基于相位差的时域反射仪测定土壤含水量的标定和田间验证

为了检验具有我国自主知识产权的基于相位差检测原理的时域反射仪(TDR)测定土壤水分的性能,利用室内土柱试验,获得了该仪器测定土壤含水量的标定曲线,分析了影响因素,并在田间对标定曲线进行了实际验证。结果表明,容重对仪器测定土壤含水量的影响不显著;土壤质地对校正结果有明显影响,供试的砂质土类,壤质黏土类和黏土类分别可以使用一个特定标定公式,R2均大于0.98,估计标准误差均小于0.020cm3/cm3;该仪器用于田间测定含水量的均方根误差小于0.035cm3/cm3。因此,经过室内标定后,将新型时域反射仪用于测定田间土壤含水量是可靠的。     

农田土壤含水量监测方法研究

介绍了土壤含水量2种监测方法的对比试验,结果表明,新型的时域反射仪（TDR）法在监测土壤含水量精度上符合要求,可以替代传统的称重法并进一步推广应用,为实现土壤监测数据信息的实时快捷和准确传输提供了重要的技术支持。     

TDR在监测土壤水分动态变化中的应用

土壤含水量的非扰动测量对于土壤中水的运动、土壤水与作物生长的关系及水的利用效率等问题的研究十分重要。先后出现了许多土壤含水量的测量方法：张力计活,测量范围较小;电阻块法,需要不断标定且有滞后效应;中子仪法,具有放射性且对表层土壤测定不推。时域反射仪（TDR）虽然价格较贵,但是具有测量准确、安全、测量范围大、使用灵活等特点,得到了迅速发展。许多国家相继研制了各种时域反射仪,6050XI型TDR是美国SoilMoistur公司研制,其功能集成化程度较高,具有数据实时多点自动采集、存贮及人机交互功能,是适应于信息化精细…     

温度对TDR法测量土含水量影响的试验研究与误差修正

为了研究温度对TDR法快速测量土壤含水量的影响,本文在分析TDR法测量土壤水分的基础上,利用JL-01型土壤水分测定仪分别测定不同温度下重塑粉质粘土含水量,并与烘干法测量结果进行了比较,拟合得到了TDR法测量土壤含水量误差随温度变化的公式,并给出了修正后的土壤含水量。试验及分析结果表明,虽然正低温对TDR法测量土壤含水量的结果影响在一定的范围之内,但经过温度修正的测量值会有效降低测量误差。     

土壤含水率对近红外传感器标定模型的响应研究

为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明不同标定方法会影响土壤含水率的预测结果。4种模型的预测精度能够满足测量要求。     

两种园林用FDR土壤水分传感器的精度校正

利用质地差异较大的园土及草炭∶陶粒∶园土=3∶1∶1（体积比）的混合基质对2种土壤水分频域反射仪（FDR）进行了室内标定.结果显示,在目前园林应用的测量精度内,土壤质地对两种FDR土壤水分传感器的测量影响不显著,但FDR测量值较烘干法明显偏高,校正斜率介于0.68～0.70之间.相关分析表明FDR测量值与真实值之间有极显著的相关性,相关系数大于0.97.利用获得的线性函数进行校正,校正后的土壤水分值与采用传统的烘干称重法测得的值相符.基于以上结果,FDR土壤水分传感器能准确、快速测定土壤含水量,在城市园林节水灌溉管理中发挥重要作用.     

不同滴灌水温在灰漠土中水热耦合模拟与验证

【目的】滴灌条件下不同灌溉水水热状况对土壤水热状况的影响规律,根据土壤水、热运动基本方程,建立了地表滴灌水、热运移数学模型。【方法】采用正交试验设计,设计不同滴灌水温水平及其组合,共计40个试验处理。利用 HYDRUS-1D 软件建立的数学模型进行了数值求解,与实测数据结果进行验证。【结果】建立新疆灰漠土土壤含水量与压力水头的模拟方程(1)公式;(2)e^l_n0.328 9Q－0.063 81.560 5(h<0),确定土壤的水力学参数和热特性参数。【结论】利用该数学模型对地表滴灌条件下作物生长所需的土壤水、热环境条件模拟预测。从模型的数值模拟值和实测结果对比验证显示,地表滴灌条件下低水温(10℃)和高水温(30℃)对土壤表层影响比较大,而且在早春增加一定的灌水温度,有利于作物苗期的生长。     

中子法测定旱地土壤水分中标定方法的改进

本文报道了中子土壤水分仪在田间直接标定的一种方法:多点标定与土壤含水量(重量％)均值分级回归法。采用此法所标定的曲线方程相关系数达0.99304,土壤含水量响应范围为10％～20.69％.该法可提高所标定曲线精度,较好的适应水分变化范围,达到一次性标定成功,经取土实测比较,最大差值为0.0198。此法并在西北农业大学水利系灌溉研究室进行实验验证。     

利用TDR对自动墒情站监测数据的校正

针对自动墒情监测站上报数据不准确的问题,在安徽省滁州市城西径流实验站,对比12个月人工烘干数据与机测数据,并使用国产时域反射(TDR)设备对不同时期土壤介电常数进行测量,使用土壤介电常数的平方根与机测体积含水量数据进行线性拟合,得出校正公式,并带入机测数据使用Topp公式进行校正计算。结果表明,国产TDR仪能够准确测量土壤介电常数,使用土壤介电常数对自动墒情监测站上报的土壤体积含水量数据进行校正的方法符合要求,省时省力,切实可行。     

“微带线”法测定土壤含水量仪器的研制

本文研究了利用微波微带传输线的原理测定土壤含水量,并对其原理、方法和传感器的结构进行了试验,得出了较好的结果。不同含水量的土壤,其介电常数具有明显的差异。当湿土放置在微带线上时,部分微波能量被耦合进入湿土,引起能量损耗,这种插入损耗与土壤含水量之间有着良好的依存关系。由于其实质是测定湿土的介电常数,在测量过程中土壤温度、化学成分的影响可以忽略,而且被测土壤样品量不受限制,同时又具有足够的灵敏度,测量方法简单,所以微带法具有一定的精度及简单快速和使用方便的优点,较好的解决了利用微波透射法测量含水量仪器存在的主要问题,仪器还适用于测定其它各种均匀物质含水量,而且可满足较高的精度要求。     

TDR技术测定土壤溶质及标定研究

根据TDR(Time Domain Refletrometry,时域反射仪)测量土壤水分和土壤电导率的基本原理,结合德国产TRIME-FM型TDR测定基本原理,以黄河上游宁夏惠农县典型的黄河淤积平原的主要质地土壤为对象,进行了TDR在测定土壤盐分(或电导率)方面的研究,并对其进行标定,得出TDR在不同含水率时测定土壤盐分(或电导率)的半理论半经验的公式.结论可供黄河淤积平原地区应用时参考.     

μ值对γ透射法测定土壤含水量精度影响

水的质量吸收系数μ在γ透射法测定土壤含水量中起着重要的作用,它直接影响着含水量的测量精度。本文通过室内试验研究了影响μ值的各种因素,如探头屏蔽状况、探头与放射源间的距离,放射强度以及被探测物体的厚度等。和理论计算不同,对同一确定的材料,μ值的测量结果并不总是常数(依赖于上述诸因素)。所以要得到土壤含水量的一个精确测量,首先要在同样条件下测定μ值。作为对试验的总结,本文给出一种合理测量μ值的方法和最佳工作条件。     

TDR技术测定土壤溶质及标定研究

根据TDR(Time Domain Refletrometry，时域反射仪)测量土壤水分和土壤电导率的基本原理，结合德国产TRIME-FM型TDR测定基本原理，以黄河上游宁夏惠农县典型的黄河淤积平原的主要质地土壤为对象，进行了TDR在测定土壤盐分(或电导率)方面的研究，并对其进行标定，得出TDR在不同含水率时测定土壤盐分(或电导率)的半理论半经验的公式．结论可供黄河淤积平原地区应用时参考．     

TDR测定不同湿度土壤含水量的精度比较研究

[目的]探讨TDR测定土壤含水量的原理,找出TDR测量土壤含水量的适合范围.[方法]用波兰TDR/MUX/mpts水分测定仪,对不同湿度土样的体积含水量进行测定,同时用烘干法和环刀法分别测量其质量含水量和容重,然后转化成体积含水量与TDR的测量值进行比较.[结果]对于质量含水量为0～5％之间的干燥土壤和质量含水量为22％以上的湿润土壤,TDR的测量精度较低.与烘干法相比,绝对误差均大于2％,相对误差大于10％.对于质量含水量为5％ ～22％之间的土壤,TDR的测量精度较高.[结论]在湿润或半湿润地区,TDR法测量土壤体积含水量有较高的精度.     

介电特性土壤水分测定方法研究进展

介电特性被证明是研究土壤水分测定最有价值的参数,因为介电特性与土壤水分有着非凡的联系。电容传感器、时域反射仪(TDR)、频域反射仪(FDR)、中子法、电阻和电导率都能提供解释土壤含水量的介电特性谱。然而,由于不同土壤类型土壤介电特性的复杂性,在不同尺度上实现土壤水分高精度测定,仍然面临巨大挑战。本文综述了介电特性在土壤水分快速测定中的地位和几种典型介电特性土壤水分测定方法的研究进展,分析了介电特性土壤水分快速测定方法所涉及的难点,提出了消除土壤类型等影响介电特性土壤水分测定的差分解释法新思路,并对介电特性土壤水分测量技术发展进行了总结,指出了未来的研究方向。     

一维非均质条件下农田土壤水分运移模拟及应用

为了定量化描述一维非均质条件下土壤水分的运移过程,采用Richards方程的基质势形式阐述了一维多层质地下土壤水分的运移过程,根据田间实际情况设定了土壤水分运移模型模拟方程的定解条件,以各层粒径组成和容重为输入参数借助传递函数给出了模型参数的初始值,利用数值差分法求解了模型的数值解,最后采用田间实测的各层土壤含水量与参数敏感性分析对模型参数进行了校正和模拟效果评价。结果表明,模型参数敏感性主要受土壤水力特征参数α和n的影响,参数α值越大,土壤进气值越低,含水量越少;n值减小,土水势降低,土壤吸力增大,含水量增加;在调整数值模型精度时,α和n引起的误差范围为10%～30%;模拟值和测量值的变化过程比较吻合,表明研究构建的基质势方程能够实现对田间一维多层质地土壤水分运移过程的准确模拟。     

探地雷达在监测地表土壤水分中的研究进展

探地雷达(ground penetrating radar,GPR)作为监测中小尺度或田块尺度地表土壤含水量的一种极有潜力的技术,在近几年来得到了快速的发展。在介绍探地雷达测量地表土壤含水量基本原理的基础上,总结探地雷达在地表土壤含水量监测中的应用进展,主要包括反射波法、地面波法和地表反射系数法。同时,结合国内外最新的研究成果,分析每种方法的特点,讨论每种方法的测量精度以及测量的代表深度。最后,对探地雷达在地表土壤含水量监测方面的应用进行展望。     

Hydra土壤测试仪测定现代黄河三角洲的土壤水分与盐分试验

土壤水分、盐分是盐渍化土壤的2个重要属性,是进行土壤盐渍化监测和治理的重要参数。利用Hydra土壤水分／盐分／温度测试仪在现代黄河三角洲进行了土壤水分、盐分测定试验,结果表明：Hydra土壤水分／盐分／温度测试仪土壤水分有效测量仅在中度盐渍化程度以下土壤中适用,对于类似于现代黄河三角洲盐渍化程度严重的地区,利用该仪器进行土壤水分、盐分监测研究不太适合,其主要原因就是土壤盐分过高引起土壤水分（WFV）测量出现溢出值。     

时域传输技术测定盐土含水量的应用研究

为检测所研制的时域传输仪(ti me domain transmission,TDT)测定土壤含水量的性能,通过室内土柱试验,对时域传输仪在3种质地非盐土和滨海盐土上测定土壤含水量的性能进行了评估。结果表明:在一般非盐化的农业土壤和滨海盐土上,土壤体积含水量和TDT输出的电压之间均存在线性关系。在砂土和砂壤土上,可以忽略质地差异和容重因素的影响用统一关系式计算含水量,估计标准误差是0.017cm3/cm3;在壤黏土上容重因素影响明显,应用时需要单独校正,校正后计算含水量的估计标准误差小于0.016cm3/cm3。TDT水分测试仪在盐溶液中浸入深度和输出的电压值始终保持线性关系,且不受溶液电导率的影响。在滨海盐土上,不同容重条件下土壤体积含水量和TDT输出的电压均呈线性关系,且容重因素影响不明显,可以建立统一的含水量校正关系,估计标准误差是0.019cm3/cm3。因此,TDT水分测试仪可以测定一般农业土壤含水量,在盐溶液中具有抗盐分干扰的优良特性,在滨海盐土含水量的测定上也具有很好的适用性。     

温度条件对TDR测定土壤水分的影响

时域反射仪(TDR)法是速测土壤水分常用的方法之一，该方法具有快速、使用方便等优点。而土钻法(又称质量法或烘干法)则被认为是测定土壤水分的经典方法。本试验通过这两种方法测定了黄土高原沟壑区王东沟流域的土壤不同层次的水分，结果发现，两者存在一定的差异。在通常温度(23—31℃)下，对黄土高原土壤用TDR所测土壤含水量比土钻法所测值偏高；温度低于23℃或高于31℃，TDR所测土壤含水量比土钻法所测值偏低。所以，与土钻法相比，TDR法具有一定温度条件的限制性。