测量土壤水分含量的方法实践探究

费冰雁 许永超 孙雪婷 李婷琼

摘 要：从土壤学领域来讲，土壤是覆盖陆地表面的泥土物质，其内部含有不同的养分和水分，相比而言，不同区域的土壤内部水分含量也不尽相同，干旱地区的土壤水分含量必然低于湿润地区。从环境学和农业领域来讲，做好环境保护工作，推动农业的发展，则需要做好土壤水分含量的测量工作。目前，土壤水分含量测量方法共分为三种，分别是取样定位法、模型测量法和遥感监测法。本文将分层浅谈测量土壤水分含量的方法实践方案，希望能为土壤水分含量测量工作提供参考与借鉴。

关键词：土壤水分含量;测量工作;实践方案

从水分循环流程来讲，土壤水在整个循环系统中发挥着不可替代的作用，通常是海洋中的水通过大气被带到大陆，经由蒸发、蒸腾、降水、截留、渗透、地下渗漏、坡面流、地表径流、地下蒸腾以及其他复杂过程又回到海洋。虽然在循环过程中水的总量基本保持不变，但在各个流程中，水的分布是不断变化的。促进水循环的健康发展，保护水环境，修复生态农业，均需要做好土壤水分含量测量工作。

一、测量土壤水分含量的方法类型

目前，土壤水分含量测量方法主要包括以下三种类型：

1.取样定位法。取样定位法的全称是“取样定位测量法”，从微观视角来细分，这种方法类型又分为酒精烧灼法、烘干法、张力计量法、中子仪法、界电法、频域反射法、电容法、电阻法、雷达探底法等。在取样定位法这套体系中，酒精烧灼法属于一种高时速实用法，能够节省时间，但是需要数次重复燃烧酒精才能得出精确值，而且容易产生误差（产生误差的原因是测量过程中会出现土粒掉落和酒精燃烧不充分），严重影响精度值的准确性，因而不适合应用于细土粒和有机土壤的水分测量工作中。此外，在测量工作中，烘干法是最常使用的一种方法类型，该方法的测量结果较为准确，工作成本低廉，操作流程较为简便。而且，烘干法的测量结果通常被视作其他测量结果的参照物，有助于辨认其他测量结果的精度。然而，烘干法的缺陷也不容忽视，该方法在取土工作中存在连续性较差的缺点，工作量较大，浪费了更多的时间资源与财力资源。张力计量法主要是运用仪器来测量土壤样品中的压力，通过分析数值的变化和计算曲线方程来核算土壤水分含量，所使用的仪器设备大多简洁轻便，能够准确测量土壤水势的涨势变化，可是，该方法需要借助计算机来实现曲线方程计算，不能直接测量含水量，换算过程必然存在一定的误差。中子仪法产生于20世纪50年代，该方法不仅具有经济性与实效性特征，而且不会破坏土壤层的结构，能够地域外部温度因素的影响，实现定点的连续测量，非常适用于深层土壤、冻土区域和动态土壤水分含量监测工作。在21世紀，中子仪法融合了计算机网络与自动化记录系统的优势，因而能够自动监测土壤水分状况。可是，该方法也有一定局限性，和其他方法相比，中子仪法不能准确分辩土壤水分垂直状况，测量信息点不具有代表性。界电法具有抗干扰能力，测量数值也较为准确，但是耗费的成本较高。频域反射法通常被写作英文简称FDR，该方法主要是借助电磁脉冲理论来测量土壤内部的介电常数，并通过观测脉冲频率来核算土壤的介电常数，然后，通过分析脉冲频率与介电常数的关系来计算土壤含水量。与其他方法相比，FDR具备四大优点，即速度快、连续性强、量程宽、标定少等。不可忽视的是，FDR在低频率工作中很容易受到土壤容重、含盐量与质地的影响。电容法通常和电阻法一起使用，进而有效提升土壤水分含量测量工作效果，充分发挥精度高、速度快、连续性强、造价低、自动化等综合优势，可是，这两种方法均有缺陷，如果将测量传感器深埋入被测土壤，必然会破坏土壤结构，而且，测量结果也很容易受到外界温度和土壤内部盐分的影响，相比而言，电容法受盐分影响的程度低于电阻法。雷达探底法常被写作GPR，该方法通过借助雷达技术来测量土壤含水量，具备分辨率高和抗干扰性能良好的优势，能够实现数据采集处理一体化，但是技术成本较高。

2.模型测量法。模型测量法又称作“模型模拟测量法”，该方法可以细分为四种，分别是水动力模型测量法、人工网络模拟测量法、陆面数据同化模型测量法和水—云模型测量法。这四种方法各有优势，简而言之，水动力模型测量法能够对土壤内部的水分含量进行预算，进而建立初步预测模型。人工网络模拟测量法则是通过建模来反映土壤水分状况，并研究地表植被覆盖率和植被需水量。陆面数据同化模型测量法能够通过建模来预算土壤表层的含水量，其预算结果较为精准。水—云模型测量法更适用于测量低矮植物区域的土壤水分含量，但是精确度较低。

3.遥感监测法。遥感监测法继承了遥感技术优势，该方法体系主要包括微波遥感监测法、热惯量监测法、表观热惯量监测法、植被指数监测法、高光谱法和农作物缺水监测法。运用遥感监测法测量土壤水分含量，必须根据监测区域的温度、湿度、植被覆盖率、农作物生长状况以及植物的高低状态来准确计算土壤内部含水量，如果含水量过低，就需要采取必要地调节措施，以此保护土壤环境。

二、测量土壤水分含量的方法文献分析

测量土壤水分含量的方法文献分析主要包括三项，即文献数量分析、关键词频率分析和文献引用频次分析，其中，与测量土壤水分含量的方法实践相关的文献多达1020篇，描写取样定位法的论文引用频次最高，共计5779，其次是遥感监测法，引用频率为57.6%。另外，文献中最常用的关键词包括取样定位监测、模型监测、遥感监测和干旱地区监测等。

三、结语

综上所述，土壤是因风化和淋滤而形成的泥土物质，降雨、地下水循环、地貌和植被等环境因素均会影响土壤的形成和质地，因此，即使是同一生成环境也可能形成相差甚远的土壤质地，这就意味着不同层次、不同质地的土壤含水量不尽相同，准确测量土壤含水量，则需要根据实际情况选用最佳方法。

参考文献：

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