土壤介电常数模型研究综述

【目的】调查影响土壤介电常数的主控因子,归纳分析土壤介电常数模型的研究现状。【方法】从土壤介电理论出发,系统梳理土壤介电常数的主要影响因素,对现有土壤介电常数模型进行分类总结,并对比分析各模型的优势、局限和应用现状及其发展趋势。【结果】国内外不同土壤类型的介电常数主控影响因素各异,且对测试频率的依赖性较大,但能有效反映土壤的水分状态;土壤介电常数模型分为4类：理论模型、半经验理论模型、经验模型和边界模型。【结论】目前针对区域性特殊土类的介电特性及模型构建研究较少;考虑土壤三相组比、矿物成分和微观结构对介电常数的贡献度将有助于提升模型精度,进而拓展基于介电常数测试的土壤理化性质评价分析方面的应用研究。     

镉污染红黏土电阻率特性及其评价模型研究

为探究重金属污染物镉对红黏土电阻率特性的影响特征,制备不同含水率、干密度、镉含量的红黏土试样,采用二极法进行电阻率测试,分析不同因素与红黏土电阻率的关系,建立镉污染红黏土电阻率评价模型。结果表明,镉污染红黏土电阻率随着干密度、含水率和温度的增加均呈下降趋势,干密度小于1.30 g·cm^-3范围内电阻率急剧下降,随后电阻率逐渐减小并趋于稳定;在不同镉含量条件下随着含水率增加电阻率逐渐减小,在干密度为1.20 g·cm^-3时电阻率下降最显著;在干密度、含水率相同条件下,0℃以上温度变化对电阻率的影响不明显,镉溶液掺入量增加导致电阻率逐渐减小,当镉含量小于100 mg·kg^-1时电阻率变化幅度较大。综合考虑电阻率随干密度、含水率和温度变化特征,引入体积含水量建立镉污染红黏土电阻率评价模型,拟合精度较高(R²=0.939 9),实测值与模型值较吻合,平均绝对百分比误差和均方根误差分别为4.77%、0.07。该模型可为红黏土地区重金属镉污染度的电法快速检测提供理论模型参考,为区域性红黏土耕地质量评价提供便捷分...     

基于改进Topp模型的红黏土介电特性试验研究

【目的】探讨红黏土介电特性的影响因素并提升Topp模型精度。【方法】以云南红黏土为例,开展以干密度、含水率、温度为变量的介电特性试验,分析不同条件下红黏土相对介电常数的变化规律,构建红黏土相对介电常数模型并对含水率进行预测。【结果】红黏土相对介电常数与含水率、温度、干密度呈正相关,影响因素的相关性程度依次为:含水率>温度>干密度。恒温条件下,Topp模型拟合精度较高;当温度发生变化时,Topp模型拟合精度显著降低。【结论】不同温度条件下Topp模型拟合得到的相对介电常数(ε_r)与体积含水率(θ)的关系存在较大差异,引入温度改进后的Topp模型精度明显提高。     

基于介电频谱特征参数的红壤干旱指标评价研究

为获取红壤含水量对电磁波介电频谱的响应特征，探讨介电频谱特征参数作为红壤干旱评价指标的可行性，以红壤为研究对象，开展不同体积含水量红壤的频域介电谱（FDS）试验，提取介电谱特征曲线积分值，分析介电频谱特征参数与体积含水量的相关性，结合国家《农业干旱等级》标准提出基于介电频谱特征参数的红壤干旱评价指标。结果表明：红壤介电常数实部和虚部均随着介电频谱频率的增大而逐渐减小，两者与体积含水量均呈正相关关系；介电损耗因数随频率变化具有波动性，且体积含水量越小波动性越强，总体呈现出先减小后增大的趋势；通过最小二乘法拟合得到介电频谱特征参数与体积含水量的量化关系，采用细菌觅食算法确定最优的模型系数，拟合精度均大于0.95；基于介电谱特征参数建立红壤干旱指标评价模型，预测值与标准值之间的误差均为±1%左右。该模型能有效地评价红壤干旱程度，可为红壤区域性农业干旱调查、评估及预警提供参考指标。