任健，張吳平，王國芳，黃明鏡，喬磊

基于離心機法獲取定體積質(zhì)量下的土壤水分特征曲線

任健1，張吳平2*，王國芳1，黃明鏡3，喬磊1

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，山西 太谷 030800；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院，山西 太谷 030800；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 旱地農(nóng)業(yè)研究中心，太原 030000）

【】克服離心機法測定土壤水分特征曲線時“變體積”的缺陷，實現(xiàn)用離心機法獲取擾動土壤準(zhǔn)確的土壤水分特征曲線。選取了山西省16種粒徑組成、有機質(zhì)量差別顯著的擾動土壤作為研究對象，采用離心機法測定了初始體積相同的各土壤樣品在不同轉(zhuǎn)速下的土壤體積含水率、動態(tài)變化的土壤體積；采用多元非線性回歸模型，描述了以土壤體積含水率、粒徑組成、體積質(zhì)量和有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為自變量描述土壤水吸力的函數(shù)關(guān)系，并對模型進(jìn)行了驗證與評價。土壤水吸力的自然對數(shù)函數(shù)可以表示為土壤砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤體積質(zhì)量和含水率乘積以及有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等土壤屬性的線性函數(shù)，模型的決定系數(shù)達(dá)到0.740；模型建模樣本平均相對誤差為14.460%，驗證樣本平均相對誤差為13.237%，模型預(yù)測精度較高；同時發(fā)現(xiàn)土壤屬性對于曲線的形狀與走勢的影響不能忽視，其中砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤體積質(zhì)量和含水率乘積與土壤水吸力負(fù)相關(guān)，黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤水吸力正相關(guān)。因此，本方法構(gòu)建的模型更符合實際情況，能夠提高土壤水力學(xué)參數(shù)的精度，同時可以克服離心機測量土壤水分特征曲線體積變化的缺點，得到更合理的土壤水吸力和土壤含水率的關(guān)系。

土壤水分特征曲線；多元非線性預(yù)測模型；離心機法；仿真數(shù)值模擬

0 引 言

土壤水分特征曲線是土壤含水率與土壤水吸力的函數(shù)，反映了土壤數(shù)量與能量之間的關(guān)系，是獲取土壤非飽和導(dǎo)水率、定量模擬土壤水分溶質(zhì)運移及科學(xué)灌溉的重要參數(shù)，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中有重要意義[1-5]。

目前對于土壤水分特征曲線的測定包括間接推求法和直接測定法，一些研究通過土壤顆粒分布曲線、土壤體積質(zhì)量、質(zhì)地、田間持水率和萎蔫含水率等土壤屬性來間接地推求土壤水分特征曲線[6-9]。雖然間接推求法成本較低，但是其精度不高，在生產(chǎn)實踐當(dāng)中難以推廣[10]。

當(dāng)前對于農(nóng)田尺度的研究更多的是采用直接測定法，常用的方法有張力計法、離心機法、壓力膜儀法等。其中，離心機法操作較簡便，測得的吸力范圍較廣，省時省力，土壤中的水分更易排出[11]。但是土樣在離心的過程中，體積會越來越小，因此采用該方法獲取的土壤水分特征曲線是在“變體積”情況下測得的。呂殿青等[12]發(fā)現(xiàn)武功粉砂質(zhì)黏土在用離心機測定土壤水分特征曲線時，體積質(zhì)量在1.02～100.2 m水柱范圍內(nèi)從1.398 g/cm3增加到了1.858 g/cm3，變幅達(dá)到了0.565 g/cm3；聶坤堃等[11]發(fā)現(xiàn)用離心機法獲取土壤收縮特性時，擾動土樣初始設(shè)計體積質(zhì)量分別為1.30、1.35、1.40 g/cm3的情況下，體積質(zhì)量變幅分別達(dá)到了37.69%、33.33%、28.57%。邵明安[13]認(rèn)為土壤持水性質(zhì)不是一條單一的曲線，而是由土壤含水率、體積質(zhì)量、吸力共同組成的一個空間曲面，可見體積質(zhì)量對于土壤水分特征曲線的影響不能夠被忽視。

為了克服離心機“變體積”的缺陷，呂殿青[14]采用了“石蠟法”獲取了定體積質(zhì)量下的土壤水分特征曲線，通過設(shè)定不同離心機轉(zhuǎn)速使土樣達(dá)到不同轉(zhuǎn)速下的平衡狀態(tài)，并在平衡狀態(tài)的土樣中注入了熔化的石蠟，待石蠟冷凝后會使土壤體積固定，從而得到定體積質(zhì)量下的土壤水分特征曲線，但此方法只能測定土樣平衡狀態(tài)下該體積質(zhì)量下的定體積質(zhì)量曲線，如果要測定不同體積質(zhì)量梯度下的曲線還需多次設(shè)定離心機轉(zhuǎn)速來獲得不同平衡狀態(tài)、不同初始體積質(zhì)量的土樣，并且體積質(zhì)量不易控制，因此“石蠟法”有自身的局限性，操作起來較為不便。

除此之外，離心機法獲取的土壤含水率范圍有限。由于離心機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有限，因此不能夠獲取在極低含水率下的土壤水吸力值。同時，相關(guān)研究指出，土壤水分特征曲線除了受到體積質(zhì)量變化的影響外，還受到土壤粒徑組成、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響[15-16]。已有研究表明土壤質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤水分特征曲線的影響極大，且與Van Genuchten模型當(dāng)中的參數(shù)相關(guān)性極高[15,17]。

基于此，本研究擬采用離心機法直接獲取不同粒徑組成、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)土壤的“變體積”下的土壤水吸力和含水率。根據(jù)實測結(jié)果，采用統(tǒng)計回歸分析模型，構(gòu)建以土壤水吸力對數(shù)為因變量，土壤體積質(zhì)量、含水率、粒徑組成、有機質(zhì)及各因素變量的兩兩乘積作為自變量，建立土壤水分特征曲線多元非線性預(yù)測模型；采用仿真數(shù)值分析方法克服“石蠟法”所帶來的缺陷，排除體積質(zhì)量對其曲線的影響，克服離心機法的缺陷，并同時考慮粒徑組成和有機質(zhì)對土壤水分特征曲線的定量影響，其建模結(jié)果可以自由設(shè)定土壤體積質(zhì)量的值，從而最終獲取“定體積質(zhì)量”下的土壤水分特征曲線，并對所建預(yù)測模型進(jìn)行驗證與評價分析。以作為黃土高原區(qū)開展的旱作農(nóng)業(yè)中土壤水分運動的定量模擬和預(yù)測，調(diào)節(jié)土壤水分有效性及儲水量，對指導(dǎo)旱作農(nóng)業(yè)的灌溉與排水具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

此次研究選擇山西省16種不同質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的土樣。在每個采樣區(qū)選取代表性的地塊將部分?jǐn)_動土用塑封袋帶回。將采集到的擾動土樣帶入室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨過2 mm篩，作為此次離心機當(dāng)中的供試土樣，并按照初始體積質(zhì)量為1.3 g/cm3均勻裝入直徑為5 cm、高度為3 cm的環(huán)刀中。采用烘干法測定土樣殘余含水率。根據(jù)殘余含水率的數(shù)值可得到土樣中干土的質(zhì)量。將裝有擾動土的環(huán)刀浸泡于蒸餾水中24 h，水面高度低于環(huán)刀高度1 mm，之后將環(huán)刀滯空放置一段時間，直到不再有重力水排出，此時認(rèn)為土樣達(dá)到飽和，并用高精度電子天平稱質(zhì)量計算獲取土樣飽和含水率。土壤質(zhì)地的測定采用比重計法，并按照國際制土壤質(zhì)地分類為分級標(biāo)準(zhǔn)。土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法。

對山西省土壤16種基本性質(zhì)的測定，如表1所示，所選的土壤質(zhì)地與有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異變化較大，砂粒的變化范圍是5%～60%，黏粒變化范圍是10%～60%，有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍是0.248%～2.475%，此變化范圍可以代表山西省土壤質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，從而大大減少工作量，并且仍能得到試驗對象主要特征的試驗結(jié)果。

1.2 土壤水分特征曲線的獲取

土壤水分特征曲線的獲取采用離心機法。離心機采用日立CR22N型高速恒溫冷凍離心機，并附有土壤水分特征曲線定制轉(zhuǎn)子、土樣盒、環(huán)刀與排水裝置。定制轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速可達(dá)11 000 rpm，最大能夠同時裝填4個離心盒，并具有轉(zhuǎn)頭自動識別與轉(zhuǎn)頭自鎖功能，保證在離心過程中土樣盒保持相對靜止。試驗通過設(shè)置離心機不同的轉(zhuǎn)速梯度從而計算得到不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的土壤水吸力，為了保證試驗的精度，各研究區(qū)每層土壤均設(shè)置3次重復(fù)，每次設(shè)置9個不同轉(zhuǎn)速，分別為300、600、1 000、1 600、2 500、3 000、3 500、6 500、11 000 rpm，對應(yīng)9個不同土壤水吸力。待每個轉(zhuǎn)速下土樣平衡之后，取出離心盒，靜置一段時間后用高精度電子天平稱量土樣質(zhì)量[18]，用游標(biāo)卡尺測量土樣高度，從而計算土樣平衡時的質(zhì)量與體積。根據(jù)計算出的土壤體積含水率和所對應(yīng)的土壤水吸力，即可繪制出土壤水分特征曲線[19]。

1.3 土壤水吸力的計算

邢旭光等[20]在研究土壤水分特征曲線測定過程中土壤收縮特性時，土壤水吸力計算式為：

式中：為土壤水吸力（cm）；1為離心機轉(zhuǎn)子軸心至土樣中心之間的距離（cm）；2為離心機轉(zhuǎn)子軸心至土樣底部的距離（cm）；w為水的密度（g/cm3）；g為重力加速度（cm/s2）；為角速度（rad/s）。

1.4 土壤體積質(zhì)量的計算

離心機中的土樣達(dá)到平衡狀態(tài)之后，根據(jù)游標(biāo)卡尺測得的土樣高度可計算體積，根據(jù)殘余含水率可以計算土樣的干土質(zhì)量，計算式為：

=/[(r+1)π2]，（2）

式中：為土樣質(zhì)量（g）；為體積質(zhì)量（g/cm3）；r為殘余含水率（%）；為環(huán)刀內(nèi)半徑（cm）。

1.5 模型精度評估的統(tǒng)計學(xué)方法

本次研究結(jié)合16種土壤的建模樣本數(shù)據(jù)與另外23組驗證樣本數(shù)據(jù)，驗證樣本數(shù)據(jù)來自山西省太谷縣孟家莊村表層擾動土壤共23個不同轉(zhuǎn)速下的土壤水分特征曲線數(shù)據(jù)，同建模樣本數(shù)據(jù)的獲取方式相同。通過比較模型預(yù)測值與實測值的相對誤差值、驗證樣本數(shù)據(jù)的均方根誤差（）、決定系數(shù)（2）、誤差比的幾何平均數(shù)（）來分析建模精度[21]：

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

2 結(jié)果與分析

2.1 多元非線性預(yù)測模型的建立與驗證

2.1.1 多元非線性預(yù)測模型的建立

多元非線性模型是反映自變量與因變量之間的非線性關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。離心機在獲取土壤水分特征曲線時體積質(zhì)量和含水率在不斷變化，將體積質(zhì)量與含水率的乘積作為自變量，同時將16種供試土壤不同梯度的砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為自變量，通過回歸分析預(yù)測土壤水吸力，建立如下非線性關(guān)系的預(yù)測模型：

ln=11.073-0.041+0.057+0.609-14.203，（7）

式中：為土壤砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；為土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；為土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；為土壤體積含水率（cm3/cm3）；其余參數(shù)同前。該模型決定系數(shù)為0.740，相關(guān)性較高。

2.1.2 多元非線性預(yù)測模型自變量的檢驗

對建立該預(yù)測模型的16組數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，通過SPSS回歸結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。通過Excel軟件中的tinv函數(shù)計算得到（0.05，143）的值為1.977。由表2結(jié)果得知，4項參數(shù)的統(tǒng)計量值的絕對值全部大于1.977，值全部小于0.05，均通過檢驗，說明具有統(tǒng)計學(xué)意義，最終可確定式（7）所建預(yù)測模型。

表2 非線性預(yù)測模型t值檢驗表

2.1.3 多元非線性預(yù)測模型檢驗

檢驗實際為對回歸關(guān)系的方差分析，對建立該預(yù)測模型的16組數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗，通過SPSS軟件中的回歸統(tǒng)計模塊求出值，并比較顯著性水平為0.05下的值，結(jié)果見表3。

表3 非線性預(yù)測模型F值檢驗表

由表3可知，回歸分析建立的非線性預(yù)測模型通過了檢驗，檢驗統(tǒng)計量值為99.928，大于顯著性水平為0.05下的值，表明該模型的土壤水吸力與其余4個自變量具有統(tǒng)計學(xué)上極顯著的意義，是有效的。

2.1.4 預(yù)測模型的驗證

上述模型的建立共16條土壤水分特征曲線數(shù)據(jù)，每條曲線含有9個不同梯度的含水率—吸力數(shù)據(jù)，總共144個樣本數(shù)據(jù)，做出此144個樣本吸力對數(shù)的實測值、預(yù)測值、相對誤差值。由圖1可知，建模樣本相對誤差平均值為14.460%，精度較高，說明用離心機法結(jié)合土壤基本屬性推求吸力預(yù)測模型是可行的。

另外做出23個驗證樣本吸力對數(shù)的實測值、預(yù)測值、相對誤差值如圖2所示。由圖2可知，驗證樣本的平均相對誤差平均值為13.237%，其精度與建模樣本的精度相當(dāng)。無論在模型的建立階段和驗證階段，其相對誤差平均值都較低，說明該預(yù)報模型精度較高，具有較強的適用性，可以用于土壤水分特征曲線的預(yù)測。

將23組驗證數(shù)據(jù)代入預(yù)測模型中，對比分析預(yù)測吸力對數(shù)與實測吸力對數(shù)，并根據(jù)式（3）—式（6）計算各統(tǒng)計量，結(jié)果繪于圖3中。由圖3可知，預(yù)測值與實測值比較接近，基本均勻分布在對稱線左右，說明模型預(yù)測精度良好；預(yù)測值與實測值的決定系數(shù)為0.958，說明預(yù)測值與實測值的變化趨勢基本一致；為1.10，該值大于1，說明預(yù)測值較實測值偏大；的值越小，表明預(yù)測值與真值的偏差越小，精度更高，其值為0.67，表明預(yù)測模型的預(yù)測值與實測值吻合度較高。

2.2 根據(jù)預(yù)測模型模擬各種參數(shù)變化下的土壤水分特征曲線

2.2.1 定體積質(zhì)量下的土壤水分特征曲線的模擬與分析

土壤體積質(zhì)量的變化影響土壤孔隙度[22]，且還會影響土壤孔隙分布，從而改變了土壤的持水特性，勢必會影響土壤水分特征曲線。采用仿真數(shù)值模擬的方法，將砂粒黏粒配比、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)定為定值，體積質(zhì)量設(shè)定為1.1～1.7 g/cm3，即可獲取不同體積質(zhì)量下土壤水分特征曲線（圖4）。由圖4可知，隨著土壤體積質(zhì)量的增大，土壤水分特征曲線呈現(xiàn)出向左移動的趨勢，且坡度更?。辉谕寥篮氏嗤那闆r下，高體積質(zhì)量的土壤表現(xiàn)為更低的土壤水吸力，也就意味著在離心過程中受到較小的離心力的作用即可排出土壤中殘留的水分；在相同的吸力下，體積質(zhì)量較大的土壤所持有的土壤含水率較低。

2.2.2 粒徑變化對土壤水分特征曲線的影響分析

土壤質(zhì)地的差異會改變土壤水分特征曲線的特性，砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的土壤，其通透性良好，飽和導(dǎo)水率較高，導(dǎo)致土壤對水分的保蓄能力差，在相同的土壤含水率下，砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，土壤水吸力越小。在所建預(yù)測模型當(dāng)中，砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的系數(shù)為負(fù)，即砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤水吸力為負(fù)相關(guān)。黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的土壤，土壤的通透性差，飽和導(dǎo)水率較低，土壤對水分的保蓄能力強。由圖4可知，在相同的含水率下，土壤水分特征曲線右移，黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，土壤水吸力越大，曲線更為陡峭。這驗證了預(yù)測模型黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤水吸力的正相關(guān)關(guān)系。

2.2.3 有機質(zhì)變化對土壤水分特征曲線的影響分析

土壤有機質(zhì)是土壤固相部分的重要組成，疏松多孔的性質(zhì)使得能夠改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)微生物和土壤生物的活動，大大提高了土壤儲水性質(zhì)，從而改變土壤水分特征曲線的走勢。通過此次仿真數(shù)值模擬得知，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，土壤水分特征曲線的走勢越陡，說明在有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的土壤中，土壤吸附能力更強，這與舒凱民[15]的相關(guān)研究結(jié)果是一致的。

圖1 建模樣本相對誤差圖

圖2 驗證樣本相對誤差圖

圖3 吸力對數(shù)預(yù)測值與實測值對比

3 討 論

通過離心機法直接獲取的“變體積質(zhì)量”下土壤水分特征曲線實測結(jié)果，并利用回歸分析方法建立其多元非線性預(yù)報模型，最后采用仿真數(shù)值模擬方法得到“定體積質(zhì)量”下的土壤水分特征曲線，能夠完全實現(xiàn)“石蠟法”的效果[14]，克服了離心過程中“變體積質(zhì)量”的缺陷。土壤水分特征曲線的多元非線性預(yù)測模型相比于Van Genuchten模型而言更加直接。Van Genuchten模型需要眾多系數(shù)，包括土壤形狀系數(shù)及進(jìn)氣值系數(shù)，這些參數(shù)較難獲得；而本文提出的模型只需要土壤基本的屬性即可推求高精度的土壤水分特征曲線，更方便用于土壤水分運動與農(nóng)田科學(xué)合理灌溉的相關(guān)研究。

然而，用離心機法獲取土壤水分特征曲線時，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有限、極低的土壤含水率對應(yīng)的土壤水吸力非常大，結(jié)果導(dǎo)致缺失土壤含水率極低情況下對應(yīng)的土壤水吸力數(shù)據(jù)。在這16種不同的實測土壤水分特征曲線當(dāng)中，其最大吸力對應(yīng)的體積含水率最小值為0.083 cm3/cm3，最大值為0.274 cm3/cm3，平均值為0.160 cm3/cm3。對于大田耕作土壤而言，大部分農(nóng)作物適墑的土壤質(zhì)量含水率范圍在12%~30%之間[2]，換算為體積含水率之后其二者數(shù)值相當(dāng)，可見離心機法所獲取的土壤含水率范圍與大田耕作土壤含水率基本吻合，缺失的那一段曲線基本可以忽略，因此用離心機法獲取土壤水分特征曲線的方法是可行的。

該預(yù)報模型建立了土壤多種屬性影響下的水分特征曲線，土壤體積質(zhì)量、質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)都會顯著影響土壤水分特征曲線的形狀與走勢。多元非線性預(yù)報模型的建立表明了通過土壤質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積質(zhì)量、含水率即可反映出土壤水吸力，其相關(guān)系數(shù)為0.740，說明該模型能夠預(yù)測出74%的土壤水分特征曲線。相比于直接方法獲取土壤水分特征曲線，該方法更為便捷。該預(yù)測模型可看作土壤水吸力受砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積質(zhì)量與含水率的乘積4個因素的決定與影響，各項因素的系數(shù)可表達(dá)出對模型結(jié)果的波動狀況，其中體積質(zhì)量與含水率乘積的系數(shù)明顯大于其余系數(shù)，表明體積質(zhì)量與含水率的乘積對土壤水吸力的波動之大，更堅定的說明了在用離心機法獲取土壤水分特征曲線不能夠忽視“變體積質(zhì)量”對其的影響。

4 結(jié) 論

本文所建預(yù)測模型相關(guān)系數(shù)為0.740，通過了檢驗與檢驗，建模樣本、驗證樣本的相對誤差平均值分別為14.460%、13.237%，值為0.67，所建立的預(yù)測模型精度較高；通過仿真數(shù)值模擬的方法，得出基于離心機法下獲取的定體積質(zhì)量土壤水分特征曲線，并隨著體積質(zhì)量的減小，曲線有向上移動的趨勢；同時也定量表示了預(yù)測模型中土壤質(zhì)地、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化下的土壤水分特征曲線。

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Method to Adjust the Soil Water Retention Curve Measured Using Centrifuge Apparatus

REN Jian1, ZHANG Wuping2*, WANG Guofang1, HUANG Mingjing3, QIAO Lei1

(1.Shanxi Agricultural University, College of Resources and Environment, Taigu 030800, China;2.Shanxi Agricultural University, Software Institute, Taigu 030800, China;3. Arid Farming Research Center, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030000, China)

【】Centrifuge is a common apparatus to measure soil water retention curve, but the resultant soil compression is an issue that might compromise its accuracy and reliability. The purpose of this paper it to present a method to correct such inferiorities.【】We measured the water retentions of 16 repacked soils with contrasting texture and organic matter (OM) taken from Shanxi province using a centrifuge apparatus. In the experiment, we measured the initial soil volume, dynamic soil volume, as well as water content under different spinning speeds. A multiple nonlinear regression model was derived to describe the dependence of the matric potential on volumetric moisture content, soil particle sizes, volumetric soil mass and OM; it was then verified against the experimental data. 【】The logarithm of the matric potential was linearly related to mass fractions of the sand, clay, OM and volume of the water. The accuracy of the model was 74%, with an average relative error of 14.460% for the modelled samples, and of 13.237% for the samples used for verification. It was also found that soil texture affected predictivity of the model. The matric potential was negatively correlated to the mass fraction of sand, volumetric soil mass and water content, but positively correlated to the mass fraction of clay and organic matter.【】The nonlinear regression model linking the matric potential to soil water content, with the change in soil volume modified, was able to improve the accuracy of the centrifuge method; it has implications in soil hydraulic parameter measurement.

soil water retention; multiple nonlinear regression model; centrifuge method; virtual numerical simulation

S152.7+1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2019236

1672 - 3317（2020）01 - 0084 - 07

2019-09-08

山西省重點研發(fā)計劃重點項目（201703D211002-2）；山西省科技攻關(guān)項目（20130311008-5）

任健（1995-），男。碩士研究生，主要從事土地信息技術(shù)研究。E-mail:549484055@qq.com

張吳平（1973-），男。教授，主要從事土地信息技術(shù)研究。E-mail:zwping@126.com

任健, 張吳平, 王國芳, 等. 基于離心機法獲取定體積質(zhì)量下的土壤水分特征曲線[J]. 灌溉排水學(xué)報, 2020, 39(1):84-90.

REN Jian, ZHANG Wuping, WANG Guofang, et al. Method to adjust the soil water retention curve measured using centrifuge apparatus [J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(1): 84-90.

責(zé)任編輯：陸紅飛