土壤水分及其测定方法介绍

土壤水分是指保持在土壤孔隙中的水分,又称土壤湿度。通常可以通过把土样放在电烘箱内烘干(温度控制在105~110℃),然后从土壤孔隙中测得释放的水量作为土壤水分含量。土壤水分并非纯水,而是稀薄溶液,还含有胶体颗粒。土壤水分主要来源是大气降水和灌溉水,此外尚有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。而大气降水渗入土壤中的多少,主要取决于降水量的大小、降水的强度和性质。一般来说,降水量大,进入土壤中的水分就可能多,但土壤水分含量不一定高。强度大的降水或者阵性降水,因易造成地面流失,故渗入土壤中的水分就少;而强度小的连续性降水,有利于土壤对水分的吸收和储存,土壤水分含量也不一定低。  
土壤水分依其物理形态可分为固态、气态及液态 3种。固态水仅在低温冻结时才存在,气态水常存在于土壤孔隙中,液态水存在于土粒比面和粒间孔隙中。在一定条件下,三者可以相互转化,其中以液态土壤水分数量较多。    土壤水分含量可以用以下几种方法表示:  
  土壤水重量百分数:土壤中实际所含的水分重量占烘干土重量的百分数。即
土壤水层厚度:指一定厚度土层内土壤水分的总贮量,即相当于一定土壤面积中,在一定土层厚度内有多少毫米厚的水层。即     W厚=H×W(%)×P×10  
式中W厚为土壤水层厚度;H为计算土层厚度;10为单位换算系数。 
国内外的土壤水分测定方法主要有以下几种:滴定法,Karl Fischer法,称重法,电容法,电阻法,γ射线法,微波法,中子法,核磁共振法,时域反射法(TDR),土壤张力法,土壤水分传感器法,石膏法和红外遥感法。这几种土壤水分测定方法在应用中的地位是不一样,下面着重介绍土壤水分测定方法中常用的几种方法。 
(1)称重法:又称烘干法,即取土样放入烘箱,烘干**恒重。此时土壤水分中自由态水以蒸汽形式全部散失掉,再称重量从而获得土壤水分含量。烘干法还有红外法、酒精燃烧法和烤炉法等一些快速测定法。 
(2)中子法:将中子源埋入待测土壤中,中子源不断发射快中子,快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞,快中子损失能量,从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时,损失能量**大,更易于慢化,土壤中水分含量越高,氢原子就越多,从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量。 
(3)γ射线法:与中子仪类似,γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线,用探头接收γ射线透过土体后的能量,与土壤水分含量换算得到。 
(4)土壤水分传感器法:目前采用的传感器多种多样,有陶瓷水分传感器,电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等等。 
(5)时域反射法:即TDR(Time Domain Reflectometry)法,它是依据电磁波在土壤介质中传播时,其传导常数如速度的衰减取决于土壤的性质,特别是取决于土壤中含水量和电导率。 
以上五种土壤水分测定方法各有优缺点,如称重法简单直观,中子法可反复测量,时域反射法是目前用的**多的方式。那么,在实际操作过程中,我们要有所抉择,多方面考虑,再确定具体使用哪种测定方法。如今已经有很多产品,可以对土壤水分进行测定,下图给出了一款土壤水分测定仪,可以很方便的测出土壤的水分含量。 

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