土壤水分測定方法研究

【摘 要】本文簡述了現今國內外土壤水分研究現狀，總結了常用的測定土壤水分的方法及其原理，比較分析了各種測定方法的優(yōu)缺點。分析出了本領域中存在的主要問題以及接下來的研究展望，為土壤水分測定精度、操作性、實用性的研究提供一定的參考。

【關鍵詞】土壤水分；測定

一、土壤水分測定的主要方法

（1）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為是最經典和最精確的標準方法。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，不適合用于細粒土壤和含有有機物的土壤，且容易掉落土粒或燃燒不均勻而帶來較大誤差。紅外線法測定精度雖高，但需要專門的儀器。（2）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)，套管永久安放后不破壞土壤，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，并得到廣泛應用。需要田間校準是中子法的主要缺點之一。另外，儀器設備昂貴，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果會出現偏差。此外，中子儀還存在潛在的輻射危害。（3）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，水的介電常數在土壤中處于支配地位，因此土壤水分含量越高，介電常數值就越大，沿波導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業(yè)遙感中的一個難題。最有效的途徑應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、土壤水分研究現狀分析及研究展望

（1）土壤水分研究中存在的問題。農學家、水力學家、生態(tài)學家、環(huán)境學家、氣象學家等在土壤水的研究中都進行了有益的研究，但應用性的各學科的聯合研究并不廣泛；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雜，對于機理性研究仍需不斷深入。就國內而言，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，國內科技工作者通過不懈的努力取得了許多進步，但還是與國外先進技術存在著一定的差距。（2）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、農業(yè)氣象學、植物生理學、水力學、環(huán)境學、生態(tài)學、地學等多學科的交叉聯合研究是未來土壤水分測定研究的發(fā)展趨勢；隨著全球環(huán)境問題的不斷日益嚴峻，土壤中的溶質運移、污染物的擴散稀釋、優(yōu)先流等理論研究將受到關注。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，遙感技術將更廣泛地應用于探討點、面和區(qū)域的土壤水特點、相應的尺度效應和尺度轉換等方面；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，以農業(yè)節(jié)水和高效用水為中心的土壤水與作物關系研究將廣泛開展；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。

參 考 文 獻

[1]土壤水分測定方法編寫組.土壤水分測定方法[M].水利電力出版社，1986

[2]張北贏，徐學選，李貴玉，白曉華.土壤水分基礎理論及其應用研究進展[J].中國水土保持科學.2007

[3]劉光菘等.土壤理化分析與剖面描述[M].中國標準出版社，1996