TDR 和 FDR 兩種方法測量土壤含水量的試驗比較

TDR 和FDR 法是基于測量土壤介電常數的方法，是近20年來新發展起來的一種測量土壤含水率的方法，在測定實時性與精度上都比其它測量方法更具優勢，而且使用操作更加方便靈活，可適用于不同用途的土壤水分測量，是目前國內外有研究和開發前途的土壤水分測量方法。
隨著TDR與FDR的推廣應用，國內學者主要研究各因素對土壤介電常數的影響、土壤介電常數與土壤體積含水量的關系以及基于TDR或FDR原理的儀器測量土壤體積含水量的標定。對于復雜多樣的土壤，研究者們認為對于一些特殊土壤應該進行單獨標定。本文用基于TDR和FDR原理的儀器，對黃土高原地區的黃綿土進行了測定試驗。一方面，可以對具有相同土質的地區，土壤含水量的測量參考價值；另一方面，體現出TDR和FDR兩種原理，在測量土壤含水量上的區別及精確度的差異。

1 試驗方法

1.1 試驗儀器
ML3 高精度土壤水分測量儀系統由HH2 水分讀表，ML3水分探頭（圓柱式防水探頭，4 根不銹鋼探針，6cm長度）組成，其原理是FDR。TRIME- T3 土壤剖面含水量測量系統由剖面水分傳感器TRIME- T3（圓柱式探頭、長度220mm、PVC 材料外殼），讀數表TRIME- FM和探管（由TECANAT 特殊塑料制成，50cm長）組成，其原理是TDR。

1.2 試驗方案
由于田間土壤有很大的變異性，而且低含水量條件很難得到，而室內標定易人為控制含水量、容重等條件，所以選擇室內人工填土標定。探頭ML2X的磁場影響范圍小，而且探頭較短，用邊長20cm 的鐵盒做試驗有助于加快試驗速度，降低成本。探頭TRIME- T3 影響范圍較大，，為了消除大桶材料對磁場的影響，用直徑為60cm、高為60cm的有機玻璃桶做試驗。

1.3 試驗步驟
將風干的黃綿土磨碎過2mm 篩,向立方體鐵盒和有機玻璃桶裝土，為了使容重相對均勻，需分層填裝壓實,根據不同含水量計算的加水量，所裝土重量含水量小于7%時最好先將土加一定量的水拌好后再分層裝填，以免水分短時間內滲透不均導致上干下濕。含水量較高時則直接加水，為使水分均勻滲入，在土層表面平鋪一張濾紙再加水；有機玻璃大桶裝土前先將TRIME- T3 探管埋入。加完水后用塑料薄膜將開口封住,等水分分配均勻時，用探頭測量土壤體積含水量，多點測定取算術平均值,待儀器測量完畢以后，用刀和土鉆在探頭周圍內的土體中取樣，用烘干法測定含水量。

2 結果與分析
將不同探頭測量值與烘干法測定值進行線性擬合，下圖是各探頭的標定曲線。實驗室內標定所用的回填土在土壤質地、容重、有機質含量、土壤化學成分以及土壤含水量等方面都比原狀土均勻，消除了土壤變異尤其是在垂直方向上的變異性對測量造成的誤差，使標定結果更為理想。從圖中可以看出，，各個測定儀器測定的土壤水分含量和烘干法測定值之間有很好的線性關系，但是，ML2X整體上比烘干法測定值偏高；本次測定中管式TRIME- T3取得了較好的結果。