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土壤水分檢測技術的研究進展

來源：　類別：技術文章　更新時間：2013-10-11　閱讀次

　　快速、方便的土壤水分測定是農(nóng)業(yè)科技的一個重要問題，早在本世紀初，國內(nèi)外對此進行了大量研究，先后提出了幾十種方法。到目前為止，研究較多的有重量、能量、熱特性、中子、阻抗、電容、時域反射（TDR）、微波、近紅外、光學、X-射線、C-射線方法等，也根據(jù)這些原理方法研發(fā)出了土壤水分記錄儀等土壤水分檢測記錄的儀器，而從阻抗法到C射線這8種方法都是基于廣義電磁波與土壤相互作用原理，因此可將其概括為廣義電磁方法。由于人們對電磁波的認識已相當深入，而現(xiàn)代電子技術又為其研究提供了強有力的技術支持，這是目前研究最多，最深入且最具潛力的一類方法。因此，分析其研究現(xiàn)狀，探討其存在問題及新的研究途徑，具有重要理論和實踐意義。
　　回顧現(xiàn)有研究可以發(fā)現(xiàn)，過去國內(nèi)外對土壤廣義電磁測量進行了大量研究，取得了顯著進展。但現(xiàn)有方法都是從其它領域引進而來，在這些方法使用的領域里可能取得較高精度，但由于田間土壤容重、質(zhì)地、含鹽量和土壤結(jié)構的變異性以及土壤分層等原因，使其使用時需要對不同土壤乃至不同田塊、不同點及同一點不同層次進行大量田間標定，而且田間標定又相當困難，標定結(jié)果應用范圍也很狹窄，有些方法如電阻法，隨著時間的推移，標定結(jié)果往往很快失效。而且滿足測量精度要求的方法如TDR法大多技術十分復雜，成本高，這些都極大地限制了方法的推廣應用。而造成以上問題的原因，引入對其它物質(zhì)濕度測量方法時，沒有充分考慮土壤復雜、多變的性質(zhì)，特別是土壤理化性質(zhì)的空間變異，當發(fā)現(xiàn)其存在問題時，大多不是從物理機理上進行分析和解決，而是引入土壤理化校正和補償曲線解決。應該指出的是由于田間土壤的復雜性和變異性，使得任何一種方法在測量田間土壤水分時，都存在一定的誤差。造成這一誤差既有測定技術和土壤水分速測儀等儀器方面的原因，也有方法本身的原因。對于前者可通過技術改進予以減小或消除；而對后者，減小它則非常困難。因此問題的核心是確定在一般農(nóng)田土壤理化變異情況下不同方法本身的誤差究竟有多大，是否在允許范圍內(nèi)，這是確定一種方法是否有進一步研究潛力的關鍵。由于研究對象——土壤十分復雜和多變，這一研究不應從某一具體方法的實驗入手，而應以物理機理上的理論分析為基礎。從物理機理上看，現(xiàn)有各種電磁測量方法，盡管其具體原理互不相同，但都是利用電磁波與土壤相互作用的原理實現(xiàn)的，在這一點上其總原理是統(tǒng)一的。在廣義電磁波譜范圍內(nèi)，包括土壤在內(nèi)的所有物質(zhì)電磁特性都可用復介電常數(shù)、復折射率、朗伯吸收系數(shù)、質(zhì)量吸收系數(shù)這幾個反映物質(zhì)電極化特性相互聯(lián)系的電磁參數(shù)來概括，因此通過分析這幾個電磁參數(shù)的水分敏感性及土壤質(zhì)地、容重、含鹽量對其影響，才能避開各種具體技術方法的糾纏，正確估計各種土壤水分電磁測量方法進一步研究的潛力。同時這是一個涉及土壤電磁特性和電子測量技術的綜合性問題，必須對目前其它物料水分測定技術進行分析和考察，把土壤水分電磁特性與傳感測試技術有機結(jié)合起來進行研究，這是今后研究的方向。

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