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常用土壤水分測量方法詳細介紹
測量土壤水分變化,是農(nóng)業(yè)科研及生產(chǎn)管理中非常重要的內(nèi)容,因為只有在充分了解土壤水分數(shù)據(jù)的情況下,才能夠有的放矢,更加科學合理地進行土壤水分的管理,促進農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。那么土壤水分是如何測量出來的呢?下面就為大家介紹幾種常用的土壤水分測量方法。
(1)稱重法:又稱烘干法,即取土樣放入烘箱,烘干至恒重。此時土壤水分中自由態(tài)水以蒸汽形式全部散失掉,再稱重量從而獲得土壤水分含量。烘干法還有紅外法、酒精燃燒法和烤爐法等一些快速測定法。
(2)中子法: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。當快中子與氫原子碰撞時,損失能量最大,更易于慢化,土壤中水分含量越高,氫原子就越多,從而慢中子云密度就越大。中子儀測定水分就是通過測定慢中子云的密度與水分子間的函數(shù)關(guān)系來確定土壤中的水分含量。
(3)γ射線法:與中子儀類似,γ射線透射法利用放射源137Cs放射出γ線,用探頭接收γ射線透過土體后的能量,與土壤水分含量換算得到。
(4)FDR (FrequencyDomainReflectometry):FDR 的探頭稱為介電傳感器 (Dielectric Sensor) ,主要由一對電極 (平行排列的金屬棒或圓形金屬環(huán)) 組成一個電容,其間的土壤充當電介質(zhì),電容與振蕩器組成一個調(diào)諧電路。FDR應用100MHz正弦曲線信號,通過特殊設計的傳輸線到達介電傳感器,介電傳感器的阻抗依賴于土壤基質(zhì)的介電常數(shù)。FDR 使用掃頻頻率來檢測共振頻率(此時振幅最大),土壤含水量不同,發(fā)生共振的頻率不同。
(5)時域反射法:高頻電磁脈沖沿傳輸線在土壤中傳播的速度依賴于土壤的介電特性。在一定的電磁波頻率范圍內(nèi) (50 M~10 GHz) ,礦物質(zhì)、空氣和水的介電特性為常數(shù),因此土體的介電常數(shù)主要依賴于土壤容積含水量 (極微弱地依賴于土壤類型、緊實度、束縛水等),這樣可以建立土壤容積含水量與土壤介電常數(shù)的經(jīng)驗方程。 TDR 通過測量高頻電磁脈沖在土壤中的傳播速度求得土壤的介電常數(shù),從而計算出土壤的含水量。
(6)探地雷達法(GPR):當高頻雷達脈沖到達介電性質(zhì)顯著不同的兩層物質(zhì)界面時,部分信號被反射,由接收裝置接收反射信號,并將其放大。反射信號的大小決定于兩物質(zhì)介電常數(shù)的差值大小和雷達波穿透深度。土壤含水量是影響介電常數(shù)的主要因子,而雷達脈沖穿透深度又受到土壤中水分含量的顯著影響。
(7)核磁共振法(NMR):利用經(jīng)由不同激光發(fā)脈沖矩激發(fā)產(chǎn)生的核磁共振信號的初始振幅值與所探測范圍內(nèi)自由水含量成正比這一性質(zhì)來探測水分含量的。
(8)分離示蹤劑法(PT):將非分離示蹤劑和分離示蹤劑通入氣相系統(tǒng)中,分離示蹤劑溶解于水,使得其在氣相中的運移相對滯后于非分離示蹤劑。且滯后因子為土壤含水量與亨利常數(shù)的函數(shù)。
目前隨著科技的發(fā)展,目前在行業(yè)領(lǐng)域,測量土壤水分,比較多的是采用專業(yè)儀器-土壤水分記錄儀。該儀器通過傳感器和主機配合,可以快速、準確的采集土壤數(shù)據(jù),并在主機上顯示記錄,通過簡單的幾步即可獲得土壤水分數(shù)據(jù),而且數(shù)據(jù)還可以無線傳輸或?qū)С,非常方便,該方法也已?jīng)成為行業(yè)領(lǐng)域廣泛采用的土壤水分測量方法之一。
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