水 量 的 主 要 优 点 是 精 度 较 高 ，测 量范 围 宽 ，许 多 土 壤 含 水 量 的测 量 仪 器
析和探讨 ，供相关人 员参考。
【 关键词 】 土壤水分 ；测量 ；分析
一
源自文库
、
概 述
土壤水 分 测 量 技 术 的发 展 ，经 历 了很 长 的道
土壤水 分 快 速 测 量 技 术 的研 究 ，国外 学 者 研 究起 步较 早。１ ２ ９ ２年 ，Ｇ ｒｎｒ 开 始从 事 张力 计 ａｄ ｅ 就 快速 测定非饱 和 土壤 张 力 的 研究 ；１ ３ ９ ９年 ，Ｓ ａ － ｈｗ Ｂｕｒ ａｅ 开始利 用埋 入土 壤 的 热 电线 电阻 变化 进 行 土 壤 水 分快速 测 量 的研 究 ；１ ５ ９ ０年 ，中子 衰 减 法 开 始被 应用 于快 速 测 量 土壤 含 水 量 ；１７ ９ ６年 ，Ｔ ｐ ｏｐ 和 Ｄ ｖ 首先 将 时域反 射法 引入 土壤 水 分 快 速测 量 ａｉ ｓ
路 ，至今仍处于发展 之 中。根 据其测量技 术与原 理 ，常规分 类见 图 １ 。
三 、主 流 土 壤 水 分 测 量 方 法 的优 劣 点
分析
从 图 １可 以看 出 ，土壤水 分测 量方 法还是 很多 的 。本 文着 重 就 技 术 比较 成 熟 、生 产 中应 用 广 泛 的几 种测量 方法 进行 分析 。
（ ）烘 干法 一
的研 究 ；１８ ９ ３年 ，Ｈ ｉｓｏｔ 验 利 用 ｘ 射 线 快 ａ ｗｒ ｎ ｈ试
速测 量土壤 湿 度 ；１９ ９ １年 ，Ｗｈ ｌ ｙ利 用 近红 外 的 ａｌ ｅ 方法 快速测 量 土壤 含水 量取 得 了一定 的研 究成 果 。 近年来 ，我 国 的土 壤 水 分 快 速 测 量 技 术 也 陆
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中国防汛抗旱
２０ ０ ８年第 １期 （ ０ ８年 ２月） ２０
国 内外 土壤 水 分 快 速 测 量 技 术 浅析
马 涛
（ 国家 防汛抗旱 总指挥部 办公 室 ，北京 １０ ５ ） ０ ０ ３
【 摘 要 】 本文通过对 国内外土壤水分快速测量技术进行 归纳总结 ，结合 土壤水分 测量技 术实 际应用工作进 行 了 比分 对
烘干法 是 测 量 土 壤 含 水 量 的 经 典 方 法 ，它 的
操 作 过程 是 ：分 别 测 量 土 壤 在 烘 干 前 后 的 重 量 ， 含 水 量表示 公 式为 ：
０：
付
续取 得 了一 定 进 展 ，从 传 统 的 烘 干 法 逐 步 发 展 到 快速 、无损 测 量 技 术 ，很 多 学 者 和 专 家 力 图 寻 找
土壤是 一 种 非 均 质 、多 相 、分 散 和 颗 粒 化 的
高速 运动 的 快 中子 与 物 质 作 用 会 改 变 方 向 和 能量 损失 ，由于 衰 减 形 成 慢 中 子 。 中 子 对 水 中 氢
多孑 系统 ，由惰性 固体 、活性 固体 、溶质 、气体 Ｌ 和水 组成 。 由于其物 理 特 性 复 杂 ，空 间变 异 性 大 ， 造成 了水 分 测 量 的难 度 。 而 且 土 壤 水 分 的测 量 ， 涉 及到 应 用 数 学 、土 壤 物 理 、介 质 物 理 、 电磁 场
系 复杂 ，呈非 线性 ，因此 造 成 测 定 结 果 误 差较 大 。 ③该 方 法存在 滞后 和 回环 ，影 响测量 速度 。
（ ） 近红外 反射 法 四
个 方法 测 定 的 是 大 范 围土 体 的 含水 量 ，被 测 土体 是 一 个 球 状 ， 其 直 径 对 湿 土 约 １ ｍ，干 土 约 ５ｃ
５ ｍ。对于小 范 围 的含 水 量 测 量 ，这 个 方 法是 不 ０ｃ
此 法是利 用 土 壤 中水 谐 振 吸 收 特 性 来 测 量 土
都 是 用烘 干 法 来 标 定 的。其 缺 点 主要 有 ：① 无 法
在线 快速 测 量 。 它 必 须 现 场 采 集 土 样 ，然 后 返 回
实验 室才 能计算 结果。③ 测量周 期 长。从 采样 、
烘 干 、称重 和计 算需 要 ２ ４小 时 。
（ ） 中子衰 减法 二
二 、土壤水分测量方法 的分类 ｊ
这一 原理设 计 而成 的 。
３】
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中国防汛抗旱
２０ ０ ８年第 １ （０ ８年 ２月 ） 期 ２０
图 １ 土壤 水分 测 量 技 术 方 法 分 类
这 个方 法 的优 点 在 于 快 速 准 确 ，现 场 预 埋 好 测 量设 备 ，即可 以长 期 定 位 测 量 。缺 点 有 ：① 这
理论 和 微 波 技 术 等 多 学 科 技 术 ，增 加 了 其 技 术
难度 。
原 子 的碰撞 衰 减损 失 远 远 大 于对 其 他 原 子 的损 失 。 因此 ，可 以通 过 测 定 慢 中子 的 变 化 来 测 量 土 壤 含
水量 ，也 就 是 通 过 衰 减 程 度 的 大 小 来 确 定 被 测 物 质 的含水 量 多 少 。 中子 土 壤 水 分 测 量 仪 就 是 根 据