① 测量土壤含水量的方法有哪些
目前,用于监测土壤含水量的方法很多种,但归纳起来主要有以下几大类:
(1)烘干法:又称重量测定法,即取土样放入烘箱,烘干至恒重。此时土壤水分中自由态水以蒸汽形式全部散失掉,再称重量从而获得土壤水分含量。烘干法还有红外法、酒精燃烧法和烤炉法等一些快速测定法。
(2)中子仪法:将中子源埋入待测土壤中,中子源不断发射快中子,快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞,快中子损失能量,从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时,损失能量最大,更易于慢化,土壤中水分含量越高,氢原子就越多,从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量。
(3)γ射线法:与中子仪类似,γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线,用探头接收γ射线透过土体后的能量,与土壤水分含量换算得到。
(4)土壤水分传感器法:目前采用的传感器多种多样,有陶瓷水分传感器,电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等等。
(5)时域反射法:即TDR(Time Domain Reflectometry)法,它是依据电磁波在土壤介质中传播时,其传导常数如速度的衰减取决于土壤的性质,特别是取决于土壤中含水量和电导率。
(6)频域反射法:即FDR(Frequency Domain Reflectometry)法,该系统是通过测量电解质常量的变化量测量土壤的水分体积含量,这些变化转变为与土壤湿度成比例的毫伏信号。
② 土壤水分测定有哪些方法
土壤水分测定方法具体介绍:
1、烘干法:烘干法是测定土壤水分最普遍的方法,也是标准方法。具体为:从野外获取一定量的土壤,然后放到105℃的烘箱中,等待烘干。其中烘干的标准为前后两次称重恒定不变。烘干后失去的水分即为土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*100%,M为烘干前的土壤重量,W为土壤水分的重量,即M与烘干后土壤重量M’的差值。
2、电阻法:电阻法利用石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关。当把这些中间物加上电极放置在潮湿的土壤中,然后一段时间后,这些东西的含水量达到平衡。由于电阻和含水量间的关系,我们先前标定电阻和百分数间一定的对应关系,然后就可以通过这些组件,得到1~15大气压吸力范围内的水分读数。
3、中子散射(neutron scattering)法:中子法适合测定野外土壤水分。它根据氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的原则,现在市面上已经有测定土壤水分的中子水分计。中子水分计有很多方面的优点,但是对有机质土壤有相当的限制,而且它不适宜测定0-15cm的土壤水分含量。
4、γ射线法:与中子仪类似,γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线,用探头接收γ射线透过土体后的能量,与土壤水分含量换算得到。
5、TDR(Time Domain Reflectometry)法:TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法,中文为时域反射仪。这种方法在国外应用相当普遍,国内才刚开始引进,当各部门都相当重视。TDR是一个类似于雷达系统的系统,有较强的独立性,其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是,TDR能在结冰下测定土壤水分,这是其他方法无法比拟的。另外,TDR能同时监测土壤水盐含量,且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的精确度可见一斑。
③ 土壤测量
土壤测量在地势平缓、地形切割较小、水系-沟系不发育、无法采集水系沉积物和沟谷沉积物的丘陵地区使用,或在以水系沉积物测量、沟系沉积物测量方法为主的测区,在局部水系、沟系不发育地段作为一种辅助方法使用。土壤测量所采集样品基本是原地残积或经运移距离不大的坡积物,因此土壤测量样品一般仅代表采样点附近较短距离内的元素含量状况,具有较好的定位作用。
图4-2 东安金矿5号金矿体地段沟系沉积物测量试验剖面
1.采样介质
土壤测量主要采集山脊、山坡上的残坡积土壤。由于这些地段多处于“残积景观”,以物质带出为主。因此,矿化异常地段土壤测量元素含量数据往往低于基岩。岩屑是指尚未成壤的岩石碎屑,由残坡积的岩石碎屑组成,其元素含量比较接近基岩。一般情况下,运用土壤测量开展1∶50000地球化学测量时,采集细粒级土壤样品即可;当土壤介质受到较强的淋溶作用,元素流失明显或土壤表层受到风成沙干扰时,选择岩屑或岩屑土壤混合样。
2.粒度分布特征
(1)残坡积土壤
在塔源和二道河子试点区,残坡积土层中的物质以-4~+20目的粗粒物占优势(表4-7),分别高达72.75%和53.83%;在得耳布尔地区各粒级物质的比例相对较平均,粗粒物质仅有36.85%。总体上来说,残坡积土还是以-5~+20目的粗粒物质为主;同时表现出自北向南粗粒级的比例越来越大的趋势。表明不同地区岩石风化的程度有所差异。
表4-7 东北森林沼泽区残(坡)积土粒度特征(%)
(2)腐殖土
腐殖土层中的物质以-80目的细粒物质占优势(表4-8)。从北向南(得尔布尔→牡丹江),其粒度由粗变细的趋势十分明显,-80目颗粒的比例从30.77%增长到72.45%。表明南部地区土壤化的程度要较北部地区强烈得多。
表4-8 东北森林沼泽区腐殖土粒度特征(%)
3.采样层位和粒级
根据得耳布尔铅锌矿、莫尔道嘎金矿、东安金矿、多宝山铜矿试验剖面结果,该类地区B层土壤不发育,各地区、各类矿床土壤测量采集C层顶部层位样品可以有效指示矿体部位,A层土壤对矿体指示作用较差。
样品富集粒度在不同地域、不同矿床、不同元素间存在一定差异:
1)莫尔道嘎金矿区残坡积土壤中Au元素富集于-4~+40目粒级。
2)得耳布尔铅锌矿区残坡积土壤中Pb、Zn富集于-4~+60目粒级。
3)东安金矿区矿体上部土壤中Au的-10~+60目优于-60目粒级。
4)多宝山铜矿区土壤中Mo富集于-10~+60目,Au、Ag富集于-60目,Cu各种粒度差异不明显。
在多宝山铜矿矿化地段开展了1∶50000土壤测量-10~+60目和-60目粒级对比试验,Cu、Mo、Au、Ag在两种粒级中均有富集,只是-10~+60目粒级富集概率高于-60目粒级。
在吉峰、西陵梯矿化异常区1∶50000土壤测量-10~+20目和-20目粒级对比试验发现,Cr、Ni、Co、As、Sb和部分Au富集于-10~+20目,Cu、Pb、Zn、Ag和大部分Au富集于-20目粒级。
4.采样方法
土壤测量采样层位为残坡积形成的土壤C层顶部(B层发育时可以采集B层),采样粒级为-10~+60目或-20目。为了使样品有更好的代表性,应使用多点采样法。由于1∶50000土壤测量采样密度仅每平方千米几个点,正确选择采样位置对于有效发现与矿床有关的地球化学异常至关重要,应尽量将采样点位布置在可以接受外来沉积的山的坡脚、缓坡、地形由陡变缓的部位。在采样点的布局上要尽量做到有效控制。
5.采样密度
采样密度与勘查目标物和目的物的大小有关,在目标物大小不清的情况下,1∶50000土壤测量可以采用大致相当于500m×250m的测网,即8样/km2的采样密度,基本不会漏掉有价值异常。
④ 土壤水分的测量方法
国内外目前应用的定点土壤水分测定方法很多,主要包括烘干称重法、张力计法、射线法(包括中子仪法、γ射线法、计算机断层扫描法等)、介电特性法[时域反射仪(TDR)法、频域反射仪(FDR)法、探地雷达(GPR)法]、土壤水分传感器法(如:陶瓷水分传感器、电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等)、热扩散法、核磁共振(NMR)法、分离示踪剂(PT)法、遥感(RS)法等。其中烘干称重法是测定土壤含水量最普遍的方法。探地雷达(GPR)法、遥感(RS)法等在大尺度土壤水分监测中应用有较大优势。
⑤ 土壤中水分含量的测定方法及各方法的优缺点
最简单、最常用的就是失重法。即取一定量的土样准确称重M,然后将土样烘干至恒重[恒重的判定法则:前后两次烘干后的重量相等,即保持恒定不变]时,减少的重量就是水分的重量W,含水量=W/M×100%。
土壤水分的测定方法
(1) 烘干法(失重法)
烘干法是测量土壤水分的是最普遍的方法,也是标准方法,它用来测定土壤质量含水量。通常将从野外取来的原状土柱中称出已知重量的潮湿土壤样品,放在温度105℃的烘箱中烘干后再称重。加热而失去的水分代表潮湿样品中的土壤水分。
(2) 电阻法
电阻法是利用某些多孔性物质如石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关系这一事实而采用的一种方法。当这些嵌有电极的块状组件放置在潮湿的土壤中时,它们吸收土壤水分一直达到平衡状态。块状组件的电阻由它们的含水量决定的,并依次由附近土壤水分张力或的吸力所决定。电阻读数和土壤水分百分数之间的关系可以用标定方法(calibration)来确定。这些块状组件在一段时间内用来测定田间选定位置的含水量。在1~15大气压吸力范围内它们给出相当准确的水分读数。
(3) 中子散射(neutron scattering)
中子散射法是测定野外土壤水分的独特方法。中子水分计的有效性是基于这一原则,即氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的能力方面是比较独特的。在图6-3中说明了中子水分计的原理。中子水分计虽然昂贵,但是它具有多方面的优点,并且能相当准确地测定矿质土壤中作为化合氢的主要来源的水的含量。这一方法对于有机质土壤有明显的限制,因为有机质中许多化合氢是以水以外的其他形式存在。此外它不适宜测定表层0-15厘米的土壤水含量。
(4) TDR法
TDR法是20世纪80年代初发展起来的一种测定方法它首先发现可用于土壤容积含水量的测定,继而又发现其可用于土壤含盐量的测定。TDR英文全称是Time-Domain-Reflectometry,简写为TDR,中文译为时域反射仪。TDR法在国外已较普遍使用,在国内也有些研究机构开始引进和开发TDR。
TDR系统类似一个短波雷达系统,可以直接、快速、方便、实地监测土壤水盐状况,与其它测定方法相比,TDR具有较强的独立性,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关。将TDR技术应用于结冰条件下土壤水分状况的测定,可得到满意的结果,而其它测定方法则是比较困难的。TDR另一个特点是可同时监测土壤水盐含量,在同一地点同时测定,测定结果具有一致性。而二者测定是完全独立的,互不影响。
⑥ 土壤环境监测
土壤气体采样是土壤环境监测的主要方法之一,即在土壤包气带插入毛细管吸附管或是在地面不同地点放置不透明的通量积累器皿并利用土壤气体传感器测量。捕获的气体浓度和气体同位素组分利用红外气体分析仪(IRGAS)、气相色谱或质谱进行分析测量。
土壤气体测量通常采用两种方法。一种方法是使用已知的CO2通量,将所有的测量系统与它进行对比;另一种方法是在同一地点上用不同系统连续重复测量。结果表明,用碱石灰做吸收剂的封闭式静态累积室测量法,当CO2通量较低时会高估CO2通量,而在CO2通量较高时会低估CO2通量。带有红外气体检测仪的封闭式动态累积室测量法使土壤CO2通量低估15%。
对于哪个方法最好、可作为土壤CO2通量测量的标准问题目前仍没有形成一个一致的看法。尽管开放式动态累积室测量法比较复杂,需要控制累积室内的压力,也需要很大的技术投入,但它是测量土壤CO2通量的方法中最为可靠的一种。土壤CO2通量测量技术方法比较见表10-6。
表10-6 土壤CO2通量测量技术方法比较
土壤气体监测CO2还可采用测量自然或人工示踪剂方法。自然示踪剂包括同位素碳、氧、氢、氮、硫以及惰性气体氦、氖、氩、氪可以用来区分本地CO2和注入的CO2。在某些情况下,随CO2一同注入的同位素可能很容易被识别出来,因此可认为地下CO2流体发生了迁移。在其他情况下,进一步分析收集的土壤气体同位素比例从本地CO2中区分出注入的CO2。人工示踪剂,如PFTs。人工示踪剂随CO2一同注入并在土壤气体中监测出来。人工示踪剂含量在自然系统中极低,检测限可以达到10-9水平。可以结合人工示踪剂和同位素共同监测分析近地表土壤气体,也可作为单独的方法监测近地表气体成分。
⑦ 土壤含水量的计算公式是什么
土壤含水量=(烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质量)/(烘干前铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量)*100%
这个方法是唯一可以直接测量土壤水分方法,也是目前国际上的标准方法。方式如下:用土钻采取土样,用0.1g 精度的天平称取土样的重量,记作土样的湿重M,在 105℃的烘箱内将土样 烘6~8 小时 至恒 重, 然后 测定 烘干 土样 ,记作土 样的 干重 Ms。
⑧ 土壤水分监测方法有哪些
土壤水分的测定方法
(1)烘干法(失重法)
烘干法是测量土壤水分的是普遍的方法,也是标准方法,它用来测定土壤质量含水量。通常将从野外取来的原状土柱中称出已知重量的潮湿土壤样品,放在温度105℃的烘箱中烘干后再称重。加热而失去的水分代表潮湿样品中的土壤水分。
(2)电阻法
电阻法是利用某些多孔性物质如石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关系这一事实而采用的一种方法。当这些嵌有电极的块状组件放置在潮湿的土壤中时,它们吸收土壤水分一直达到平衡状态。块状组件的电阻由它们的含水量决定的,并依次由附近土壤水分张力或的吸力所决定。电阻读数和土壤水分百分数之间的关系可以用标定方法(calibration)来确定。这些块状组件在一段时间内用来测定田间选定位置的含水量。在1~15大气压吸力范围内它们给出相当准确的水分读数。
(3)中子散射(neutronscattering)
中子散射法是测定野外土壤水分的独特方法。中子水分计的有效性是基于这一原则,即氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的能力方面是比较独特的。在图6-3中说明了中子水分计的原理。中子水分计虽然昂贵,但是它具有多方面的优点,并且能相当准确地测定矿质土壤中作为化合氢的主要来源的水的含量。这一方法对于有机质土壤有明显的限制,因为有机质中许多化合氢是以水以外的其他形式存在。此外它不适宜测定表层0-15厘米的土壤水含量。
(4)TDR法
TDR法是20世纪80年代初发展起来的一种测定方法它首先发现可用于土壤容积含水量的测定,继而又发现其可用于土壤含盐量的测定.TDR英文全称是Time-Domain-Reflectometry,简写为TDR,中文译为时域反射仪。TDR法在国外已较普遍使用,在国内也有些研究机构开始引进和开发TDR。TDR系统类似一个短波雷达系统,可以直接、快速、方便、实地监测土壤水盐状况,与其它测定方法相比,TDR具有较强的独立性,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关。将TDR技术应用于结冰条件下土壤水分状况的测定,可得到满意的结果,而其它测定方法则是比较困难的。TDR另一个特点是可同时监测土壤水盐含量,在同一地点同时测定,测定结果具有一致性。而二者测定是完全独立的,互不影响。
⑨ 土壤水分测量的几种方法是什么
国内外目前应用的定点土壤水分测定方法很多,主要包括烘干称重法、张力计法、射线法(包括中子仪法、γ射线法、计算机断层扫描法等)、介电特性法[时域反射仪(TDR)法、频域反射仪(FDR)法、探地雷达(GPR)法]、土壤水分传感器法(如:陶瓷水分传感器、电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等)、热扩散法、核磁共振(NMR)法、分离示踪剂(PT)法、遥感(RS)法等。其中烘干称重法是测定土壤含水量最普遍的方法。探地雷达(GPR)法、遥感(RS)法等在大尺度土壤水分监测中应用有较大优势。