土壤水分測定方法研究

【摘 要】本文簡述了現(xiàn)今國內(nèi)外土壤水分研究現(xiàn)狀，總結(jié)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(diǎn)。分析出了本領(lǐng)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(shí)用性的研究提供一定的參考。

【關(guān)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(rèn)為是最經(jīng)典和最精確的標(biāo)準(zhǔn)方法。即取土樣放入烘箱，烘至恒重，此時(shí)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(diǎn)是就樣品本身而言結(jié)果可靠，是土壤水分測定的基本方法，也是檢驗(yàn)其他測定方法優(yōu)劣性的常用方法。但它的缺點(diǎn)也是明顯的，取樣時(shí)會(huì)破壞土壤深層，且取樣困難，定點(diǎn)測量時(shí)不可避免由取樣換位而帶來誤差，在很多情況下難以進(jìn)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(fèi)時(shí)費(fèi)力（需8小時(shí)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(xì)粒土壤和含有有機(jī)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(jìn)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。中子法十分適用于監(jiān)測田間土壤水分動(dòng)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(dòng)記錄系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)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(yīng)用。需要田間校準(zhǔn)是中子法的主要缺點(diǎn)之一。另外，儀器設(shè)備昂貴，一次性投入大。中子法對(duì)土壤采樣范圍為一球體，這使得在某些情況下測量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差。此外，中子儀還存在潛在的輻射危害。（3）介電特性法——時(shí)域反射儀法（TDR）。時(shí)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(shù)在土壤中處于支配地位，因此土壤水分含量越高，介電常數(shù)值就越大，沿波導(dǎo)棒的電磁波傳播時(shí)間就越長，通過測定土壤中高頻電磁脈沖沿波導(dǎo)棒的傳播時(shí)間后再計(jì)算出傳播速度，進(jìn)而就可以確定出土壤容積含水量。時(shí)域反射儀法（TDR）克服了中子儀的若干缺點(diǎn)，它測定的精度較高，無放射性且適于長期定點(diǎn)觀測。但目前，其價(jià)格仍較高。（4）遙感法。遙感法是一種非接觸式、大面積、多時(shí)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(qiáng)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(shí)、全天候、多極化和一定的穿透特性等優(yōu)點(diǎn)，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(nóng)業(yè)遙感中的一個(gè)難題。最有效的途徑應(yīng)該是多種遙感方法并用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，比如利用可見光和近紅外信息估算植被覆蓋，用主動(dòng)微波估算粗糙度，據(jù)此由被動(dòng)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(xiàn)狀分析及研究展望

（1）土壤水分研究中存在的問題。農(nóng)學(xué)家、水力學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、氣象學(xué)家等在土壤水的研究中都進(jìn)行了有益的研究，但應(yīng)用性的各學(xué)科的聯(lián)合研究并不廣泛；目前對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)的機(jī)理性研究雖然取得了一定進(jìn)展，但由于土壤水問題比較復(fù)雜，對(duì)于機(jī)理性研究仍需不斷深入。就國內(nèi)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(nèi)科技工作者通過不懈的努力取得了許多進(jìn)步，但還是與國外先進(jìn)技術(shù)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(diǎn)，與之密切相關(guān)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(xué)、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)、植物生理學(xué)、水力學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、地學(xué)等多學(xué)科的交叉聯(lián)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(yán)峻，土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移、污染物的擴(kuò)散稀釋、優(yōu)先流等理論研究將受到關(guān)注。基于不同陸面過程的土壤水分動(dòng)態(tài)變化研究將是一個(gè)主要研究方向；出于對(duì)宏觀與全局研究的需要，遙感技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于探討點(diǎn)、面和區(qū)域的土壤水特點(diǎn)、相應(yīng)的尺度效應(yīng)和尺度轉(zhuǎn)換等方面；土壤水分的測試儀器將更為精密，土壤水分的動(dòng)態(tài)基理性研究將更加深入，以農(nóng)業(yè)節(jié)水和高效用水為中心的土壤水與作物關(guān)系研究將廣泛開展；土壤水分測定儀器將會(huì)向高精度、分布式、智能化方向發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[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(xué)選，李貴玉，白曉華.土壤水分基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國水土保持科學(xué).2007

[3]劉光菘等.土壤理化分析與剖面描述[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996