土壤物理学2

烘箱烘干法：
湿土称重 烘箱105~110℃ 2~6小时 烘干至恒重 称重 计算重量含水 量
酒精燃烧法：
湿土称重 再加酒精
称重
加酒精 点燃 火熄灭后 点燃 反复2~3次 计算重量含水率
红外线法：
湿土称重 在纸上摊匀 红外线灯下 烘烤 5~6分钟 称重 计算重量 含水率
中子散射法：原理
中子散射法：原理
张力计法
利用张力计测定土壤的水吸力，再根据 土壤水分特征曲线计算土壤的含水量。
张力计法
Sa
S
压力膜法—水分特征曲线
土 壤 水 吸 力
土壤含水率Θ
石膏块法
土壤水分测定方法比较：重量法
经典方法 结果准确 一次可以测定多个样品 耗时间长 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：酒精燃烧法
中子散射法：结果计算
Nw=m θv +b Nw/Ns= θv Nv-慢中子脉冲速率 Ns-标准吸收体的慢中子脉冲速率
中子仪
Gamma射线法：仪器构造
（1） Gamma射线源 （2） 检测器
Gamma射线法：原理
射线源发射出单能径向的Gamma射线 穿过填充材料（土壤） 检测器接收并 计算辐射通量。 因为土壤密度为恒定的，辐射通量仅与 土壤水分含量有关
方法简便，快速 一次只测定一个样品 有机质有损失，测定结果受影响 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：红外线法
方法简便，快速 一次只测定多个样品 测定结果精度差 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：中子散射法
需要预先测定θm或θv作校正曲线 需要在土壤中预设铝管 不能测定复杂土层的土壤含水量 不能测定表层土壤量 仪器有放射性，操作人员需特殊培训 可以定点连续测定 不能测定盆栽试验的土壤含水量
第一节 土壤水的测定
土壤水分含量表示方法
重量含水率θm 体积含水率θv 土壤水深度De 相对含水率
重量含水率(θm)
=土壤水分重量/土壤干重×100% =（湿土重-干土重）/干土重×100%
土壤重量含水率的用途
➢用于土壤研究的基础运算 ➢用于计算土壤体积含水量 ➢用于计算土壤水深度 ➢用于计算土壤容重 ➢用于计算相对含水量 ➢用于计算土壤养分含量、盐分含量 ➢用于计算干土称样
中子散射法：原理
快中子源发射出能量1~15Mev的快中子 且平均速度1600km/sec。 快中子被径向射向土壤中，与各种原子 核发生弹性碰撞。 经过多次反复碰撞后，快中子发生偏斜， 成为散射体，最终失掉功能，其速度与 周围粒子和平均动能一致，相接近。
中子散射法：原理
快中子的速度被降低的过程叫做热化， 被热化的中子叫做慢中子。 慢中子继续在土壤中运动，最终被原子 核吸收。 慢中子的能量为0.03ev ，速度大约 2.7km/sec
时域反射法TDR：原理
土壤三相物质的介电常数差异很大 固体土粒:5 土壤空气:1 水:80.36 电磁脉冲在波导棒中的传播速度与介质 的介电常数有关。
时域Hale Waihona Puke Baidu射法TDR：原理
电磁脉冲在土壤中传播时，介电常数 稳定，不受土壤类型、密度影响，与容 积含水量有很好的相关性。
v=-5.3×10-2+2.92 × 10-3εa-5.5 × 10-4 εa2 +4.3 × 10-6 εa3
土壤水分测定方法比较：Gamma射线法
可以测定极小范围内的土壤含水量 有射线危险 可以同时测定土壤含水量和容重
土壤水分测定方法比较: TDR法
可以定点，连续测定 仪器携带方便，可以用于大田或盆栽 测定结果重现性好，受环境影响小 即时读数，数据可以储存，或直接输入 计算机
土壤水分测定方法比较: 张力计法
土壤物理学
第二章 土壤水
Contents
Water content Measurement of soil water Summary of methods for measuring of soil water Soil water constants The calculation of soil water
Contents
Soil water potential The units of soil water potential Measurement of soil water potential Summary of methods for measuring of soil water Soil water characteristic curve
中子散射法：原理
土壤中的各种核子对快中子的减速效率 不同。 两个质量大体接近的物体相撞时其能量 丧失最多 。 快中子的热化所需要的碰撞次数与撞击 的原子质量成正比相关。
中子散射法：原理
原子质量与对快中子的衰减效率
元素名称 氢 硼 碳 氮 氧 钠
质量 1.0079 10.81 12.011 14.0067 15.9994 22.98977
衰减快中子所 需碰撞次数
19.0 109.2 120.6 139.5 158.5 224.9
中子散射法：原理
土壤中，氢原子质量最小 土壤物质组成中，水分子中氢占的比例 最大 土壤水的数量最不稳定 慢中子的相对密度与土壤中水的含量大 体成正相关
中子散射法：
土壤中埋入铝管 探棒落到铝管中 在需要测定的深度测量 根据慢 中子脉冲速率计算土壤容重含水量
可以定点，连续测定 测定结果重现性好，受环境影响小 即时读数，数据可以储存，或直接输入 计算机 不适合测定表层土壤
土壤水的深度用途
用于水量平衡计算 用于灌溉计算 用于蒸腾蒸发量计算
相对含水量
=自然含水量 ÷田间持水量×100%
相对含水量用途
用于作物需水的指标 用于土壤供水的指标
请说明相对含水量与绝对含水量的用途
土壤水分测定方法
重量法：烘箱烘干法
酒精燃烧法 红外线法 微波法
中子散射法 Gamma射线法 时域反射法 张力计（负压计）法 石膏块法
土壤体积含水率(θv)
=土壤水分体积/土壤体积×100% =重量含水量（%） × 土壤容重
土壤容积含水量用途
计算土壤水的深度 计算土壤的三相比 计算土壤各级孔隙度
土壤水的深度De
De= θv × 土壤深度 单位：毫米
θv 是含水量，非%
土壤水的深度计算示例
若θv =0.12 土壤深度=400 mm 则De=0.12×400=48 mm