土壤水分及其測(cè)定方法

土壤水分是指保持在土壤孔隙中的水分，又稱土壤濕度。通常可以通過把土樣放在電烘箱內(nèi)烘干（溫度控制在105～110℃），然后從土壤孔隙中測(cè)得釋放的水量作為土壤水分含量。土壤水分并非純水，而是稀薄溶液，還含有膠體顆粒。土壤水分主要來源是大氣降水和灌溉水，此外尚有近地面水氣的凝結(jié)、地下水位上升及土壤礦物質(zhì)中的水分。而大氣降水滲入土壤中的多少，主要取決于降水量的大小、降水的強(qiáng)度和性質(zhì)。一般來說，降水量大，進(jìn)入土壤中的水分就可能多，但土壤水分含量不一定高。強(qiáng)度大的降水或者陣性降水，因易造成地面流失，故滲入土壤中的水分就少;而強(qiáng)度小的連續(xù)性降水，有利于土壤對(duì)水分的吸收和儲(chǔ)存，土壤水分含量也不一定低。

土壤水分依其物理形態(tài)可分為固態(tài)、氣態(tài)及液態(tài) 3種。固態(tài)水僅在低溫凍結(jié)時(shí)才存在，氣態(tài)水常存在于土壤孔隙中，液態(tài)水存在于土粒比面和粒間孔隙中。在一定條件下，三者可以相互轉(zhuǎn)化，其中以液態(tài)土壤水分?jǐn)?shù)量較多。

　　土壤水分含量可以用以下幾種方法表示：

　　土壤水重量百分?jǐn)?shù)：土壤中實(shí)際所含的水分重量占烘干土重量的百分?jǐn)?shù)。即

W(%)=(W₁-W₂)/W₂*100

式中W(%)為土壤含水量（百分?jǐn)?shù)）；W₁為樣土濕重；W₂為樣土烘干重。

土壤水容積百分?jǐn)?shù)：指土壤水分容積占單位土壤容積的百分?jǐn)?shù)。即

式中 W容(％)為土壤容積含水量（百分?jǐn)?shù)）；P為土壤容重，即單位體積原狀土體的干土重。土壤容積百分?jǐn)?shù)與土壤重量百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系通常用下式表示：

　　 W容(％)=W(％)×P

土壤水層厚度：指一定厚度土層內(nèi)土壤水分的總貯量，即相當(dāng)于一定土壤面積中，在一定土層厚度內(nèi)有多少毫米厚的水層。即

　　 W厚=H×W(％)×P×10

式中W厚為土壤水層厚度；H為計(jì)算土層厚度;10為單位換算系數(shù)。

國(guó)內(nèi)外的土壤水分測(cè)定方法主要有以下幾種：滴定法，Karl Fischer法，稱重法，電容法，電阻法，γ射線法，微波法，中子法，核磁共振法，時(shí)域反射法（TDR），土壤張力法，土壤水分傳感器法，石膏法和紅外遙感法。這幾種土壤水分測(cè)定方法在應(yīng)用中的地位是不一樣，下面著重介紹土壤水分測(cè)定方法中常用的幾種方法。

（1）稱重法：又稱烘干法，即取土樣放入烘箱，烘干至恒重。此時(shí)土壤水分中自由態(tài)水以蒸汽形式全部散失掉，再稱重量從而獲得土壤水分含量。烘干法還有紅外法、酒精燃燒法和烤爐法等一些快速測(cè)定法。

（2）中子法：將中子源埋入待測(cè)土壤中，中子源不斷發(fā)射快中子，快中子進(jìn)入土壤介質(zhì)與各種原子離子相碰撞，快中子損失能量，從而使其慢化。當(dāng)快中子與氫原子碰撞時(shí)，損失能量最大，更易于慢化，土壤中水分含量越高，氫原子就越多，從而慢中子云密度就越大。中子儀測(cè)定水分就是通過測(cè)定慢中子云的密度與水分子間的函數(shù)關(guān)系來確定土壤中的水分含量。

（3）γ射線法：與中子儀類似，γ射線透射法利用放射源137Cs放射出γ線，用探頭接收γ射線透過土體后的能量，與土壤水分含量換算得到。

（4）土壤水分傳感器法：目前采用的傳感器多種多樣，有陶瓷水分傳感器，電解質(zhì)水分傳感器、高分子傳感器、壓阻水分傳感器、光敏水分傳感器、微波法水分傳感器、電容式水分傳感器等等。

（5）時(shí)域反射法：即TDR（Time Domain Reflectometry）法，它是依據(jù)電磁波在土壤介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳導(dǎo)常數(shù)如速度的衰減取決于土壤的性質(zhì)，特別是取決于土壤中含水量和電導(dǎo)率。

以上五種土壤水分測(cè)定方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如稱重法簡(jiǎn)單直觀，中子法可反復(fù)測(cè)量，時(shí)域反射法是目前用的最多的方式。那么，在實(shí)際操作過程中，我們要有所抉擇，多方面考慮，再確定具體使用哪種測(cè)定方法。

如今已經(jīng)有很多產(chǎn)品，可以對(duì)土壤水分進(jìn)行測(cè)定，下圖給出了一款土壤水分測(cè)定儀，可以很方便的測(cè)出土壤的水分含量。

  圖1 土壤水分測(cè)試儀