我科研人員應用時域傳輸技術測定土壤水分

近日，經我國科研人員研究，一種新型電磁測定技術——時域傳輸（time domain transmission，簡稱TDT）技術在土壤含水率的測定上得到成功應用。 

　　土壤水分狀況在農業、水文和氣象等領域是一個重要的參數。中國農業大學資源與環境學院鄭茹梅博士說，目前有很多技術測量土壤含水率，其中時域反射（time domain reflectometry，簡稱TDR）技術以其快速、準確、可以長期監測土壤水分動態變化等特點，備受研究人員及用戶的青睞。 

　　“但TDR儀器價格較高，需要進口，操作復雜。TDR技術在實際應用中也存在諸多限制和問題。如：測定鹽堿土地的含水率，TDR信號會發生嚴重衰減；為提高測定精度，TDR技術測定有機質質量分數較高土壤的含水率時，需要重新校正含水率和介電常數的關系；TDR技術測定含氧化鐵較高的南方紅壤的含水率，會存在明顯‘低估’含水率的問題；種種不利因素導致TDR儀器的推廣并不迅速和廣泛，”鄭茹梅介紹說。 

　　TDT技術作為一種新型技術，是基于土壤固液氣三相介電常數的差異性來準確測定土壤含水率，能有效解決TDR技術在上述實際應用中存在的三方面問題。TDT技術區別TDR技術的最大特點在于電磁波在介質中是單程傳輸過程，監測到的是最終的傳輸信號，這就使它在傳輸信號的過程當中受外界因素的干擾而使信號衰減的可能性大大降低。另外，以TDT原理研制出的水分測定儀操作頻率較低，只有幾百赫茲。并且，儀器的線路設計比較簡單，操作方便，成本大概只有TDR儀器的五分之一到十分之一。 

　　鄭茹梅介紹，其課題組利用TDT原理研制出的水分測定儀選擇了風沙土、褐土、潮土、鹽土、栗鈣土、紅壤6種類型的土壤進行室內實驗。結果表明，風沙土、褐土、潮土這些一般性土壤含水率和TDT儀器輸出電壓值之間的校正關系呈線性，這就為實際測定土壤含水率提供了很好的基礎。在對鹽土含水率的測量中，鹽土體積含水率和TDT輸出電壓之間的關系還仍然基本保持線性，測定含水率的誤差小于0.025。栗鈣土、紅壤的含水率與TDT輸出的電壓值之間的關系可以用三次多項式進行表示，獲得含水率的精確度小于3%。總體上，TDT技術在一般的土壤含水率測定上，測定的精確度可以和TDR儀器相媲美；在鹽土、栗鈣土、紅壤特殊的土壤中，測定含水率的精確度有優于TDR的趨勢。 

　　據介紹，這種由我國自主研發的時域傳輸土壤水分測定儀可準確應用于不同類型土壤，且價格低廉、操作簡便，在農業、水文、氣象等領域具有較強的實用性和廣闊的應用前景。