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業科技的一個重要問題，早在本世紀初，國內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，也根據這些原理方法研發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。
　　回顧現有研究可以發現，過去國內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、質地、含鹽量和土壤結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，引入對其它物質濕度測量方法時，沒有充分考慮土壤復雜、多變的性質，特別是土壤理化性質的空間變異，當發現其存在問題時，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，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的，在這一點上其總原理是統一的。在廣義電磁波譜范圍內，包括土壤在內的所有物質電磁特性都可用復介電常數、復折射率、朗伯吸收系數、質量吸收系數這幾個反映物質電極化特性相互聯系的電磁參數來概括，因此通過分析這幾個電磁參數的水分敏感性及土壤質地、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合起來進行研究，這是今后研究的方向。