我科研人員應(yīng)用時(shí)域傳輸技術(shù)測(cè)定土壤水分

近日，經(jīng)我國(guó)科研人員研究，一種新型電磁測(cè)定技術(shù)——時(shí)域傳輸（time domain transmission，簡(jiǎn)稱TDT）技術(shù)在土壤含水率的測(cè)定上得到成功應(yīng)用。 

　　土壤水分狀況在農(nóng)業(yè)、水文和氣象等領(lǐng)域是一個(gè)重要的參數(shù)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院鄭茹梅博士說(shuō)，目前有很多技術(shù)測(cè)量土壤含水率，其中時(shí)域反射（time domain reflectometry，簡(jiǎn)稱TDR）技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、可以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)土壤水分動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，備受研究人員及用戶的青睞。 

　　“但TDR儀器價(jià)格較高，需要進(jìn)口，操作復(fù)雜。TDR技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在諸多限制和問(wèn)題。如：測(cè)定鹽堿土地的含水率，TDR信號(hào)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重衰減；為提高測(cè)定精度，TDR技術(shù)測(cè)定有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高土壤的含水率時(shí)，需要重新校正含水率和介電常數(shù)的關(guān)系；TDR技術(shù)測(cè)定含氧化鐵較高的南方紅壤的含水率，會(huì)存在明顯‘低估’含水率的問(wèn)題；種種不利因素導(dǎo)致TDR儀器的推廣并不迅速和廣泛，”鄭茹梅介紹說(shuō)。 

　　TDT技術(shù)作為一種新型技術(shù)，是基于土壤固液氣三相介電常數(shù)的差異性來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定土壤含水率，能有效解決TDR技術(shù)在上述實(shí)際應(yīng)用中存在的三方面問(wèn)題。TDT技術(shù)區(qū)別TDR技術(shù)的最大特點(diǎn)在于電磁波在介質(zhì)中是單程傳輸過(guò)程，監(jiān)測(cè)到的是最終的傳輸信號(hào)，這就使它在傳輸信號(hào)的過(guò)程當(dāng)中受外界因素的干擾而使信號(hào)衰減的可能性大大降低。另外，以TDT原理研制出的水分測(cè)定儀操作頻率較低，只有幾百赫茲。并且，儀器的線路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，操作方便，成本大概只有TDR儀器的五分之一到十分之一。 

　　鄭茹梅介紹，其課題組利用TDT原理研制出的水分測(cè)定儀選擇了風(fēng)沙土、褐土、潮土、鹽土、栗鈣土、紅壤6種類型的土壤進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，風(fēng)沙土、褐土、潮土這些一般性土壤含水率和TDT儀器輸出電壓值之間的校正關(guān)系呈線性，這就為實(shí)際測(cè)定土壤含水率提供了很好的基礎(chǔ)。在對(duì)鹽土含水率的測(cè)量中，鹽土體積含水率和TDT輸出電壓之間的關(guān)系還仍然基本保持線性，測(cè)定含水率的誤差小于0.025。栗鈣土、紅壤的含水率與TDT輸出的電壓值之間的關(guān)系可以用三次多項(xiàng)式進(jìn)行表示，獲得含水率的精確度小于3%�？傮w上，TDT技術(shù)在一般的土壤含水率測(cè)定上，測(cè)定的精確度可以和TDR儀器相媲美；在鹽土、栗鈣土、紅壤特殊的土壤中，測(cè)定含水率的精確度有優(yōu)于TDR的趨勢(shì)。 

　　據(jù)介紹，這種由我國(guó)自主研發(fā)的時(shí)域傳輸土壤水分測(cè)定儀可準(zhǔn)確應(yīng)用于不同類型土壤，且價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便，在農(nóng)業(yè)、水文、氣象等領(lǐng)域具有較強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。