[發明專利]一種基于時域反射儀的土壤含水量檢測方法

在審

• 申請號: 201710668784.9
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107478681A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 白一茹;王幼奇;趙云鵬;張興
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及土壤水分檢測領域，具體涉及一種基于時域反射儀的土壤含水量檢測方法。

背景技術

土壤含水量是土壤分析的常規項目，在水循環研究和農田灌溉排水管理中，更是必不可少的基本資料。農田土壤水分的動態變化直接反映作物的水分供需狀況，快速、準確地測定農田土壤水分，對于探明作物生長發育期內土壤水分的盈虧，以便適時作出灌溉、施肥決策或排水措施等具有重要意義。

目前，測定土壤含水量的方法主要有烘干法、張力計法、電阻法，中子法等，各種方法都有著不同程度的應用。然而隨著人們對實驗要求的不斷提高，時常需要獲得連續、準確的數字，這些方法都存在著不同程度的缺陷。例如烘干法，我們最常用的方法，它是所有方法里面最為精確的方法，是其他方法的基準。但是它的操作十分不方便，需要采土稱重，之后還要烘干6-8小時再稱重，十分麻煩。在采土的過程會破壞原樣本，不能用于原位監測，同時也不便于獲得大量連續的數據。而中子法雖然測得數據精確迅速，但由于輻射的原因會對人的健康造成傷害，所以基本上被淘汰。

而TDR(time domain reflectometry，時域反射儀)法因為具有測量速度快速、準確、操作簡單且非破壞性等特點，成為當今被廣泛運用的方法。而通過王貴彥，史秀捧等對用TDR法、中子法和重量法測得的土壤水含量觀測值的比較結果表明，用TDR法測定土壤含水量是可靠的。并且龔元石等對TDR、中子儀和土鉆法測定的土壤含水量進行了比較，結果表明，應用TDR測定農田土壤水分要優于中子儀和土鉆法。

TDR法是測定電磁波在土壤中的傳播速度的一種方法。由于電磁波的傳播速度與傳播媒體的介電常數密切相關，而土壤顆粒、水和空氣本身的介電常數差異很大，故一定容積土壤中水的比例不同時其介電常數便有明顯的變化，由其電磁波的傳播速度便可判斷其含水量。Topp最早發展TDR法時，曾聲言此法不受土壤質地、容重、溫度等物理因素的影響。后來的研究表明，在測量精度要求較低時，這一結論是正確的。李道西，彭世彰等研究表明TDR測量值較烘干法明顯偏小，相對偏差隨著土壤含水量的減小有增加趨勢。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于時域反射儀的土壤含水量檢測方法，通過一條簡單的線性函數對TDR測試所得的數據加以校正，校正后的TDR測量值中將有96.68％的值接近土壤含水量的真實值，從而實現了TDR對土壤含水量的精確測定。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于時域反射儀的土壤含水量檢測方法，包括如下步驟：

S1、首先在采樣點采用五點取樣法取樣后，將采得的土樣攤開，放在室內陰涼處風干，人工掰碎，除去根系、雜草、礫石等，過2mm土篩后，填入PVC圓形桶中；

S2、在PVC圓形桶內部按每隔5厘米劃線，劃6個刻度共計30cm，之后每個刻度逐層夯土，直至填至30cm為止，每次夯土的量按如下公式計算：

已知土壤容重ρ＝1.5g/cm³，PVC管子半徑r＝19.2cm，所以每5cm需加土m＝πr²h×ρ＝3.14×9.6²×5×1.5×10^-3＝2.17kg；30cm一共需加：M＝6×m＝13.02kg；

S3、將土柱填好夯實后，浸入水中浸泡24h，讓水分充分滲透，土壤浸入水分飽和后將容器放在電子秤上稱重，稱重前需要用毛巾擦干底部水分，然后記錄數值；

S4、稱重之后將TDR插入其中，探針插入點為土柱中心，之后進行測數，每隔3-5小時測一次，測數時同時需要稱重，在稱重過程中不可以晃動TDR，防止探針插入孔隙過大，影響測量效果；

S5、通過以下線性函數對步驟S4所得的TDR數據加以校正：

y-0.2769x+0.0554(R²＝0.9668)；

其中，x為TDR測得的含水量，y為土壤實際含水量。

本發明具有以下有益效果：

通過一條簡單的線性函數對TDR測試所得的數據加以校正，校正后的TDR測量值中將有96.68％的值接近土壤含水量的真實值，從而實現了TDR對土壤含水量的精確測定。

附圖說明

圖1為本發明實施例中TDR法含水量校正曲線。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。