我科研人員應(yīng)用時域傳輸技術(shù)測定土壤水分

近日，經(jīng)我國科研人員研究，一種新型電磁測定技術(shù)——時域傳輸（time domain transmission，簡稱TDT）技術(shù)在土壤含水率的測定上得到成功應(yīng)用。 

　　土壤水分狀況在農(nóng)業(yè)、水文和氣象等領(lǐng)域是一個重要的參數(shù)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院鄭茹梅博士說，目前有很多技術(shù)測量土壤含水率，其中時域反射（time domain reflectometry，簡稱TDR）技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、可以長期監(jiān)測土壤水分動態(tài)變化等特點，備受研究人員及用戶的青睞。 

　　“但TDR儀器價格較高，需要進口，操作復(fù)雜。TDR技術(shù)在實際應(yīng)用中也存在諸多限制和問題。如：測定鹽堿土地的含水率，TDR信號會發(fā)生嚴(yán)重衰減；為提高測定精度，TDR技術(shù)測定有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高土壤的含水率時，需要重新校正含水率和介電常數(shù)的關(guān)系；TDR技術(shù)測定含氧化鐵較高的南方紅壤的含水率，會存在明顯‘低估’含水率的問題；種種不利因素導(dǎo)致TDR儀器的推廣并不迅速和廣泛，”鄭茹梅介紹說。 

　　TDT技術(shù)作為一種新型技術(shù)，是基于土壤固液氣三相介電常數(shù)的差異性來準(zhǔn)確測定土壤含水率，能有效解決TDR技術(shù)在上述實際應(yīng)用中存在的三方面問題。TDT技術(shù)區(qū)別TDR技術(shù)的最大特點在于電磁波在介質(zhì)中是單程傳輸過程，監(jiān)測到的是最終的傳輸信號，這就使它在傳輸信號的過程當(dāng)中受外界因素的干擾而使信號衰減的可能性大大降低。另外，以TDT原理研制出的水分測定儀操作頻率較低，只有幾百赫茲。并且，儀器的線路設(shè)計比較簡單，操作方便，成本大概只有TDR儀器的五分之一到十分之一。 

　　鄭茹梅介紹，其課題組利用TDT原理研制出的水分測定儀選擇了風(fēng)沙土、褐土、潮土、鹽土、栗鈣土、紅壤6種類型的土壤進行室內(nèi)實驗。結(jié)果表明，風(fēng)沙土、褐土、潮土這些一般性土壤含水率和TDT儀器輸出電壓值之間的校正關(guān)系呈線性，這就為實際測定土壤含水率提供了很好的基礎(chǔ)。在對鹽土含水率的測量中，鹽土體積含水率和TDT輸出電壓之間的關(guān)系還仍然基本保持線性，測定含水率的誤差小于0.025。栗鈣土、紅壤的含水率與TDT輸出的電壓值之間的關(guān)系可以用三次多項式進行表示，獲得含水率的精確度小于3%�？傮w上，TDT技術(shù)在一般的土壤含水率測定上，測定的精確度可以和TDR儀器相媲美；在鹽土、栗鈣土、紅壤特殊的土壤中，測定含水率的精確度有優(yōu)于TDR的趨勢。 

　　據(jù)介紹，這種由我國自主研發(fā)的時域傳輸土壤水分測定儀可準(zhǔn)確應(yīng)用于不同類型土壤，且價格低廉、操作簡便，在農(nóng)業(yè)、水文、氣象等領(lǐng)域具有較強的實用性和廣闊的應(yīng)用前景。