TDR 和 FDR 两种方法测量土壤含水量的试验比较
时间:2023-02-17 阅读:2472
TDR 和FDR 法是基于测量土壤介电常数的方法,是近20年来新发展起来的一种测量土壤含水率的方法,在测定实时性与精度上都比其它测量方法更具优势,而且使用操作更加方便灵活,可适用于不同用途的土壤水分测量,是目前国内外有研究和开发前途的土壤水分测量方法。
随着TDR与FDR的推广应用,国内学者主要研究各因素对土壤介电常数的影响、土壤介电常数与土壤体积含水量的关系以及基于TDR或FDR原理的仪器测量土壤体积含水量的标定。对于复杂多样的土壤,研究者们认为对于一些特殊土壤应该进行单独标定。本文用基于TDR和FDR原理的仪器,对黄土高原地区的黄绵土进行了测定试验。一方面,可以对具有相同土质的地区,土壤含水量的测量参考价值;另一方面,体现出TDR和FDR两种原理,在测量土壤含水量上的区别及精确度的差异。
1 试验方法
1.1 试验仪器
ML3 高精度土壤水分测量仪系统由HH2 水分读表,ML3水分探头(圆柱式防水探头,4 根不锈钢探针,6cm长度)组成,其原理是FDR。TRIME- T3 土壤剖面含水量测量系统由剖面水分传感器TRIME- T3(圆柱式探头、长度220mm、PVC 材料外壳),读数表TRIME- FM和探管(由TECANAT 特殊塑料制成,50cm长)组成,其原理是TDR。
1.2 试验方案
由于田间土壤有很大的变异性,而且低含水量条件很难得到,而室内标定易人为控制含水量、容重等条件,所以选择室内人工填土标定。探头ML2X的磁场影响范围小,而且探头较短,用边长20cm 的铁盒做试验有助于加快试验速度,降低成本。探头TRIME- T3 影响范围较大,,为了消除大桶材料对磁场的影响,用直径为60cm、高为60cm的有机玻璃桶做试验。
1.3 试验步骤
将风干的黄绵土磨碎过2mm 筛,向立方体铁盒和有机玻璃桶装土,为了使容重相对均匀,需分层填装压实,根据不同含水量计算的加水量,所装土重量含水量小于7%时最好先将土加一定量的水拌好后再分层装填,以免水分短时间内渗透不均导致上干下湿。含水量较高时则直接加水,为使水分均匀渗入,在土层表面平铺一张滤纸再加水;有机玻璃大桶装土前先将TRIME- T3 探管埋入。加完水后用塑料薄膜将开口封住,等水分分配均匀时,用探头测量土壤体积含水量,多点测定取算术平均值,待仪器测量完毕以后,用刀和土钻在探头周围内的土体中取样,用烘干法测定含水量。
2 结果与分析
将不同探头测量值与烘干法测定值进行线性拟合,下图是各探头的标定曲线。实验室内标定所用的回填土在土壤质地、容重、有机质含量、土壤化学成分以及土壤含水量等方面都比原状土均匀,消除了土壤变异尤其是在垂直方向上的变异性对测量造成的误差,使标定结果更为理想。从图中可以看出,,各个测定仪器测定的土壤水分含量和烘干法测定值之间有很好的线性关系,但是,ML2X整体上比烘干法测定值偏高;本次测定中管式TRIME- T3取得了较好的结果。