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我科研人员应用时域传输技术测定土壤水分

行业聚焦点中国仪表网2009年10月10日 08:41人气:4297

         近日,经我国科研人员研究,一种新型电磁测定技术——时域传输(time domain transmission,简称TDT)技术在土壤含水率的测定上得到成功应用。

  土壤水分状况在农业、水文和气象等领域是一个重要的参数。中国农业大学资源与环境学院郑茹梅博士说,目前有很多技术测量土壤含水率,其中时域反射(time domain reflectometry,简称TDR)技术以其快速、准确、可以长期监测土壤水分动态变化等特点,备受研究人员及用户的青睐。

  “但TDR仪器价格较高,需要进口,操作复杂。TDR技术在实际应用中也存在诸多限制和问题。如:测定盐碱土地的含水率,TDR信号会发生严重衰减;为提高测定精度,TDR技术测定有机质质量分数较高土壤的含水率时,需要重新校正含水率和介电常数的关系;TDR技术测定含氧化铁较高的南方红壤的含水率,会存在明显‘低估’含水率的问题;种种不利因素导致TDR仪器的推广并不迅速和广泛,”郑茹梅介绍说。

  TDT技术作为一种新型技术,是基于土壤固液气三相介电常数的差异性来准确测定土壤含水率,能有效解决TDR技术在上述实际应用中存在的三方面问题。TDT技术区别TDR技术的最大特点在于电磁波在介质中是单程传输过程,监测到的是最终的传输信号,这就使它在传输信号的过程当中受外界因素的干扰而使信号衰减的可能性大大降低。另外,以TDT原理研制出的水分测定仪操作频率较低,只有几百赫兹。并且,仪器的线路设计比较简单,操作方便,成本大概只有TDR仪器的五分之一到十分之一。

  郑茹梅介绍,其课题组利用TDT原理研制出的水分测定仪选择了风沙土、褐土、潮土、盐土、栗钙土、红壤6种类型的土壤进行室内实验。结果表明,风沙土、褐土、潮土这些一般性土壤含水率和TDT仪器输出电压值之间的校正关系呈线性,这就为实际测定土壤含水率提供了很好的基础。在对盐土含水率的测量中,盐土体积含水率和TDT输出电压之间的关系还仍然基本保持线性,测定含水率的误差小于0.025。栗钙土、红壤的含水率与TDT输出的电压值之间的关系可以用三次多项式进行表示,获得含水率的精确度小于3%。总体上,TDT技术在一般的土壤含水率测定上,测定的精确度可以和TDR仪器相媲美;在盐土、栗钙土、红壤特殊的土壤中,测定含水率的精确度有优于TDR的趋势。

  据介绍,这种由我国自主研发的时域传输土壤水分测定仪可准确应用于不同类型土壤,且价格低廉、操作简便,在农业、水文、气象等领域具有较强的实用性和广阔的应用前景。
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