基于相位差的时域反射仪测定土壤含水量的标定和田间验证百度文精.docx

1、基于相位差的时域反射仪测定土壤含水量的标定和田间验证XX文精中国农业大学学报 2011, 16(1 :100-104J o u r n a l o f C h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y基 于 相 位 差 的 时 域反 射 仪 测 定土 壤 含 水量的标 定 和田 间 验 证郑茹梅 1 李 子忠 1* 龚 元 石 1 王 一鸣 2 杨新 明 1 王 克栋 2(1. 中国农业大学 资源与 环境 学院 , 北京 100193; 2. 中国农业大学 信息 与 电 气 工程学院 , 北京 100083摘 要 为了 检 验 具 有

2、我 国自主 知 识 产 权 的 基 于 相 位 差 检 测 原 理 的 时 域 反 射 仪 (T D R 测 定 土壤 水分的性 能 , 利用 室 内土 柱 试验 , 获得了 该 仪器 测 定 土壤 含 水 量 的 标 定 曲 线 , 分 析 了 影 响 因 素 , 并 在 田 间 对 标 定 曲 线 进 行 了 实 际 验 证 。 结果表明 , 容 重 对 仪器 测 定 土壤 含 水量的 影响 不显 著 ; 土 壤 质 地 对 校 正 结 果 有 明 显 影 响 , 供 试 的 砂 质 土 类 , 壤质 黏 土 类和 黏 土 类分别 可 以 使 用 一 个 特 定 标 定 公 式 , R 2

3、均大 于 0. 98, 估 计 标 准 误 差 均小 于 0. 020c m 3/c m 3; 该 仪器 用 于 田 间测 定 含 水量的均 方 根 误 差 小 于 0. 035c m 3/c m3。 因此 , 经 过 室 内 标 定 后 , 将 新 型 时 域 反 射 仪 用 于 测 定 田 间 土壤 含 水量是 可 靠 的 。关键词 土壤 含 水量 ; 时 域 反 射 ; 相 位 差中图分类号 S 151. 9 文章编号 1007-4333(2011 01-0100-05 文献标志码 A收稿日期 :2010-05-27基金项目 :国家 “ 863” 计划项目 (2006A A 10Z 26

4、4第一作者 :郑 茹 梅 , 博士 研究生 , E -m a i l :z h e n gr u m e i 2004163. c o m 通 讯 作者 :李 子 忠 , 副 教授 , 博士 , 主要从事农业 水土 资源 利 用 和土壤 物 理 学研究 , E -m a i l :z i z h o n gc a u . e d u . c n C a l i b r a t i o n a n d f i e l d v e r i f i c a t i o n o f T D R b a s e d o n ph a s e d i f f e r e n c e f o r m e a

5、 s u r i n g s o i l w a t e r c o n t e n t Z H E N G R u -m e i 1, L I Z i -z h o n g 1*, G O N G Y u a n -s h i 1, W A N G Y i -m i n g 2,Y A N G X i n -m i n g 1, W A N G K e -d o n g2(1.C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s , C h i n a A g r i c u l

6、 t u r a l U n i v e r s i t y , B e i j i n g 100193, C h i n a ; 2.C o l l e g e o f I n f o r m a t i o n a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , C h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y , B e i j i n g 100083, C h i n a A b s t r a c t T h e o b j e c t i v e o f t h i s s

7、 t u d y i s t o t e s t t h e p e r f o r m a n c e o f t i m e d o m a i n r e f l e c t o m e t r y (T D R b a s e d o n p h a s e d i f f e r e n c e d e t e c t i n g w i t h i n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y r i g h t s m e a s u r i n g s o i l w a t e r c o n t e

8、n t . A l a b o r a t o r y c a l i b r a t i o n e x p e r i m e n t u s i n g s o i l c o l u m n w a s c o n d u c t e d t o o b t a i n t h e c a l i b r a t i o n e q u a t i o n s f o r T D R m e a s u r i n g s o i l w a t e r c o n t e n t , a n d f i e l d t e s t w a s a l s o c o n d u c

9、t e d t o v a l i d a t e t h e s e c a l i b r a t i o n e q u a t i o n s . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t , t h e r e w a s n o s i g n i f i c a n t e f f e c t o f b u l k d e n s i t y o n t h e c a l i b r a t i o n r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t i m e m e a s u r e d b y T

10、D R a n d s o i l w a t e r c o n t e n t , b u t t h e s o i l t e x t u r e h a d a s i g n i f i c a n t e f f e c t . I t c o u l d b e c a l i b r a t e d u s i n g t h r e e c a l i b r a t i o n f o r m u l a s i n s a n d y s o i l , l o a m y c l a y s o i l a n d c l a y s o i l , r e s p

11、e c t i v e l y . A l l o f R 2w e r e g r e a t e r t h a n 0. 98, a n d t h e e s t i m a t e d s t a n d a r d e r r o r s w e r e l e s s t h a n 0. 020c m 3/c m 3. T h e r o o t m e a n s q u a r e e r r o r s w e r e l e s s t h a n 0. 035c m 3/c m 3 f o r T D R m e a s u r i n g s o i l w a t

12、 e r c o n t e n t i n t h e f i e l d . T h e r e f o r e , t h i s n e w T D R i n s t r u m e n t w a s r e l i a b l e t o m e a s u r e s o i l w a t e r c o n t e n t i n t h e f i e l d u s i n g c a l i b r a t i o n e q u a t i o n s f r o m t h e l a b o r a t o r y e x p e r i m e n t s .

13、 K e y w o r d s s o i l w a t e r c o n t e n t ; t i m e d o m a i n r e f l e c t o m e t r y ; p h a s e d i f f e r e n c e 时 域 反 射 仪 技 术 (T i m e D o m a i n R e f l e c t o m e t r y, T D R 是 当 今 世 界 上 最 先 进 的 土壤水分 快 速 测 量技 术 之 一 。 该 技术 具 有 快 速 、 准确 、 操 作 简 便 、 对土壤 结构影响 轻 微 , 并可 实 现定 点 自 动 监

14、测土壤水分 动态变化 等 特 点 。 我 国 自 上 世 纪 九 十 年 代 年 开 始 从国 外 引 进 时 域 反 射 仪 , 如 T e k r o n i x 公 司 1502B T D R电 缆 测 试 仪 、 T D R -T R A S E 和 T D R 100等 , 主 要 由 一 些 大学 和 科研 单位 购 买 , 应 用 在 土 壤水分测 定和 第 1期 郑 茹 梅 等 :基 于 相 位 差 的 时 域 反 射 仪 测定土壤 含 水 量的 标 定和田间 验 证长 期 监 测 等方面 的研究上 1-14。 而 大部 分 地 市 级灌 溉 试 验站 , 土 肥 站 等 ,

15、测定土壤 含 水 量 时 使 用 最 普遍 的 方法 仍 是 传 统 的 烘 干法 。 在 实 际 的农业生产中 , T D R 技术 更 是 得 不 到 应 有 的 普 及 。 原 因 :1 T D R 仪 器 价 格 昂 贵 , 单 机价 格 约 1万 美 元 , 成 套 设备 价 格 为 几 万 美 元 15。 2 掌握 设 计制 造 T D R 土壤水分测 试 仪 核 心技术的 少 数 发 达 国家 对 外 采取 严 格 的技术 出 口 限 制 , 使我 国 无 法 获 得 必 需 的 尖 端 电 子 部 件和 芯 片 , 因 此 我 国 还 不 能 制 造 传 统 的 T D R 土 壤 水 分 测试 仪