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一,、研究意義

土壤水分是植物水分的直接來源，決定著植物的生長狀況的好壞,，因此測量土壤水分有著重要的實(shí)際意義,。植物根系本身的發(fā)生、發(fā)育和生理變化在很大程度上取決于土壤的水分狀況,，根系與土壤水分之間相互依存,，相互制約，具有明顯的相關(guān)性,。

隨著人口,、資源與環(huán)境成為可持續(xù)發(fā)展的三大熱點(diǎn)，與之密切相關(guān)的土壤水研究亦必在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度下向縱深發(fā)展,，而且,，以節(jié)水農(nóng)業(yè)和高效用水為中心的土壤水與作物關(guān)系研究也逐步在廣泛展開。

系統(tǒng)研究作物根系發(fā)育,、根群分布,、不同生育時(shí)期根系吸收水分和養(yǎng)分的能力以及不同環(huán)境條件下根系的變化，對(duì)認(rèn)識(shí)和調(diào)控作物生產(chǎn)具有十分重要的意義,。此外,，探討植物根系對(duì)光合產(chǎn)物的消耗以及吸水功能效益的差異，可以揭示吸水功能效益與土壤水分條件的關(guān)系，提高根系功能效益的可能性和實(shí)現(xiàn)潛力,；進(jìn)一步探究植物根系能量消耗與水分吸收,、光合生產(chǎn)力及產(chǎn)量形成之間的關(guān)系，為以旱地農(nóng)業(yè)地區(qū)以及提高水分利用效率為中心的高效育種和栽培提供科學(xué)依據(jù),。

二,、測量方法綜述

目前我國水利系統(tǒng)的土壤水分監(jiān)測，主要使用：

1）傳統(tǒng)的人工土鉆取土,、烘干測量土壤含水量，該方法雖然能較準(zhǔn)確地獲得土壤水分含量,，但工作量大,，耗時(shí)耗力，不能實(shí)現(xiàn)土壤水分連續(xù)監(jiān)測,。

2）射線法- 中子儀法,，適用于監(jiān)測田間土壤水分動(dòng)態(tài)，套管**安放后不破壞土壤,，能長期定位連續(xù)測定,，不受滯后作用影響，測深不限,，但需要田間校準(zhǔn)是中子法的主要缺點(diǎn)之一,。另外，儀器設(shè)備昂貴,，一次性投入大,。中子法對(duì)土壤采樣范圍為一球體，這使得在某些情況下測量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差,。此外,，中子儀還存在潛在的輻射危害。

3）介電特性法—時(shí)域反射儀法,，它測定的精度較高,，無放射性且適于長期定點(diǎn)觀測。但目前,，其價(jià)格仍較高,。

4）遙感法，微波遙感雖具有全天時(shí),、全天候,、多極化和一定的穿透特性等優(yōu)點(diǎn)，但由于影響土壤水分變化的因素較多,，因而遙感監(jiān)測土壤含水率仍是農(nóng)業(yè)遙感中的一個(gè)難題,。

5）TDR法根據(jù)傳感器發(fā)出的電磁波在不同介電常數(shù)物質(zhì)中傳播速度的差異，測量土壤含水量的方法，是新近發(fā)展起來的測定土壤含水量的方法,，具有精度高,、測定快速、使用方便,、可在線連續(xù)監(jiān)測,、不破壞土壤結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，并且可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的目的,，很快被人們所接受,。

6）FDR法根據(jù)傳感器發(fā)出的電磁波在不同介電常數(shù)物質(zhì)中的頻率變化，測量土壤含水量的方法,。其優(yōu)點(diǎn)是能夠測定土壤顆粒中束縛水含量,、無需嚴(yán)格的校準(zhǔn)，操作簡單,，受土壤容重,、溫度的影響較小,；FDR 探頭可與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器相連,，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測；測量結(jié)果較準(zhǔn)確,，與烘干法差距較小,。

三、主要應(yīng)用

應(yīng)用的研究涉及：1）土壤學(xué),，如土壤的水分循環(huán),；土壤水分對(duì)養(yǎng)分供給能力的影響；土壤承載能力,；土壤水文學(xué),；水分的蒸發(fā)轉(zhuǎn)移等。

1. 農(nóng)業(yè),，如林地,、農(nóng)田的水分利用；農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的水分生態(tài)特征,；農(nóng)林復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)水分分布的影響,；農(nóng)田的水分監(jiān)測等。

2. 植物生理學(xué),，如水分脅迫對(duì)植物生理指標(biāo)的影響,；園藝植物水分脅迫生理及耐旱機(jī)制；土壤含水量對(duì)根系生理過程的影響等,。

3. 環(huán)境水力學(xué),，如水土保持,、河道沖淤、洪水破壞作用,；冰凌水力學(xué),；污染物在水中的混合與輸移、擴(kuò)散與離散等等,。

4. 生態(tài)學(xué),，如植物生長于土壤水分的關(guān)系；不同水分處理對(duì)植物生態(tài)指標(biāo)的影響,；水分循環(huán)對(duì)土壤-植物系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的意義,；土壤水分對(duì)根系氣體交換的影響等。

   此外,，各個(gè)學(xué)科的交叉聯(lián)合研究也是未來土壤水分測定研究的發(fā)展趨勢,，而且隨著全球環(huán)境問題的不斷日益嚴(yán)峻，土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移,、污染物的擴(kuò)散稀釋、優(yōu)先流等理論研究將受到關(guān)注,。

四,、工作原理

用時(shí)域反射技術(shù)TDR測定土壤水分含量，依據(jù)的是土壤的介電常數(shù)( K) 隨土壤含水量的變化而有規(guī)律地發(fā)生變化這一原則,。由TDR主機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)電壓的階梯狀脈沖波沿著在土壤中放置或垂直插入的探針發(fā)射,，電壓的階梯狀脈沖波沿探針金屬棒傳播。由于電阻抗的突變,，部分能量在金屬棒末端被反射回來,，形成TDR反射信號(hào)。

頻域反射技術(shù)FDR是根據(jù)傳感器發(fā)出的電磁波在不同介電常數(shù)物質(zhì)中的頻率變化,，測量土壤含水量的方法,。傳感器的基本工作原理就是一對(duì)圓形金屬環(huán)組成一個(gè)電容，利用土壤充當(dāng)電介質(zhì),，電容與振蕩器組成一個(gè)調(diào)諧電路,，傳感器電容量與兩級(jí)間被測介質(zhì)的介電常數(shù)成正比關(guān)系。

五,、工作特點(diǎn)

根系參數(shù)與土壤水分的同步測定,。

六、主要參數(shù)

1.技術(shù)指標(biāo)

1.1★根管尺寸：64mm（標(biāo)準(zhǔn)微根管）,，其他規(guī)格可以定制,；

1.2★測量方式：在微根管內(nèi)非接觸式測量；

1.3 精度：0—40%：±1%,； 40—70%：±2%,；

1.4 重復(fù)精度：±0.3%,；

1.5 電源：5VDC；

1.6 電線長度：3m,；

1.7 溫度范圍：-15°C—50°C,；

1.8 供電電流：待機(jī)時(shí)8mA，工作時(shí)200mA,；

1.9 測量范圍：0-70%,；