常见的土壤水分测定方法有哪些?
国内外用于测量土壤水分的方法主要有滴定法,Karl Fischer法,称重法,电容法,电阻法,γ射线法,微波法,中子法,核磁共振法,时域反射法(TDR),土壤张力法,FDR频域反射,探地雷达法(gpr)、分离示踪剂法(PT)、石膏法和红外遥感法等,这些测定方法在实际应用中的地位是不一样,下面我们着重介绍几种常用的土壤水分测定方法。
(1)称重法:又称烘干法,即取土样放入烘箱,烘干至恒重。此时土壤水分中自由态水以蒸汽形式全部散失掉,再称重量从而获得土壤水分含量。烘干法还有红外法、酒精燃烧法和烤炉法等一些快速测定法。
(2)中子法:将中子源埋入待测土壤中,中子源不断发射快中子,快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞,快中子损失能量,从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时,损失能量最大,更易于慢化,土壤中水分含量越高,氢原子就越多,从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量。
(3)γ射线法:与中子仪类似,γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线,用探头接收γ射线透过土体后的能量,与土壤水分含量换算得到。
(4)FDR (FrequencyDomainReflectometry):FDR 的探头称为介电传感器 (Dielectric Sensor) ,主要由一对电极 (平行排列的金属棒或圆形金属环) 组成一个电容,其间的土壤充当电介质,电容与振荡器组成一个调谐电路。FDR应用100MHz正弦曲线信号,通过特殊设计的传输线到达介电传感器,介电传感器的阻抗依赖于土壤基质的介电常数。FDR 使用扫频频率来检测共振频率(此时振幅最大),土壤含水量不同,发生共振的频率不同。
(5)时域反射法:高频电磁脉冲沿传输线在土壤中传播的速度依赖于土壤的介电特性。在一定的电磁波频率范围内 (50 M~10 GHz) ,矿物质、空气和水的介电特性为常数,因此土体的介电常数主要依赖于土壤容积含水量 (极微弱地依赖于土壤类型、紧实度、束缚水等),这样可以建立土壤容积含水量与土壤介电常数的经验方程。 TDR 通过测量高频电磁脉冲在土壤中的传播速度求得土壤的介电常数,从而计算出土壤的含水量。
(6)探地雷达法(GPR):当高频雷达脉冲到达介电性质显著不同的两层物质界面时,部分信号被反射,由接收装置接收反射信号,并将其放大。反射信号的大小决定于两物质介电常数的差值大小和雷达波穿透深度。土壤含水量是影响介电常数的主要因子,而雷达脉冲穿透深度又受到土壤中水分含量的显著影响。
(7)核磁共振法(NMR):利用经由不同激光发脉冲矩激发产生的核磁共振信号的初始振幅值与所探测范围内自由水含量成正比这一性质来探测水分含量的。
(8)分离示踪剂法(PT):将非分离示踪剂和分离示踪剂通入气相系统中,分离示踪剂溶解于水,使得其在气相中的运移相对滞后于非分离示踪剂。且滞后因子为土壤含水量与亨利常数的函数。
我司生产的土壤水分变送器RS-SD-N01-TR-1由土壤水分传感器、信号电路、供电电源等组成,能够实时监测土壤中水分含量的大小,它的工作原理为土壤传感器将土壤含水量的大小发送给信号电路,经过处理后将数据发送至显示装置显示。
土壤水分变送器经与德国原装高精度传感器比较和土壤实际烘干称重法标定,具有精度高,响应快,输出稳定的特点,其电极为采用特殊处理的合金材料制成钢针,受土壤含盐量的影响较小;上部分抽真空灌装完全密封,耐酸碱腐蚀,且完全防水,可直接插入土壤或长期埋入土壤中对各种土壤的含水量进行监测。
两种土壤水分测量方法:
快速测量:选定合适的测量地点,避开石块,确保钢针不会碰到坚硬的物体,按照所需测量深度抛开表层土,保持下面土壤原有的松紧程度,紧握传感器垂直插入土壤,插入时不可左右晃动,一个测点的小范围内建议多次测量求平均值。
长期测量:垂直挖直径>20cm的坑,在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁,将坑填埋严实,稳定一段时间后,即可进行连续数天,数月乃至更长时间的测量和记录。
在农业种植中通过土壤传感器对土壤墒情进行实时监测,有助于为农作物创造适宜的土壤生长环境,对提高农作物的产量大有裨益。