时域反射仪（TDR）测定土壤含水量标定曲线评价与方案推荐

发布时间：2021-06-01 22:10

　　时域反射仪（Time Domain Reflectometry）可用于室内和田间快速、准确、自动测定土壤含水量,是目前应用最广泛的土壤含水量测定方法之一。适宜的土壤含水量标定曲线（即土壤表观介电常数和土壤含水量之间的关系）是TDR准确测定土壤含水量的关键。目前文献中存在大量的土壤含水量标定曲线,但尚未有研究对这些标定曲线进行系统的验证和分析评价。因此,它们的准确性和适用范围尚不明晰,严重影响到与土壤含水量测定相关的研究。通过查阅大量国内外文献,收集整理了一系列土壤含水量标定曲线的经验公式（19个）和半经验半物理模型（5个）,并利用大量的文献实测数据对其进行综合评价。同时运用均方根差（RMSE）,平均误差（AD）,纳什效率系数（NSE）等三个指标对比分析和评价这些标定曲线的准确性和可靠性。研究结果表明:经验公式中Topp、Roth（1992）2、Jacobosen、Yoshikawa2、Alharathi模型和半经验模型中Malicki1公式及其修订模型综合性能较好。研究成果可为利用TDR准确测定土壤含水量及土壤含水量标定曲线的选择提供参考和指导。 

【文章来源】：冰川冻土. 2020,42(01)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

半经验半物理模型土壤含水量拟合曲线Fig.3Calibrationcurvesofsoilwatercontentforsemi-empiricalformulas

04（11）该式提供了一种通过测定湿润土壤的混合介电常数从而确定含水量的简单方法。（6）Yoshikawa模型通过对实验室条件下死、活苔藓有机土壤的含水量的多次测定，Yoshikawa［29］对TDR测定结果的校正，得到死水苔藓有机土壤关系式（R2=0.997）：θ=-0.6286+0.4337Ka-0.0549(Ka)2+0.0033(Ka)3（12）活水苔藓有机土壤（R2=0.995）的含水量由下式计算：θ=-0.1625+0.1108Ka-0.0021(Ka)2+0.0433(Ka)3（13）图1TDR原理图Fig.1TDRprinciples-relationshipofTDRprobeparts（top）toTDRcabletesterrecordedwaveformfeatures（bottom）y轴和x轴的分别代表电磁波波形经历的单位电压和时间；L代表探针长；tt/2代表单程时间；t1代表电磁波脉冲从手柄处发出的时间；t2代表电磁波脉冲到达底端并返回来的时间。Cable为连接双针TDR探针（2-rodTDRsensor）及扩展板或TDR的同轴电缆Theunitsarevoltageandtimefory-andx-axis，respectively.L-rodlength，tt/2-onewaytraveltime，t1-thetimewhenthesteppulseentertheprobehandle，andt2-timewhenpulsereachestherodendandisreflectedback267

在20℃时，水的介电常数是80，土壤固体的介电常数约2～5，空气的介电常数为1[9]。因为水的介电常数远远大于空气或土壤固体颗粒的介电常数，所以土壤的表观/有效介电常数主要受土壤含水量的影响[7]。因此，根据表观介电常数可以对土壤含水量进行估计。据此建立的θ～Ka或Ka～θ关系可以用于计算土壤含水量。本研究将主要介绍文献中的经验公式/模型、半经验公式/模型。1.2 土壤含水量测定的经验/半经验模型公式

【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原唐古拉地区暖季土壤水分对地表反照率及其土壤热参数的影响[J]. 张乐乐,赵林,李韧,高黎明,肖瑶,乔永平,史健宗.  冰川冻土. 2016(02)
[2]基于土壤物理基本参数的土壤导热率模型[J]. 苏李君,王全九,王铄,王卫华.  农业工程学报. 2016(02)
[3]TRIME-T3管式TDR土壤水分测定系统在宁夏泾源地区的标定研究[J]. 康洁,张维江,李娟.  宁夏工程技术. 2015(02)
[4]中子仪测定土壤水分方法的研究进展[J]. 田昌玉,孙文彦,林治安,左余宝,赵秉强.  中国农学通报. 2011(18)
[5]TDR测定土壤含水量的标定研究[J]. 吴月茹,王维真,晋锐,王建,车涛.  冰川冻土. 2009(02)
[6]土壤含水量测定方法研究进展[J]. 张学礼,胡振琪,初士立.  土壤通报. 2005(01)



本文编号：3210249