TDR 和 FDR 兩種方法測(cè)量土壤含水量的試驗(yàn)比較

TDR 和FDR 法是基于測(cè)量土壤介電常數(shù)的方法，是近20年來新發(fā)展起來的一種測(cè)量土壤含水率的方法，在測(cè)定實(shí)時(shí)性與精度上都比其它測(cè)量方法更具優(yōu)勢(shì)，而且使用操作更加方便靈活，可適用于不同用途的土壤水分測(cè)量，是目前國(guó)內(nèi)外有研究和開發(fā)前途的土壤水分測(cè)量方法。
隨著TDR與FDR的推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要研究各因素對(duì)土壤介電常數(shù)的影響、土壤介電常數(shù)與土壤體積含水量的關(guān)系以及基于TDR或FDR原理的儀器測(cè)量土壤體積含水量的標(biāo)定。對(duì)于復(fù)雜多樣的土壤，研究者們認(rèn)為對(duì)于一些特殊土壤應(yīng)該進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定。本文用基于TDR和FDR原理的儀器，對(duì)黃土高原地區(qū)的黃綿土進(jìn)行了測(cè)定試驗(yàn)。一方面，可以對(duì)具有相同土質(zhì)的地區(qū)，土壤含水量的測(cè)量參考價(jià)值；另一方面，體現(xiàn)出TDR和FDR兩種原理，在測(cè)量土壤含水量上的區(qū)別及精確度的差異。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)儀器
ML3 高精度土壤水分測(cè)量?jī)x系統(tǒng)由HH2 水分讀表，ML3水分探頭（圓柱式防水探頭，4 根不銹鋼探針，6cm長(zhǎng)度）組成，其原理是FDR。TRIME- T3 土壤剖面含水量測(cè)量系統(tǒng)由剖面水分傳感器TRIME- T3（圓柱式探頭、長(zhǎng)度220mm、PVC 材料外殼），讀數(shù)表TRIME- FM和探管（由TECANAT 特殊塑料制成，50cm長(zhǎng)）組成，其原理是TDR。

1.2 試驗(yàn)方案
由于田間土壤有很大的變異性，而且低含水量條件很難得到，而室內(nèi)標(biāo)定易人為控制含水量、容重等條件，所以選擇室內(nèi)人工填土標(biāo)定。探頭ML2X的磁場(chǎng)影響范圍小，而且探頭較短，用邊長(zhǎng)20cm 的鐵盒做試驗(yàn)有助于加快試驗(yàn)速度，降低成本。探頭TRIME- T3 影響范圍較大，，為了消除大桶材料對(duì)磁場(chǎng)的影響，用直徑為60cm、高為60cm的有機(jī)玻璃桶做試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)步驟
將風(fēng)干的黃綿土磨碎過2mm 篩,向立方體鐵盒和有機(jī)玻璃桶裝土，為了使容重相對(duì)均勻，需分層填裝壓實(shí),根據(jù)不同含水量計(jì)算的加水量，所裝土重量含水量小于7%時(shí)最好先將土加一定量的水拌好后再分層裝填，以免水分短時(shí)間內(nèi)滲透不均導(dǎo)致上干下濕。含水量較高時(shí)則直接加水，為使水分均勻滲入，在土層表面平鋪一張濾紙?jiān)偌铀?；有機(jī)玻璃大桶裝土前先將TRIME- T3 探管埋入。加完水后用塑料薄膜將開口封住,等水分分配均勻時(shí)，用探頭測(cè)量土壤體積含水量，多點(diǎn)測(cè)定取算術(shù)平均值,待儀器測(cè)量完畢以后，用刀和土鉆在探頭周圍內(nèi)的土體中取樣，用烘干法測(cè)定含水量。

2 結(jié)果與分析
將不同探頭測(cè)量值與烘干法測(cè)定值進(jìn)行線性擬合，下圖是各探頭的標(biāo)定曲線。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定所用的回填土在土壤質(zhì)地、容重、有機(jī)質(zhì)含量、土壤化學(xué)成分以及土壤含水量等方面都比原狀土均勻，消除了土壤變異尤其是在垂直方向上的變異性對(duì)測(cè)量造成的誤差，使標(biāo)定結(jié)果更為理想。從圖中可以看出，，各個(gè)測(cè)定儀器測(cè)定的土壤水分含量和烘干法測(cè)定值之間有很好的線性關(guān)系，但是，ML2X整體上比烘干法測(cè)定值偏高；本次測(cè)定中管式TRIME- T3取得了較好的結(jié)果。