一文詳解土壤水分率定方法

一般所說(shuō)的土壤含水量，實(shí)際上是指用單位質(zhì)量或體積的土壤在105℃-110℃溫度從土壤中驅(qū)逐出來(lái)的水量，本說(shuō)明設(shè)定土壤水分默認(rèn)精度為壤土率定后的精度（3%），如測(cè)量其他土壤時(shí)精度要求在3%以?xún)?nèi)需針對(duì)土壤單獨(dú)率定。

首先介紹土壤含水量相關(guān)的各個(gè)變量定義∶土壤密度，為土壤固相的密度，又稱(chēng)土壤比重。是單位體積土壤（不含孔隙）的烘干重量。土壤物理參數(shù)之一。單位為g/cm3。其大小與土壤的化學(xué)與礦物組成有關(guān)。

一般土壤的密度多在2.6～2.8g/cm3范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤密度較低。

一般土壤液相（水）的密度取1g/cm3。

土壤容重∶一定容積的土壤（包括土粒及粒間的孔隙）烘干后的重量與同容積水重的比值。一般含礦物質(zhì)多而結(jié)構(gòu)差的土壤（如砂土），土壤容積比重在1.4-1.7之間；含有機(jī)質(zhì)多而結(jié)構(gòu)好的土壤（如農(nóng)業(yè)土壤），在1.1-1.4之間。土壤容積比重可用來(lái)計(jì)算一定面積耕層土壤的重量和土壤孔隙度；也可作為土壤熟化程度指標(biāo)之一，熟化程度較高的土壤，容積比重常較小。

土壤體積含水量：

土壤質(zhì)量含水量：

所以土壤體積含水量和土壤質(zhì)量含水量間關(guān)系為式（5），即烘干法測(cè)算土壤體積含水量的原理。

傳感器進(jìn)行率定時(shí)采用烘干法測(cè)定土壤質(zhì)量含水量進(jìn)行率定，率定時(shí)可參考以下2種方法任意一種進(jìn)行∶

1、土壤體積含水量法

該方法適用于測(cè)定過(guò)程中測(cè)定同一種土壤，且容重變化不大。

操作如下∶

第一步，配制不同含水量的土壤樣品（或者對(duì)測(cè)定區(qū)域不同含水量水平進(jìn)行選點(diǎn)）。

第二步，用電腦或RTU連接傳感器測(cè)量被測(cè)土樣，記錄對(duì)應(yīng)數(shù)字輸出值，同時(shí)用環(huán)刀采取原狀土樣，并轉(zhuǎn)移至鋁盒，送至實(shí)驗(yàn)室105℃烘干24小時(shí)，計(jì)算土壤體積含水量。

第三步，數(shù)據(jù)處理。用烘干法測(cè)定被測(cè)土壤不同含水量水平（一般4個(gè)點(diǎn)以上）的土壤體積

含水量（cm2cm-3），記為x1、x2、x3、x4、x5等，對(duì)應(yīng)的傳感器測(cè)定的數(shù)字值記為v1、v2、v3、v4、v5等，對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行一元三次方程進(jìn)行回歸，利用以上數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

例如（在容重保持1.3-1.5g/cm3時(shí)）：

數(shù)字輸出V和烘干法測(cè)算的土壤體積含水量（0%cm3cm-3）用一元二次方程模型（θ=a+bV+cV2）回歸各項(xiàng)參數(shù)，結(jié)果如下：

所以在率定對(duì)應(yīng)的土壤上測(cè)定時(shí)，土壤體積含水量通過(guò)采集的傳感器數(shù)字輸出值通過(guò)對(duì)應(yīng)土壤的率定曲線（0=a+bV+cV2）換算獲得。精度可以達(dá)到0.02cm3cm-3以?xún)?nèi)。

2、土壤質(zhì)量含水量和容重同步測(cè)定二元回歸率定

在方法1率定的同時(shí)，測(cè)定每次含水量水平的容重記為BD1、BD2、BD3、BD4、BD5、D6，將其值對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換之后和土壤質(zhì)量含水量的對(duì)數(shù)值、電壓信號(hào)對(duì)數(shù)值進(jìn)行二元線性回歸。在率定對(duì)應(yīng)的土壤上測(cè)定時(shí)，土壤體積含水量或土壤質(zhì)量含水量通過(guò)采集的傳感器數(shù)字輸出值和同步測(cè)定的容重值通過(guò)對(duì)應(yīng)土壤的率定曲線換算獲得。精度可以達(dá)到0.01cm3cm-3（0.01 gg-'）以?xún)?nèi)。

審核編輯：劉清