7種土壤水分測定方法的優(yōu)缺點(diǎn)
田間監(jiān)測土壤水分的方法很多，但歸納起來不外乎兩大類，即直接測定法和間接測定法。隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，古老的直接測定法正在被自動化程度較高的各種各樣的間接測定技術(shù)所取代。下面就目前已廣泛使用的方法和原理做一簡要介紹。
1 監(jiān)測方法和原理
1.1經(jīng)驗(yàn)法（ExperientialMethod）
經(jīng)驗(yàn)法也稱為觀感法。它是通過對土鉆或取樣器采集到的樣本的觀察和觸摸，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定樣本水分含量的一種方法。本法可將誤差控制在士10一15%以內(nèi)，對許多情況而言，此精度足以滿足需要。
優(yōu)點(diǎn)：簡單、快速。
缺點(diǎn)：精度較低，且需要一定的技巧。
1.2取土樣法（Gravimetriesamplingmethod）
取樣法是唯一一種直接測定土壤含水量的方法。由于其精度較高，常用于對其它方法進(jìn)行標(biāo)定。本方法通。過對土樣加熱，使其水分蒸發(fā)，根據(jù)散失的水分即可計算出樣本的含水量，乘上土壤容重，即為樣本的體積含量。加熱的方法一般有恒溫烘箱法、酒精燃燒法和紅外線燈照射等方法。
優(yōu)點(diǎn)：精度高，工具簡單，取樣容易，計算簡便。
缺點(diǎn)：測定時間較長，自動化程度低，勞動強(qiáng)度大，不能對同一地點(diǎn)進(jìn)行長期的取樣測定。
1.3張力測定技術(shù)（Tensiometrieteehnique）
先用負(fù)壓計測定土壤水分的能量，然后通過土壤水分特征曲線間接求出土壤含水量。負(fù)壓計由陶土頭、連通管和壓力計三部分組成；壓力計可采用機(jī)械式真空表、壓力傳感器、水銀或水的U型管壓力計等方法。陶土頭安裝在被測土壤中之后，負(fù)壓計中的水分通過陶土頭與周圍土壤水分達(dá)到平衡，這樣就可通過壓力計將土壤水分的勢能顯示出來。負(fù)壓計的實(shí)際測定范圍一般為。一0.
優(yōu)點(diǎn)：負(fù)壓計系統(tǒng)易于設(shè)計、制造、安裝和維修，價格便宜；能及時測定飽和或非飽和情況下的勢能；對土壤擾動較小；能定點(diǎn)長期監(jiān)測土壤水分狀況。
缺點(diǎn)：負(fù)壓計直接測定的是土壤水吸力，只能通過土壤水分特征曲線間接求取土壤含水量，因此必須精確測定土壤水分特征曲線；負(fù)壓計測定范圍實(shí)際只能達(dá)到sbar左右；安裝時必須小心，以防陶土頭斷裂并保證與周圍土壤接觸良好。
利用測定土壤水分張力而設(shè)計的另一種測定儀器稱為多孔塊（Porous Blocks）。多孔塊一般由石膏、陶土、尼龍或玻璃纖維等材料制成。其測定方法及原理與負(fù)壓計基本相同，只是其測定變量稍微不同而已。最常用的多孔塊是電阻塊（Electrical ResistanceBlocks），如常用的石膏塊（Gypsum Blocks）就是其中的一種，通過測定電阻塊的電阻，利用其與土壤水分張力的關(guān)系求出土壤水分張力。散熱塊（Thermal Dissipation Blocks）是另一種形式的多孔塊，其測定參數(shù)為多孔塊中的熱傳導(dǎo)率，利用其與塊中水分含量的關(guān)系而計算出土壤張力。多孔塊與負(fù)壓計一樣，都是先求出土壤水分張力，然后間接計算出土壤含水量。其優(yōu)缺點(diǎn)與負(fù)壓計基本相同，只是它更適用于測定較干燥的土壤，因此負(fù)壓計更適用于與多孔塊一同使用，這樣可測得更大范圍的土壤含水量。
1.4測濕技術(shù)（Hygrometric Technique）
根據(jù)多孔介質(zhì)中水分含量和與其毗鄰的大氣中相對濕度的關(guān)系（Kelvin方程），設(shè)計出了各種測定大氣相對濕度的儀器；熱電偶濕度計（Thermocouple Psychrometer）是最常用的一種，它是利用熱電偶的溫度變化而測定土壤濕度，然后根據(jù)Kelvin方程而求出水勢（基質(zhì)勢與滲透勢之和）。當(dāng)在溶質(zhì)濃度較小的土壤中測定時，可認(rèn)為此值即為基質(zhì)勢，也就是負(fù)壓值。
優(yōu)點(diǎn)：測定域值較大，幾乎可測定整個范圍的有效水分，但一般認(rèn)為測定較干燥的土壤時精度更高些；可長期監(jiān)測土壤水分的時空變化；能和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，自動化程度較高。
缺點(diǎn)：標(biāo)定、安裝及維修較為困難；而且使用壽命較短。
1.5核技術(shù)方法（Nuclear TechniqueMethod）
（1）中子散射（Neutron scattering）或中子儀（Neutron probe）方法是通過測定土壤中氫原子的數(shù)量而間接求得土壤含水量。它主要由快中子源、慢中子探測器和讀數(shù)控制系統(tǒng)三部分組成。目前，中子儀主要有兩種類型：一種用于測定深層（地表30cm以下）土壤水分，另一種用于測定表層（小于30cm）土壤含水量。
優(yōu)點(diǎn)：能長期定點(diǎn)監(jiān)測不同深度上的土壤水分；并可和室內(nèi)計算機(jī)聯(lián)接，因此自動化程度較高；土壤擾動性較小；能及時監(jiān)測土壤水分的變化；并能測定土壤中所有狀態(tài)的水分；能直接顯示土壤含水量，因此測定快速、方便。
缺點(diǎn)：測定的土壤含水量為某一體積（直徑大約為30cm）的平均含水量；且本儀器在田問標(biāo)定較為困難；并具有一定的放射性危害；一般情況下，測定深層土壤水分的中子儀不能用于測定小于30cm的表層土壤水分；土壤中的物理和化學(xué)成分會對其測定精度有所影響；另外，中子水分儀價格較貴。
1.6Y射線衰減法（Gamma Ray Attenu-ation ）
此方法主要用于測定1^}2cm厚度土層中的含水量。其基本原理是假定Y射線的散射、吸收與Y射線束所照射物質(zhì)的密度有關(guān)，并且認(rèn)為當(dāng)土壤水分變化而引起土壤濕容重變化時，土壤的比重維持相對穩(wěn)定。利用Y射線透射技術(shù)，測定土壤濕容重的變化，從而求出土壤含水量。Y射線衰減法的設(shè)備主要由Y射線源、探頭和讀數(shù)系統(tǒng)組成。
優(yōu)點(diǎn)：能和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)讀數(shù)，因此自動化程度較高；對測試樣本具有非破壞性；能測定土壤中總的含水量；能及時測定土壤水分的時空變化；測出的土壤含水量為Y射線照射體上的平均含水量。
缺點(diǎn)：不適用于層狀土壤；田間使用較為困難；且具有一定的放射性危害。
1.7電磁技術(shù)法（Electromagnetic Tech-nique Method）
利用電磁技術(shù)測定土壤水分的方法也稱為介電常數(shù)法（Dielectric （‘or}stantMethod），是一種新的測定技術(shù)。某種材料的介電常數(shù)就是該種非傳導(dǎo)介質(zhì)傳遞高頻電磁波（或脈沖）的能力。土壤水的介電常數(shù)與土壤含水量密切相關(guān)，土壤含水量的微小變動將引起土-水介質(zhì)電磁特性的較大變化。
因此，通過測定土壤-水介質(zhì)的介電常數(shù)，就可求出土壤的體積含水量。
2 討論
根據(jù)不同專業(yè)對土壤水分測定的需要，大至可將其分為三類：一類是經(jīng)常性監(jiān)測，一類是作物根系層（（1-V2m）水分評估，第三類是區(qū)域性土壤水分變化的評估。從上面介紹的測定土壤含水量的各種方法和原理來看，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，目前還沒有哪一種方法能完全滿足上面三類要求而成為各專業(yè)通用的測定方法。根據(jù)各自的測定目的和現(xiàn)有條件，選擇其中2^-3種測定技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用，揚(yáng)長避短，將是一種積極的方法。
在上述各種方法中，具體哪種方法精度更高或更為適用，很難做一全面衡量。總的來講，中子水分儀和時域反射儀在投資、安裝、使用、維修、測定精度以及數(shù)據(jù)自動化處理等方面較為適中，宜于使用；而負(fù)壓計和電阻塊等方法更為便宜，目前國內(nèi)用戶更為多些。每次實(shí)施具體監(jiān)測時。應(yīng)根據(jù)測定目的、所具備條件等選擇一種或多種測定技術(shù)，這樣就可以達(dá)到事半功倍的目的。獲得滿意的結(jié)果。