土壤含水量,土壤有机质含量等级高怎么测

Han Haiyan, Zhang Tao, Wang Pengcheng, Lei Jingpin, Zeng Lixiong, Huang Zhilin, Xiao Wenfa. [J]. Scientia Silvae Sinicae, ): 182-187.
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请问专业的土壤质量检测是如何进行的,需要检查哪些指标(比如肥力、保水性、透气性等)?是否都需要昂贵的检测仪器来分析化学成分呢?此外,如果在仪器简陋,缺乏的情况下,如何看出一块土壤是否肥沃、土壤的营养状况、土壤的污染程度等等,有没有简便易行的方法?
不知道知乎不能贴表格啊。。。好吧我换成图-----------------------------------割--------------------------------肉眼判断前面几位大神已经说的很详细了,我说下仪器测土方面。测土配方可以自己买检测仪器,价格在几千至一万,添加高端功能的价格高一些。不过农民老表可以直接取样拿到当地土肥站检测,一般都是免费的(更新:乡镇县的一般是免费但是没有正规的检测报告,市里的有检测报告,但收费。江西这边的价格是30~50元一项指标,一般测五六个常用指标)。所以测土不是什么难事,配方的话一般农作物国家都有制作测土配方后的施肥标准。买的仪器里有存很多农作物的配方数据可以直接快速的知道应该怎么配方施肥这里是详细专业的测土配方施肥技术规范。你要的测量指标、测量方法仪都有介绍。拿出几个重点贴出来表13
测土配方施肥和耕地地力评价土壤样品测试项目汇总表再贴张土壤肥力分级
(废话:题主说的有点太神了,我纠结了好几天,还是献丑一下吧。)从科研和精细农业的角度,单凭肉眼是没有说服力的。但是如果限定于不需要仪器就能判断土壤的性质,有以下几个参数可供参考。1)土壤颜色
土壤颜色能够体现很多问题。
i. 如果表层土壤是黑色或深棕色的,说明土壤肥力比较足,具体解释见中
ii. 如果土壤颜色发白,表面有一些粉末状固体,很有可能是土壤中含盐量太高,土壤发生盐碱化问题。例如问题中题主贴出的土壤盐碱化的照片。
iii. 如果土壤发红,有一些铁锈状的斑点,说明土壤的铁元素比较多,土壤偏酸性,不太适合作物生长。可以参考中@段道光的回答。(此答案经供参考。)
iv. 如果土壤发黑,很湿,而且有一股臭鸡蛋味或者臭泥味,说明土壤排水状况不太好,不利于作物根系呼吸。如下图[1](先到这里吧,有时间在继续更新。)References:[1]
拖延症又犯了,拖了六天没写完---------------------------看到 和 都回答了,我也献个丑。题主问的是如何检测土壤质量。说实话,这是个很不好掰扯的东西。问题在哪呢?出在土壤质量的定义上。土壤质量这个玩意儿确实有明确的定义,比如说SSSA当年对土壤质量给出的定义是“在自然或管理的生态系统边界内,土壤具有动植物生产持续性,保持和提高水、气质量以及人类健康与生活的能力”。但是仔细一咂摸你就知道,这话里包含的东西实在太多了,说白了就是“满足对土壤功能的需求的能力”……在科学上,大凡此类包容性比较强的概念,由于缺乏明确的可以用来衡量的指标,实践中往往不太好用。所以在现实中,土壤科研工作者以及需要和土壤打交道的科研工作者,会去用一些比较明确具体的评价标准。比如我们在植被生态学研究中,我们会用土壤容重、土壤孔隙度、田间持水量等等指标来评价。当然,这些指标无一例外需要在实验室进行分析——即使目前的自动监测系统已经很完善,但是基于实验室分析的数据校正也是必须得做的。在这里,我想告诉题主的是我们生态学研究中在野外一种常用的对土壤进行粗略评价的方法。这个方法广大劳动人民俗称为:捏泥巴。要讲捏泥巴为什么能够给土壤进行粗略评价,首先我们要引入一个概念:土壤质地(soil texture)。土壤质地这个概念简单的说,就是土壤的颗粒大小组成情况。当然,组成土壤的颗粒肯定有大有小,根据颗粒的直径不同,土壤科学工作者通常将其划分为砂、粉砂和粘粒三种。砂(sand)直径最大,粒径在0.05mm到2mm之间,粉砂(silt)在0.002mm到0.05mm之间,粘粒(clay)在0.002mm以下。这个标准还可以划得再细一点,比如砂就可以划成粗砂、细砂、极细砂等等。什么?大于2mm的?唔,一般我们会将它们视作砾石从土壤中筛出去....可是这和土壤质量有什么关系呢?打个许不太恰当的比方,土壤质地与土壤质量的关系,就好比衣服质地和衣服质量的关系。所谓衣服质量,如果用土壤质量的概念来套的话,就是“满足人类对衣服功能的需求的能力”,包括保不保暖啊、透不透气啊、吸不吸汗啊、耐不耐脏啊、掉不掉色(shǎi)啊、缩不缩水啊、经不经穿啊、开不开线啊,等等等等。而衣服的质量,很大程度上是由衣服的质地——纯棉的?纯毛的?化纤的?混纺的?80支纱?120支纱?等等——这些因素决定的。我们去买衣服,一看洗标,我们就能差不多猜出它的质量如何,棉纤混纺一般不如旁边那纯棉的衣服吸汗,纯毛的衣服多半比晴纶的要暖和,亚麻外套缩水度绝对比尼龙的要大,等等。由于不同大小的土壤颗粒其物理性质差异极大,因此根据土壤质地,我们也能够对土壤质量进行一个粗略的判断。不同大小颗粒的物理性质到底差别在哪呢?一个重要的方面就是比表面积的不同。请在头脑中构想一个边长为1的土壤立方体,为了方便起见,我们可以把它想象成是由1个立方体的砂组成的,那么这个土壤立方体的总表面积为6。那么如果它由立方体的粘粒构成呢?粘粒的直径至少是砂的1/25,那么算一下,这个土壤立方体至少由15625个边长1/25的粘粒构成,总表面积是150,增大了25倍。这仅仅是理想中的理想情况,实际上由于土壤矿物的节理存在,矿物在风化为细小粘粒的时候会让粘粒变得各种不规则,也因此更赋予了粘粒更大的比表面积。而更大的表面积,意味着更大的吸附能力、更强的保水能力和吸附矿质元素的能力。而同时由于垛积的原因,土壤的孔隙度和通气性的也会变得更低——这就是那个禅师的故事。也正因为这些性质上的区别,捏泥巴给了我们一种简单判别土壤质地的方法。比如说你挖出一把土,兑点儿水,捏了半天就能成个球,还不能碰,一碰就散,这说明这土里的主要成分是颗粒比较粗、比表面积较小、吸附能力较弱的砂粒,这种土就是砂土。要是能捏成个球,但是搓不成条,说明土壤里面粉砂和粘粒比例还好,这种土一般就是壤土。要是能捏成球也能搓成条,但是这个条不能掰弯,成不了环,那说明砂粒含量比较低,但粘粒含量还是不够,这种就算粉砂壤土。要是能捏成球也能搓成条,可以掰弯成环,但是环上全是裂痕,那么这就是粘壤土。要是能完美完成球、条、环的三大挑战,那么就可以判定为粘土。(以上指标记得不一定正确,请核实。)在此基础上,我们就可以对土壤质量做一个粗略的评价了。当然,如果你还需要估测盐基饱和度、有机碳含量啊之类的指标,其他几位答主说的看一看啊闻一闻啊舔一舔啊的恐怕是少不了......不过如果你真的需要判断这些,我想还是拿环刀取点样品回实验室测比较好……
谢邀。要说土质的检测,首先得看出于什么目的。如果是为了调查通常是直接外业观测,如果需要精准的数据那肯定要实验室测量,具体方法有好多种呢,不过测定的内容肯定都包括理化数据和其它性质,但你说的保水性透气性都不是测出来的,测的是田间持水量等数据。不用实验室的话,观察颜色,手摸质地路上都说过了,只不过不同的地方土壤酸碱度本身就不同,未必只有黑壤才是好土,要看适合什么作物。另外用舌头舔也是一种测法我会乱说?题主问的这个问题有点大,先挖个坑,有时间有需要的话会来更新补充。
有条件的话,LZ可以翻阅一下当地的土种志,二次土壤普查资料,土壤的物理性质一般很稳定,参考历史资料基本够用了。化学性质的话,翻阅测土配方施肥资料,或者测土壤有机质,氮磷钾,基本可以代表土壤肥力了。至于土壤重金属,农药残留之类,这个没有其他办法,就要费些钱了。
一.先说土壤肥力(简单测定不用仪器的情况下可以通过土壤有机质的含量来判断肥力)附:土壤有机质对土壤肥力的作用:1)是土壤养分的主要来源2)促进土壤结构形成,改善土壤物理性质3)提高土壤的保肥能力和缓冲性能4)腐殖质具有生理活性,能促进作物生长 发育5)腐殖质具有络合作用,有助于消除土壤的污染。测定方法:重铬酸钾容量法(Google一下就有,不详说)二.土壤保水性(姑且拿土壤含水量的值来做粗略判断)方法:用容器称取一定量待测土壤,用玻璃棒将大块粒捣碎,取适量75% 乙醇倒入所盛土壤的容器中,点燃,一边燃烧一边敲打容器,待充分燃烧毕,再测容器和土壤质量。做差得土壤含水量。土壤透气性估计得用仪器测。以上
以上的答案强调了土壤的有机质含量,最基本的还应该测量土壤的氮磷钾含量,含盐量等等,关键看题主要做什么用,至于怎么测题主可以查阅资料,百度也是可以的(其实也不需要多么高端复杂的仪器)。其实在测之前看看这块土地上的植被状况就会对这块土地有一个基础的大概的了解。
在农村,一看便知哪块地适合种什么,要施什么肥。很容易看。比如,挖起来松软,方言是"泡"的就是挺肥的地,如果不泡,就不能施尿素。要施磷肥。比如沙沙地,靠河边的含沙的,适合种花生,适合施二氨,这都是在老家帮姥姥姥爷干农活知道的经验。比如老家村子里分田地,瘦的田比肥的田多二分。现在我搞科研了反而不会回答了。太复杂。
土壤肥力评价方面很多样,目前高端的有元素分析。其实没有高端的仪器也可以用最简陋的方法检测。
现在有很多专业的土壤检测机构,可以采集土样,进行检测。非专业的话,通常可以从一些直观的面上来了解土壤的肥力。比如土壤颜色、土壤pH值(仪器)、土壤的疏松程度和含水量(用手挖土,可感觉出来)。这些是可以通过肉眼或直观的接触来感受。
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土壤水分各种测量方法的比较与分析
  农田作物生长需要最佳的水、肥、气、热环境,水是最重要的调节因子。适宜的农田土壤水分状况,可达到节水增产的功效。因此,适时、方便、准确地监测农田土壤水分对农业生产有着重要的指导意义。目前,农田土壤水分测量方法层出不穷,如烘干法、张力计法、中子法或射线法、介电常数法或电磁波法、传感器法、电阻法或粒状列阵法、电容法、光电法、热扩散法等,各种方法都有其自身的适用范围和优缺点。本文对几种应用较广的农田土壤水分测量方法基本原理及其优缺点作一总结,在此基础上提出未来土壤水分测量方法的发展方向。    1几种主要的农田土壤水分测量方法    目前,应用较广泛的农田土壤水分测量方法有:烘干法、张力计法、中子法、时域P频域反射仪等。    111烘干法    烘干法,也叫称重法或土钻法。一般的做法是:将用土钻取好的土样置于事先称重的铝盒(若需要测土壤体积含水率,改用环刀取样)中称重,然后一起放入烘箱,在105~110℃(温度过高,有机质易碳化散逸)温度下烘至恒重(间隔3h的测量差异不超过3mg),实际操作中一般烘12~14h,在干燥器中冷却20min称重即可,2次重量的差即为土壤含水率。    烘干法的优点是对硬件要求不高,就样品本身而言结果可靠。一般认为,传统的烘干法测得的土壤水分值是可信的,可作为其它各种土壤水分测量方法的校正标准。但它的缺点也是明显的,烘干法费时、费力,深层取样困难,取样会破坏土壤,不能实现对土壤水分定点连续观测,受土壤空间变异性影响较大。    112张力计法    张力计法是1种应用很广泛的土壤水分测量方法,它测量的是土壤基质势,即土壤水吸力。在应用张力计测量土壤含水率之前,必须建立土壤水吸力和当前土壤含水率之间的关系,即俗称的土壤水分特征曲线。这种关系受土壤质地和结构的影响,在1个闭合的多孔陶瓷压力盘产生不同压力作用于测定土样,测出土壤的不同残余水分含量,便可得到对应的土壤水分特征曲线。    张力计是1根充满水的密闭的管子,一端有1个多孔陶瓷头(孔径约110~115&m),可插入土壤中,另一端连接1个负压表。通过多孔陶瓷头的吸力,水分不停地流动直到土壤水吸力与张力计的压力达到平衡,这时压力表指示的负压值即为土壤水吸力。    张力计法的优点是能够比较准确地测量湿润土壤的基质势,能够定点连续观测,受土壤空间变异性的影响较小,而且设备低廉,适于灌溉和水分胁迫的监测。其缺点是读数反应慢,需要长时间平衡后才能读数,且量程较窄,仅能测定小于8kPa的土壤水吸力,不适用于极端干燥土壤。在长期测量过程中,如遇高温干旱季节,需要给管子补充水分,且陶瓷头易损坏,需要定期养护或更换,运行费用较高。土壤水势测定仪就是采取张力计法的测量原理研制的,适用于任何的土壤性质监测。    113中子法    中子法的原理是中子从1个高能量的中子源发射到土壤中,与土壤中氢原子(绝大部分存在于水分子中)碰撞后,能量衰减,这些能量衰减的中子可被检测器检测到,通过标定建立检测到的中子数与土壤含水率的函数关系,便可转化得到土壤含水率。    利用中子仪测量土壤水分含量,只需预先埋设,测量时不破坏土壤结构,测量速度快,测量结果准确[1],可定点连续观测,且无滞后现象,但中子法并不能实现长期大面动态监测[2]。由于中子法测量的实际上是半径约几到几十厘米的球体含水量,其半径随着土壤含水率大小而改变,所以土壤处于干燥或湿润周期时,或对于层状土壤以及表层土壤,中子法的测量结果并不可靠。对于高有机质土壤,有机质中的氢也会影响中子仪对土壤含水率的测定。另外,中子仪在使用前也需要田间校准,受土壤质地和容重的影响,室内外校准曲线差异较大[3],同时中子仪设备昂贵,又需专门的防护设备,一次性投入大,特别是对人存在潜在的辐射危害,因此并不能广泛应用。    114时域反射仪(TDR)    TDR(TimeDomainReflectometry)是1种介电常数法,其基本原理是高频电磁脉冲沿传输线在土壤中传播的速度依赖于土壤的介电常数Ka,而Ka主要受土壤水分含量支配(20℃时,自然水、空气和土壤颗粒的Ka分别为80、1、3~5)。根据电磁波在介质中传播频率计算出土壤的介电常数Ka,从而利用土壤介电常数和土壤体积含水量(&v)之间的经验关系计算出土壤含水率。    Ka在电磁波频率为1MHz~1GHz时,与电磁波在电极(长度L)中往复的传播速度(V)呈如下关系:Ka=(cPV)2=(ct/2L)2    (1)式中:c为光速,c=3&108mPs;t为电磁波的传达时间,s。电磁波在各点的反射很明显,可以很准确的计测出t,从而可用(1)式计算出Ka。Topp等用TDR测定了电磁波的传播时间,并得出该传播时间在大部分土壤中与土壤体积含水率(&v)的经验公式[4]    :&v=-513&10-2+Ka-515&10-4K2a+413&10-6Ka3当&v&016时(2)但该经验关系只适用于当Ka&1或Ka&80136(20℃)时,且主要适用于砂性土壤。    TDR为新近发展起来的测定土壤含水率的主流方法,具有许多优点,如无核辐射,极其快速,可以定点原位连续测定,且测定值精确。在常规土壤中,这一仪器的测量误差小于5%。一般不需标定,测量范围广(含水率0~100%),操作简便,野外和室内都可使用,TDR探针可长期埋在土壤中,需要的时候再连上TDR测量。另外,TDR受土壤盐度影响很小,能够测量表层土壤含水率(中子仪法不行)。但是,TDR的测量值受温度、容重、土质的影响[5-6],在导电率较高的土壤中(如盐碱地),其测量精度也会降低,对有机质含量高、容重特别高或特别低以及重黏土壤需要重新标定后才能使用。目前,TDR在国内的使用主要依赖进口,且价格较高,其应用也受到一定限制。    115频域反射仪(FDR)    FDR(FrequencyDomainReflectometry)测量土壤含水率的原理与TDR类似[7],利用电磁脉冲原理,根据电磁波在土壤中传播频率来测试土壤的表观介电常数Ka的变化,这些变化转变为与土壤体积含水量成比例的毫伏信号。    FDR的探头由1对电极(如平行排列的金属棒)组成1个电容,其间的土壤充当电介质,电容与振荡器组成1个调谐电路,振荡器频率F与土壤电容C呈非线性反比关系:    F=12&L1C+1Cb015    (3)式中:L为振荡器的电感;Cb为与仪器有关的电容。由于土壤电容C随土壤含水率的增加而增加,于是振荡器频率F与土壤含水率的相关关系被建立。    与TDR相比,FDR在电极的几何形状设计和工作频率的选取上有更大的自由度,大多数FDR探头还可与传统的数据采集器相连,从而实现自动连续监测。但是FDR在低频(&20MHz)工作时,比TDR更易受到土壤盐度、黏粒和容重的影响。另外,与纯粹的TDR波形分析相比FDR缺少控制和一些详细信息。    FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点[8],不但测量精度高,而且价格不高,既可以单点测量也可以多点测量垂直深度的一段剖面。尽管FDR方法还存在一些问题,如FDR的读数受到电极附近土壤孔隙和水分的影响(TDR也是如此),对于使用探管的FDR,探头、探管和土壤是否接触良好对测量结果的可靠性有影响等,但FDR方法确实远远优于现有的其它测定方法。    2结语    在测定土壤含水率的诸多方法中,烘干法简单直观,结果可靠,可作为其他测量方法的校准,但是烘干法采样困难,破坏土壤,在田间留下的取样孔,会切断作物的某些根并影响土壤水分运动,不能定点连续观测;中子仪法可以在原位的不同深度周期性的反复测定而不破坏土壤,但是仪器的垂直分辨率较差,表层测量困难,且对人存在辐射危害。笔者认为,综合性能较高的    还属技术较先进的时域反射仪法(TDR)和经济型的频域反射仪法(FDR),它们都具有技术成熟、精度高、定点连续、便于携带的优点。TDR由于具有快速、准确、可连续原位测定及无辐射等优点,多应用于便携式的水分测定。FDR由于具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点,其探头还可与传统的数据采集器相连,在土壤水分的自动连续监测中表现出良好的发展势头。总之,智能化的农田土壤水分的监测仍然是未来土壤水分监测的发展趋势。
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& 土壤含水量的监测技术
土壤含水量的监测技术
核心提示: 土壤信息主要是表征土壤状况和性质的一系列参数,土壤质地、结构、有机质含量等参数值变化相对缓慢,通常不必多次测定,而土壤含水量、含盐量、含养分量等参数值则随时间不断变化,需要进行动态的多次测定。 国际上普遍采用的经典土壤水分测定方法是烘干称重法,即用土钻等取湿土样称重后放入烘箱,在105~110℃条件下烘干&&& 土壤信息主要是表征土壤状况和性质的一系列参数,土壤质地、结构、有机质含量等参数值变化相对缓慢,通常不必多次测定,而土壤含水量、含盐量、含养分量等参数值则随时间不断变化,需要进行动态的多次测定。
&&& 国际上普遍采用的经典土壤水分测定方法是烘干称重法,即用土钻等取湿土样称重后放入烘箱,在105~110℃条件下烘干6~8h至恒重,湿土重与烘干土重之差即为水重,水重与烘干土重的比值即为土壤水分含量。其优点是对设备要求不严,结果可靠。缺点是费时、费力,综合费用并不低;取样会破坏土壤,深层取样困难,定点测量时因取样换位而带来误差,在很多情况下不可能长期定点监测;受土壤空间变异性影响也比较大。据此,需要研究和使用自动化程度较高的各种快速、连续定位土壤水分测定系统来代替烘干法。
1.TDR土壤水分测定系统
&&& 时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)是一种测定土壤电磁量的方法,类似一个短波雷达系统(图2-15),通过测定电磁波沿插入土壤的探针传播时间来测定土壤介电常数,进而计算整个探针长度土层土壤平均体积含水量,可以直接、快速、方便、可靠地同时独立监测土壤水盐状况,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等因素无关,无需埋设中子管,缺点是仪器价格昂贵。
&&& TDR系统主要部件包括阶跃脉冲信号产生器、接收器、示波器、时间控制电路和波导棒等。土壤水盐的电磁测定是基于土壤的介电性质。介电常数又与土壤水分含量的多少有密切关系。将长度为L的波导棒插入土壤介质中,高频电磁脉冲信号从波导棒的始端传播到终端,并在探头周围产生一个电磁场,由于波导棒终端处于开路状态,脉冲信号受反射又沿波导棒返回到始端。检测脉冲从输入到反射回的时间以及反射时的脉冲幅度的衰减,可以反映出土壤的电导率,继而计算土壤水盐含量(图2-16)。
图2-15&TDR系统
图2-16&TDR测定原理示意图
图2-17&TDR的探针
&&& 常见的TDR土壤水分测定系统有Trase土壤水分测定系统、Trime土壤水分测定系统等。不同型号的TDR土壤水分测定系统通常有8cm、15cm、20cm、30cm、45cm、50cm、60cm、70cm、110cm、160cm等不同长度的波导探头可供选择,可以分别采用插入式、埋入式和管道式探头测定表土层和土壤剖面不同深度的土壤含水量(图2-17),剖面湿度最深可达3m。如果与多路盒相连可以连接多个探头,实现多点土壤水分同时监测。
2.负压计土壤湿度监测系统
&&& 土壤含水量与毛管力之间具有一定的函数关系,毛管力变化能够反映土壤含水量变化。负压计,又称张力计,以测量土壤负压(张力)来显示土壤水分状况(图2-18)。负压计包括一个多孔的陶瓷杯和一个液压计。陶瓷杯埋于所测的土壤中,负压计内部的水分通过陶瓷杯上的微孔同土壤水分进行交换而使内外水势渐趋平衡,由于水分渗入和渗出使负压计读数发生变化,仪器上所指示的负压值即代表土壤水势,可以直接反映土壤水分能为植物吸收利用的程度,同时又可换算为土壤含水率。
&&& 图2-18 不同类型负压计及其结构示意图
&&& 负压计结构简单、易于制造、价钱便宜、使用方便,可以在不同测点多处埋设,也可进行连续多次观测。但需要提前测定土壤水分特性曲线来换算土壤含水量,安装前要注水除气、密封和标定,需要1~2天的土壤吸力平衡过程才能正常观测,测试土壤吸力范围为0~0. 86&105 Pa,土壤干燥、吸力大于0.86&105 Pa时会把陶瓷杯击穿,因而负压计不适合于干旱土地,适用于灌溉地、喷灌和滴灌田。同时,负压计易于受环境温度的影响,仪器稳定性较差,观测结果具有滞后性,往往不能及时反映土壤水分状况。
3.中子土壤湿度仪
&&& 利用中子热化原理,快中子源发出的中子在遇到氢原子后,失去部分动能转化成慢中子,仪器根据测出的慢中子数量计算出土壤含水量。土壤含水量越多,快中子转化为慢中子的数量也越多,仪器可以将计数器的计数转换为土壤含水量值。
&&& 中子仪由探头和计数器组成。探头由快中子源和一个三氟化硼慢中子检测器组成(图2-19)。计数器用来监测土壤散射的慢中子通道。中子仪使用方法较为简单,只需将探头插入预设的测量孔的某一位置,即可测出该位置(点)周围的土壤含水量。沿测孔上下移动即可测定不同深度土层的土壤含水量,可测量多达30m深的土壤剖面含水量。
图2-19&中子土壤湿度仪及其结构示意图
&&& 中子仪法的特点是能快速、周期性地反复测定深层土壤含水量而不破坏土壤,但当土壤有机质含量高时测定精度差,且需要提前埋设铝管,导致设备成本较高,同时30cm表土层因辐射危害健康,需要采用其他方法测定。目前主要采用手工方法测量,也可改造为自动化或半自动化监测仪。
4.电阻/电容式土壤湿度监测系统
&&& 电阻/电容式土壤湿度监测系统分别采用电阻式土壤湿度传感器和电容式土壤湿度传感器。前者通过测量埋入土壤中的感湿元件的电阻值得到感湿元件的湿度,从而间接求得土壤湿度,测量结果易受土壤盐分影响,且有滞后性。后者根据土壤介电常数随土壤湿度变化的原理来测定土壤湿度,受土壤盐分的影响较小。例如,石膏块土壤水分测定系统(图2-20)通过测量石膏块内两个电极间的电阻可以显示含水量。石膏块永久埋人土壤中,寿命为3~5年,适用于干燥土壤环境(张力计无法使用),测量范围为3~100kPa。
图2-20 石膏块土壤水分测定仪及石膏块传感器结构图
5.FDR土壤水分测定系统
&&& 频域反射仪(frequency domain reflectometry,FDR)是一种用于测量土壤水分的仪器,它利用电磁脉冲原理,根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数,从而得到土壤容积含水量。FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点,在土壤干旱条件下测定结果误差小于TDR。FDR的探针类似于TDR。图2-21为Thetaprobe土壤水分测量系统,其传感器测量范围是5%~55%体积湿度,精确度为2%。
图2-21 Thetaprobe土壤水分测量系统
6.土壤水分遥感监测
&&& 利用卫星遥感监测土壤水分的方法具有宏观、高时效、经济、视野广、周期快和动态条件好等特点,成为区域性土壤水分和农作物干旱监测与评估的重要手段,遥感技术可以迅速、大面积与多时相地获得地面信息,且具有简便、不破坏环境的特点,而且其监测点点俱到,较容易画出土壤不同含水量区域之间的界线,便于对不同含水量区域面积的统计和分析,已成为一种监测土壤含水量的全新方法。
&&& 对于裸地,可利用热红外遥感土壤水分,其内容包括:一是通过热红外遥感方法获取的热图像数据推算地表温度的时空分布;二是确定土壤水分含量与地表温度之间的定量关系,推算土壤湿度的地区分布。若地表有植被覆盖时,可用多谱段遥感技术来区分植物反射和土壤反射光谱,找出土壤含水量与多谱段反射率的关系,确定土壤含水量。此外,还可采用微波遥感土壤水分和应用NOAA-AVHRR数据探测土壤水分。
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