體積含水率與重量含水率

　　 重量含水率是指土壤中 水分的重量與相應(yīng)固相物質(zhì)重量的比值，體積含水率是指土壤中水分占有的體積和土壤總體積的比值。體積含水率與重量含水率兩都之間可以換算。

土壤含水量測量方法

(1)稱重法(Gravimetric)

　　 也稱烘干法，這是一款可以直接測量 土壤水分方法，也是目前國際上的標(biāo)準(zhǔn)方法。用土鉆采取土樣，用 0.1g 精度的天平稱取土樣的重量，記作土樣的濕重 M，在 105℃的烘箱內(nèi)將土 樣 烘 6~8 小 時(shí) 至 恒 重 ， 然 后 測 定 烘 干 土 樣 ， 記 作 土 樣 的 干 重 Ms 　　 土壤含水量=（烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量-烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量）/（烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量-烘干空鋁盒質(zhì)量）*100%

(2)張力計(jì)法(Tensiometer)

　　 也稱負(fù)壓計(jì)法，它測量的是 土壤水吸力測量原理如下：當(dāng)陶土頭插入被測土壤后，管內(nèi)自由水通過多孔陶土壁與土壤水接觸，經(jīng)過交換后達(dá)到水勢平衡，此時(shí)，從張力計(jì)讀到的數(shù)值就是土壤水（陶土頭處）的吸力值，也即為忽略重力勢后的基質(zhì)勢的值，然后根據(jù)土壤含水率與基質(zhì)勢之間的關(guān)系（土壤水特征曲線）就可以確定出土壤的含水率

(3)電阻法(Electrical resistance)

　　 多孔介質(zhì)的導(dǎo)電能力是同它的含水量以及介電常數(shù)有關(guān)的，如果忽略含鹽的影響，水分含量和其電阻間是有確定關(guān)系的電阻法是將兩個(gè)電極埋入土壤中，然后測出兩個(gè)電極之間的電阻。但是在這種情況下，電極與土壤的接觸電阻有可能比土壤的電阻大得多。因此采用將電極嵌入多孔滲水介質(zhì)（石膏、尼龍、玻璃纖維等）中形成電阻塊以解決這個(gè)問題

(4)中子法(Neutron scattering)

　　 中子法就是用中子儀測定土壤含水率中子儀的組成主要包括：一個(gè)快中子源，一個(gè)慢中子檢測器，監(jiān)測土壤散射的慢中子通量的計(jì)數(shù)器及屏蔽匣，測試用硬管等。快中子源在土壤中不斷地放射出穿透力很強(qiáng)的快中子，當(dāng)它和氫原子核碰撞時(shí)，損失能量最大，轉(zhuǎn)化為慢中子（熱中子），熱中子在介質(zhì)中擴(kuò)散的同時(shí)被介質(zhì)吸收，所以在探頭周圍，很快的形成了持常密度的慢中子云

(5)r-射線法(Gamma-ray attenuation)

　　 γ-射線法的基本原理是 放射性同位素（現(xiàn)常用的是 137Cs，241Am）發(fā)射的γ-射線法穿透土壤時(shí)，其衰減度隨土壤濕容重的增大而提高。

(6)駐波比法(Standing wave ratio)

　　 自從 Topp 等人在 1980 年提出了土壤含水率與土壤介電常數(shù)之間存在著確定性的單值多項(xiàng)式關(guān)系，從而為土壤水分測量的研究開辟了一種新的研究方向，即通過測量土壤的介電常數(shù)來求得土壤含水率從電磁學(xué)的角度來看，所有的絕緣體都有可以看著是電介質(zhì)，而對于土壤來說，則是于土壤固相物質(zhì)、水和空氣三種電介質(zhì)組成的混合物。在常溫狀態(tài)下，水的介電常數(shù)約為 80，土壤固相物質(zhì)的介電常數(shù)約為 3~5，空氣的介電常數(shù)為 1，可以看出，影響土壤介電常數(shù)主要是含水率。Roth 等提出了利用土、水和空氣三相物質(zhì)的空間分配比例來計(jì)算土壤介電常數(shù)，并經(jīng) Gardner 等改進(jìn)后，為采用介電方法測量土壤水分含量提供了進(jìn)一步的理論依據(jù)，并利用這些原理進(jìn)行土壤含水率的測量。

(7)光學(xué)測量法(Optical)

　　 光學(xué)測量法是一種非接觸式的測量土壤含水率方法。光的反射、透射、偏振也與土壤含水率相關(guān)。先求出土壤的介電常數(shù)，從而進(jìn)一步推導(dǎo)出土壤含水率。

(8)時(shí)域反射法

　　 時(shí)域反射法(Time domainreflectrometry,TDR)也是一種通過測量土壤介電常數(shù)來獲得土含水率的一種方法。TDR 的原理是電磁波沿非磁性介質(zhì)中的傳輸導(dǎo)線的傳輸速度V= c /ε ，而對于已知長度為 L 的傳輸線，又有 V = L / t ，于是可得 ε = (ct / L)2，其中 c 為光在真空中的傳播速度， ε 為非磁性介質(zhì)的介電常數(shù)， t 為電磁波在導(dǎo)線中的傳輸時(shí)間。而電磁波在傳輸?shù)綄?dǎo)線終點(diǎn)時(shí)，又有一部分電磁波沿導(dǎo)線反射回來，這樣入射與反射形成了一個(gè)時(shí)間差 T 。因此通過測量電磁波在埋入土壤中的導(dǎo)線的入射反射時(shí)間差 T 就可以求出土壤的介電常數(shù)，進(jìn)而求出土壤的含水率。

各種方法當(dāng)比較與總結(jié)

　　 ( 1 ) 稱重法具有各種操作不便等缺點(diǎn)，但作為直接測量土壤水分含量的一種方法，在測量精度上具有其它方法不可比擬的優(yōu)勢，因此它作為一種實(shí)驗(yàn)室測量方法并用于其它方法的標(biāo)定將長期存在。 　　 ( 2 ) 張力計(jì)法由于其測量的直接對象為 土壤基質(zhì)勢，因此在更大程度和其它土壤水分測量方法相結(jié)合用于測定土壤水分特征曲線。 　　 ( 3 ) 電阻法由于標(biāo)定復(fù)雜，并且隨著時(shí)間的推移，其標(biāo)定結(jié)果將很快失效，而且由于測量范圍有限，精度不高等一系列原因，已經(jīng)基本上被淘汰。 　　 ( 4 ) 基于輻射原理的中子法和 γ-射線法雖然有著高精度，快速度等優(yōu)點(diǎn)，但是由于它們共同存在著對人體健康造成危害的致命缺陷，近年來已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家遭到棄用，在國內(nèi)也僅有少量用于實(shí)驗(yàn)研究。 　　 ( 5 ) 基于測量土壤介電常數(shù)的各種方法是近 20 年來新發(fā)展起來的一種測量方法，在測量的實(shí)時(shí)性與精度上都比其它測量方法更具優(yōu)勢，而且在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(nèi)外廣泛使用的一種土壤水分測量方法。 　　 ( 6 ) 光學(xué)測量法雖然具有非接觸的優(yōu)點(diǎn)，但由于受土壤變異性影響，誤差大，適應(yīng)性不強(qiáng)，其研究與開發(fā)的前景并不樂觀 　　 ( 7 ) TDR其優(yōu)點(diǎn)是測量速度快，操作簡便，精確度高，能過到0.5%，可連續(xù)測量，既可測量土壤表層水分，也可用于測量剖面水分既可用于手持式的時(shí)實(shí)測量，也可用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)自動監(jiān)測，測量數(shù)據(jù)易于處理。