王冬梅

農(nóng)田水利

遼河中下游土壤含水率的監(jiān)測及分析

王冬梅

（遼寧省盤錦水文局，遼寧盤錦124010）

監(jiān)測土壤含水率主要采用土壤水分傳感器法和土壤烘干法，通過臺安實驗站的實驗資料對上述兩種監(jiān)測方法進(jìn)行對比分析，闡述其優(yōu)缺點，分析各自出現(xiàn)的誤差及誤差產(chǎn)生的原因。為更好地監(jiān)測土壤含水率提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：土壤含水率；烘干法；土壤水分傳感器法；誤差

1 概述

遼河中下游平原地區(qū)位于遼東丘陵與遼西丘陵之間，鐵嶺―彰武之南，直至遼東灣，為一長期沉降區(qū)。遼河下游平原地勢低平，海拔一般在50m以下，沈陽以北較高，遼河三角洲近海部分僅2～10m。該區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季暖熱多雨。雨熱同期，日照充足。冬季春季多大風(fēng)，遼河下游耕地100多萬hm2，盛產(chǎn)小麥、大豆、玉米、水稻等糧食作物，是中國主要的糧食產(chǎn)區(qū)。近年來由于干旱頻發(fā)，各地區(qū)先后增設(shè)土壤含水率的監(jiān)測點數(shù)。根據(jù)土壤含水率的監(jiān)測結(jié)果，可以調(diào)節(jié)灌溉制度，使灌溉既能滿足土壤水向根系活動層及時供應(yīng)，又不產(chǎn)生深層滲漏造成灌溉水的浪費，達(dá)到節(jié)水增糧的效果。

2 土壤含水率的監(jiān)測方法

2.1 土壤含水率

土壤含水率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一重要參數(shù)，其主要監(jiān)測方法有烘干法、土壤水分傳感器法、r射線法、時域反射法、頻域反射法、光學(xué)法等。

2.2 主要監(jiān)測方法

2.2.1 烘干法

烘干法是利用土壤中所含的水分在105℃~110℃條件下能汽化，變成水蒸汽而脫離土壤的原理。采用的儀器設(shè)備有：烘箱、鋁盒、取土鉆、臺秤等。方法是將鋁盒擦凈，烘干冷卻、稱重，將田間取土樣15～20g裝入已知重量的鋁盒中，在室內(nèi)稱重，記錄土樣的濕質(zhì)量mt，烘干，然后測定烘干土樣，記錄土樣的干質(zhì)量ms，根據(jù)公式θm=（mt-ms）/ms×100%計算出土壤含水率。其優(yōu)點是：簡單、直觀，可以隨時更換監(jiān)測點，發(fā)現(xiàn)所取土樣外觀有問題（如：出現(xiàn)草根、石頭等雜質(zhì)）可以更換土樣。其缺點是：①取土樣后會干擾田間土壤水的連續(xù)性，取樣后在田間留下的取樣孔，會切斷作物的某些根并影響土地水分的運動。②代表性差，田間取樣的不同地點樣本變化較大，這主要是由于土壤水在田間分布不均勻所造成的。③使用烘干法受取樣點地段、人為操作等諸多因素影響，同時測量的時間消耗較長，測量起來比較麻煩。

2.2.2 土壤水分傳感器

土壤水分傳感器是測量單位土壤總?cè)莘e中水分所占比例的儀器。有些土壤水分傳感器能同時測量土壤的水分、溫度及鹽分含量3個參數(shù)，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。其優(yōu)點是：快速、方便、不擾動土壤，可以隨時監(jiān)測土壤含水率，精度不受限于測量時間。同時與該儀器配備的計算軟件能夠快速將測量結(jié)果繪制成曲線，方便觀察土壤水分的變化過程。其缺點是：在傳感設(shè)備的運行過程中，很多因素對測量精度和可靠性影響較大：①安裝方式導(dǎo)致的土壤擾動對測量精度的影響；②當(dāng)目標(biāo)土壤有變化（農(nóng)業(yè)耕作等），由于傳感器未移動并且周邊土壤未變化，導(dǎo)致目標(biāo)被測土壤和實際土壤產(chǎn)生差別引起的誤差；③傳感器件長期和土壤接觸產(chǎn)生的相互作用對精度的影響；④在堿性土質(zhì)中，會影響其監(jiān)測精度。

3 誤差及其產(chǎn)生原因

3.1 誤差

本項目2015年在臺安實驗站對烘干法和土壤水分傳感器法進(jìn)行對比實驗，在對比實驗中，烘干法采用每個圖層深度單點取7次重復(fù)土樣，盡量減少人為因素影響。去掉最大最小兩次監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用剩余5次監(jiān)測的數(shù)據(jù)計算其平均數(shù)作為最后結(jié)果，該實驗結(jié)真實。臺安實驗站2015年4月份部分實驗結(jié)果如表1。

表1 臺安實驗站不同方法監(jiān)測土壤含水率單位：%

續(xù)表1

從表1數(shù)據(jù)可以看出土壤水分傳感器所測得的土壤含水率誤差均在6%以內(nèi)，最大誤差2015年4月7日土壤10cm深，誤差5.63%，83%的數(shù)據(jù)誤差均在5%之內(nèi)，50%的數(shù)據(jù)誤差在3%之內(nèi)。

3.2 產(chǎn)生誤差的原因

使用烘干法測量土壤含水率時，受土壤水分的變化及其取樣點地段、人為操作等諸多因素影響，人工取樣的下鉆地點每次都在變化，沒有固定的地點，人工取土掌握深度不準(zhǔn)。建議增加單點取樣的重復(fù)次數(shù)，減小觀測誤差。

使用土壤水分傳感器測量土壤含水率時，產(chǎn)生測量誤差的因素主要有：①當(dāng)探針插入土壤時的晃動、土壤松散程度等，對測量結(jié)果都會產(chǎn)生影響；②測量過程中，對振蕩電路的交流電壓輸出要求不變，但土壤具有一定的電容，在實際測量時都會帶來一定誤差；③測量時間久了，探針表面會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，造成探針表面腐蝕，影響電氣參數(shù)變化；④傳感設(shè)備在運行過程中，戶外溫度變化對電池能量轉(zhuǎn)換效能影響設(shè)備輸出的可靠性，土壤溫度和鹽分變化會對測量精度有一定影響。

4 結(jié)語

監(jiān)測判斷土壤含水率的飽和程度，用以調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉，及時預(yù)判是否會產(chǎn)生山體滑坡。通過這些信息為該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)凋整、宏觀決策和組織工作提供有力的科學(xué)依據(jù)。

［1］黃芳，徐紅松，齊青青.土壤水分測試技術(shù)研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2007（11）.

［2］張曉虎，李新平.幾種常用土壤含水率測定方法的研究進(jìn)展［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（6）.

［3］邵曉梅，嚴(yán)昌榮，徐振劍.土壤水分監(jiān)測與模擬研究進(jìn)展［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2004（3）.

［4］汪瀟，張增祥，趙曉麗，等.遙感監(jiān)測土壤水分研究綜述［J］.土壤學(xué)報，2007（1）.

［5］張成才，吳澤寧，余弘婧.遙感計算土壤含水量方法的比較研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2004（2）.

In the middle and lower reaches of liaohe soil moisture content monitoring and analysis

WANG Dong-mei
（Liaoning province Panjin city Hydrolofic Office，Panjin 124010，China）

Current monitoring soil moisture content mainly USES the method of soil moisture sensor and soil drying method，this paper through the experiment of taian lab data of these two kinds of monitoring methods，this paper compares and analyzes its advantages and disadvantages，analysis the cause of error and error from their own.To better provides a theoretical basis for monitoring soil moisture content.

soil moisture content；drying method；soil moisture sensors method；error

S27

B

1672-9900（2016）04-0042-02

2016-05-23

王冬梅（1969-），女（漢族），遼寧遼中人，高級工程師，主要從事水文資料整編、水資源評價及水資源論證等相關(guān)業(yè)務(wù)研究，（Tel）15942722109。