中子仪室内外标定曲线误差成因略析

    1　引言

    测量土壤水分最直观和最准确的方法是采样法。由于应用上受到限制,产生了一系列的其它测量方法,但都以采样法为基准。电阻法和石膏电极法观测土壤水分,至今仍没有一个统一的标准,仍需要进一步提高精度和稳定度。

    在1932年,由于中子和原子组成原子核模型的建立,中子的应用被拉开了序幕。中子法测定土壤水分,是中子应用的一个重要方面。

    与此同时,现代传感技术和电子技术在土壤水分的观测中也逐渐发展。传感器法和中子法测定土壤水分快速准确,十分适用于监测田间土壤水分动态分布,具有不必采土样,不破坏土壤结构,可连续监测,输出电信号,可用于农田大型自动喷溉系统。中子法比传感器法优越的地方,是无滞后现象;传感器法的最大优点是无放射性物质,安全可靠,因此被广泛应用在田间测水上。

    在室内标定的曲线较理想,但远离实际。在田间标定的曲线即计数率比与土壤容积含水量的关系曲线,因土壤基质上下分布不均,土壤上下层容重差异以及土壤本身放射性因素的影响,使得回归方程的相关系数值大大低于室内值,中子仪探测土壤水分的误差产生示意图如图1示。

    2　土壤水分

    水分是天然土壤的一个重要组成部分。它不仅影响土壤的物理性质,制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动,是构成土壤肥力的一个重要的因素,而且本身更是一切作(植)物赖以生存的基本条件。因此,研究和了解土壤水分,无论在理论上和生产上都有着重要意义。例如,进行耕耘、灌溉、施肥等各种农业措施时,通常都需要考虑土壤水分状况,特别是在制定灌溉、排水规划设计时,更需要掌握土壤水分的状况及其动态。在进行一些工程建筑(如铁路、公路、水电站、渠道、房屋等)时,土壤水分也是必不可少的资料。

    土壤中的水分或者被吸附在土粒表面,或者处在孔隙中,并且和外界的水一样,也以固态、液态、气(汽)态三种形态存在。由于土壤的颗粒大小、形状和孔隙度不一样,以及水分含量的多少不同,土壤水分便表现出不同的性质。

    土壤水分在不同状态下表现出的性质是大不相同的。进行土壤水分分类,弄清水分在土壤中的形态、作用,从而对其进行调节控制,对土壤改良和农业生产有着重要意义。但是,由于土壤是非均一的多孔介质,对土壤水分的吸附、保持或转移等现象,还有很多方面尚未弄清楚;再者,由于研究土壤水分和用水的目的不同,所涉及的面也很广,故对土壤水分进行分类比较困难。学者们曾提出过不少方案,这里,仅介绍一种通用的土壤水分分类法。