土壤含水量测定方法研究进展

第 36 卷第 1 期 2(X) 5 年 2 月 V o l . 36 , N o Fe b . , 20 0 5 土壤含水量测定方法研究进展 张学礼 , 胡振琪 ,初士立 ( 中国矿业大学 土地复垦与生态重建研究所 ,北京 1仪旧83) 摘 要 :综述了国内外近 20a 来测定土壤含水量的研究情况 , 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了国内外常用的测定土壤含水量的方法及其原理 , 比较 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了各种测定方法的优缺点 ,介绍了一些新兴的土壤含水量测试技术 , 提出了本领域中存在的主要问题及研究展 望 , 指出未来的土壤含水量测定方法应当是朝着高精度 、低成本 、非破坏 、自动化等方向发展。 关 键 词 : 土壤含水量 ; 测定 中图分类号 : 5 152 . 7 文献标识码 : A 文章编号 : 05 64 一94 5( 2 oo 5) 0l 刁1 18 刁6 长期以来 , 土壤水分都是森林 、草原和农田等生态 系统研究的重要内容 , 尤其是在占世界陆地约 1/ 3 的 干旱区和半干早区 。 土壤水分是研究农业干早及作物 干早的重要指标 , 是农田灌溉管理 、区域水文条件研究 和流域水分平衡计算的重要参量 。 特别是随着水源危 机日益突出 , 国内外对节水农业研究都给予高度重视 , 土壤含水量也就成了节水农业研究中经常测定的项 目。 测定方法的研究主要体现在如何快捷 、准确 、经济 地测定土壤含水量方面 , 这对于及时探明土壤水分状 况 , 以便适时做出科学的决策或采取合理的措施等具 有重要意义 。 本文拟就近 20 年来土壤含水量测定方 法的研究现状进行分析 , 探讨其存在的问题及新的研 究途径 ,对促进土壤水分的研究具有实际意义 。 1 烘干称重法 烘千称重法测定的是土壤重量含水量 , 有恒温箱 烘干法 、酒精燃烧法 、红外线烘干法等 。 恒温箱烘干法 一直被认为是最经典和最精确的标准方法 。 烘千法的优点是就样品本身而言结果可靠 , 但它 的缺点也是明显的 , 取样时会破坏土壤 , 深层取样困 难 ,定点测量时不可避免由取样换位而带来误差 , 在很 多情况下难以进行长期原位监测 ;且受土壤空间变异 性影响也比较大 ;传统的测定含水量的恒温箱烘干法 费时费力 (需 8 小时以上 ) , 还需要干燥箱及电源 , 不 适合野外作业 。 采用酒精燃烧法 , 由于需要翻炒多次 , 极为不便 ,不适合用于细粒土和含有有机物的土 , 且容 易掉落土粒或燃烧不均匀而带来较大误差 。 红外线法 测定精度虽高 , 但需要专门的仪器 。 2 射线法 射线法包括中子仪法 、 , 一 射线法 、 x 一 射线法等 。 射线法的原理是射线直接穿过土体时能量会衰减 , 衰 减量是土壤含水量的函数 ,通过射线探测器计数 , 经过 校准后得出土壤含水量 。 2 . 1 中子仪法 ( NP ) 中子仪( Neu tro n 而be )测定土壤水分的基本原理 是 :利用中子源辐射的快中子 , 碰到氢原子时 , 慢化为 热中子 , 通过热中子数量与土壤含水量之间的相关关 系来确定土壤水分的多少 。 中子法在 2 0 世纪 50 年代就被用于测定土壤含水 量 , 此后 ,世界上很多国家对此进行研究 , 使中子法 日 趋完善 。 中子法十分适用于监测田间土壤水分动态 , 套管永久安放后不破坏土壤 , 能长期定位连续测定 , 不 受滞后作用影响 , 测深不限 ;中子仪还可与自动 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 系 统和计算机连接 , 因而成为田间原位测定土壤含水量 较好的方法 ,并得到广泛应用 。 需要田间校准是中子法的主要缺点之一 。 另外 , 仪器设备昂贵 , 一次性投人大 。 中子法对土壤采样范 围为一球体 , 这使得在某些情况下测量结果会出现偏 差 , 如土壤处于干燥或湿润周期时 、层状土壤 、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层土 壤等 。 此外 , 中子仪还存在潜在的辐射危害 。 2. 2 , 一射线法 利用 , 一 射线法测定土壤水分是 由贝契等人于 195 0 年提出的 。 19 5 3 年 B emh ard 等人进行了 , 一 射 线法测定土壤含水量和千容重的试验研究 。 由于利用 单能 , 一射线测定土壤水分受容重影响很大 , 为此出 现了用双能 , 射线法〔’] 同时探测容重和含水量 , 以消 除土壤容重变化影响 。 w ha et el 等川探讨了利用通过 两点 布设 , 一 射线 来监 测灌 溉 时 的水分 运 动 。 Fa ha d[ , 〕则给出了一种利用计算机控制 , 一 射线测定 装置 , 能测定实验室和田间土壤水分含量 。 国内 1960 收稿日期 : 200 3加拱 ;修订 日期 : 2加3 一 ro 一。 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (No . 《沁7 104 5) 作者简介 : 张学礼( 197 3 一 ) , 男 , 四川渠县人 , 博士生 , 研究方向为土地复垦与生态重建。 1 期 张学礼等 :土壤含水童测定方法研究进展 ‘年前后进行了实验室条件下 , 一 射线法测定土壤水分 含量和土壤水分动态的试验研究 , 19 70 年后 , 国内也 逐渐在土壤人渗和渗透 t4] 、水盐动态 t5] 等研究中应用 这一方法 , 并在测定仪器和方法上有所改进和发展 。 利用 , 一 射线测量土壤水分在实验室内已进行了大量 的研究 ,并取得了较好的结果 ,但在田间应用的可行性 还需深人探讨 。 2 . 3 计算机断层扫描法《CT) c T ( c o m p ut ed tom o『a p h y ) 基本分析原理是基于 射线 ( 目前较常用的为 x 一 射线和 , 一 射线 )穿过物体 前后的强度衰减变化 , 当射线以 0 一 360 。的角度穿过 土壤后 , 根据线性衰减系数的异同性 , 就可以通过一定 的转换以图像方式鉴别和定量分析土壤内部的水分 、 孔隙 、土粒等对象 。 19 82 年医用 CT 首次被引人土壤容重空间变异性 的研究困 , 以后又用于 土壤水分 的测定 , H ai ns w o rth 等[,1 探讨 用 c T 测 定 土 壤 水 分 含 量 的 可行 性 。 A nd e rs on ts] 等研究了用 c T 测定土壤容重和水分的方 法。 近 2 0 年来 CT 技术在土壤的应用研究表明 , 土壤 对射线的吸收与其容重和水分含量存在显著的线性关 系[9 一 ’“〕, c T 可在足够的精度上测试土壤水分及容重 的空间分布 , 并可能由此建立 C T 图像数据与土壤水 分和容重之间的通用关系式 。 CT 可以直接对原状土壤内部结构进行非扰动分 析 , 且成像及分析速度快 , 还能够进行三维立体分析 等。 但此法受土壤容重影响 , 所以有用双辐射源的 , 或 与 , 一射线法结合。 CT 分析结果还受仪器型号 、分辨 率 、扫描参数 、样本尺度和密度 、图像重建与分析方法 等众多因素的影响〔川 , 这些方面的差异会对研究结果 产生一定的影响 。 目前昂贵的 CT 仪器设备及其分析 费用制约了其在土壤水分研究领域的广泛应用 , 现代 多层螺旋 CT 技术和使用平板探测器的容积 CT 扫描 技术值得土壤科学研究者的关注 。 3 介电特性法 从电磁角度看 ,在常温常压下 自由水的介电常数 约为 80 , 土壤固体颗粒约 3 一 7 , 空气为 1 。 许多试验 表明 , 无论土壤的构成成分与质地有何差异 ,土壤介电 常数与容积含水量总是呈非线性单值函数关系 。 各种 介电测量法均是通过测量土壤水的多少对土壤介电特 性实部和虚部影响程度来实现的 , 通过测定土壤介电 常数就可以间接确定土壤含水率 。 3 . 1 时域反射仪法 (TD R ) 时域反射仪法 ( T im e Do m a i n R e fl e e tro m e卿 )是 2 0 世纪 60 年代末出现的一种确定介电特性的测定方法 。 与土壤中的固体颗粒和空气相 比 , 水的介电常数在土 壤中处于支配地位 , 因此土壤水分含量越高 ,介电常数 值就越大 , 沿波导棒的电磁波传播时间就越长 , 通过测 定土壤中高频电磁脉冲沿波导棒的传播时间后再计算 出传播速度 ,进而就可以确定出土壤容积含水量 。 1980 年 To pp 等〔”〕用 T DR 测定了脉冲波的传播 时间 ,并得出该传播时间在大部分土壤中与土壤含水 量成比例的结论 。 自从 To 即 等人对 TD R 做出关键性 的发展后 ,便开始了一个大量使用 T DR 测定土壤水分 的时期〔” 一’4 1 , 且 TD R 的改进和研制也得到了迅速发 展 。 对于减小 TD R 仪器探针的几何长度及提高测定 精度 的可 能性 , 许 多学 者为 此进 行 了不懈 的努 力〔” 一 ’“〕, 他们都对如何尽可能地缩短探针长度做了深 人的理论与实验研究 , 其结论是 TDR 探针的下限长度 不可能小于 10 c m 。 通过采用多路传输系统 , TD R 还能 够进行多点自动测定〔’7】。 T DR 在测定精度要求较低时一般不需标定 , 但当 误差要求很小时 , 需进行标定或校正〔” ] 。 TD R 可以作 原位连续测量 ,测量范围广 ;既可 以做成轻巧的便携式 进行田间即时测量 ,又可通过导线与计算机相连 , 完成 远距离多点自动监测 ;导波棒可 以单独留在土壤中好 几年 , 需要时再连上 TD R 进行测定 ; 导波棒可做成不 同形状以适应不同需要 , 长度一般 10 一 Zoo c m 。 因此 20 世纪 90 年代后国际上已把 TD R 作为研究土壤水分 的基本仪器设备 。 值得一提的是 , TD R 给出的含水量是整个探针长 度的平均含水量 , 所以 , 在同一土体中采用不同的埋置 方式得出的结果可能会不同。 ze ge h n 等 [’9 ] 曾对横埋 式和竖埋式进行了 比较 , 结果表明 , 两种方法测定的 lm 土层的贮水量相差约 10 ~ 。 龚元石等 [z0 ] 的研究表明探针在上表层宜采用竖埋方式 , 在其它土层范围 内宜用横埋方式 。 因此 , 在使用 TD R 时应根据试验要 求选择适宜的探针埋置方式 。 3 . 2 探地雷达法 ( G PR ) 探地雷达 ( G ro u n d 一 p e n e tra t i n g R a d ar ) 的工作原 理是当高频雷达脉冲到达介电性质显著不同的两层物 质界面时 , 部分信号被反射 , 由接收装置接收反射信 号 , 并将其放大 。 反射信号的大小决定于两物质介电 常数的差值大小和雷达波穿透深度。 土壤含水量是影 响土壤介电常数的主要因子 , 而雷达脉冲穿透深度又 受到土壤中水分含量的显著影响 。 GP R 以不同的方式来测定土壤水分含量 。 一种 方式就是利用所谓地面波 ( gro un d w av e ) 的天线分离 土 壤 通 报 3 6 卷 法 [zl ] , 这种方法只能测定表层 ( 10c m ) 土壤的含水量 ; 另一种方式就是使用回波 ( re n ec t ed w av e) 测定土壤中 的波速〔剑 , 进而确定出反射层与地表之间的含水量 。 To m e : 等 [23 ]利用 G P R 探测细砂质土壤中的淀积薄层 时 , 发现淀积薄层 的土壤含水量的骤然变化会引起 GP R 的强烈反射 。 c harl to n [24 ]的研究发现雷达波的最 大振幅与土壤含水率之间存在着密切的联系 , 表明 GP R 在定量测定不同深度土壤含水率方面存在巨大 潜力 。 c han zy 等〔周 采用了地面探测和空中探测 ( 天 线离地面 5 一 巧m )两种操作模式来确定土壤含水量的 可行性 。 结果表明 , 不管是地面探测还是空中探测 , 所 获得的雷达数据与土壤含水量都显著相关 。 Weil er 等 [ 26) 比较了探地雷达与时域反射仪 ( T D R )在测定土 壤含水量方面的差异 , 并推导出了利用 GP R 获得介电 常数后以计算土壤含水量的表达式 。 Par ki n 等圈 同 时利用探地雷达和 TD R 测定不同深度的土壤含水量 , 结果表明 , 两种方法得到的含水量精度相近 ( 土 1% ) 。 这一 结 论 与 We ile r 等人 的研 究 结果 基 本一 致 。 sto 阮ge n 等[2S ]探讨了 GP R 测定土壤水分含量的精度 问题 , 通过比较各种标定曲线后认为 To pp 方程〔” 1 的 标定效果最好 。 GP R 在大范围内土壤含水量的监测方面有很大 的潜力 , 但非常粘重的土壤和重盐碱土不适合 G P R 应 用 , 且首次应用在某种类型的土壤上时需要标定 , 一般 是利用 GP R 数据与 TD R 数据或烘干法得到的含水量 数据之间的关系而建立起标定方程〔z9] 。 G PR 作为一 种新兴的测试技术 , 具有快速 、无损 、非扰动 、适应性强 等特点 , 适合大面积适时持续地监测 , 但 G P R 技术在 土壤水分研究中的应用才刚刚起步 , 还未达到成熟的 地步 , 目前对 GPR 数据的图像处理技术远未跟上计算 机发展的步伐 , 充分利用和探索该技术还有很长的路 要走 。 4 核磁共振法 (N MR ) 核磁共振 ( Nu e l e a r M a , e ti e R e so n a n e e )法是利用 经由不同激发脉冲矩激发产生的核磁共振信号的初始 振幅值与所探测范围内自由水含量成正比这一性质来 探测水 分含 量 的。 NMR 技术 能够探测地下水 资 源〔30] 、确定建筑材料的水分含量 t3l 〕, 测定冻土区未冻 土壤含水量〔” ] 、以及为土壤水分含量及特性提供重要 的定性定量信息和动态行为描述〔a3] 。 H all 等〔川用四 种不同脉冲激发方式对饱和后的不同土样进行 NMR 实验 , 测定了水分的 NMR 参数 (质子密度 、 纵向松弛 时间和横向松弛时间 ) , 实验数据显示在不同脉冲激 发方式下都不能测定土壤中的全部水分 , 最好结果只 能达到全部水分的 57 % 。 v o tru bov a 等〔” ] 的研究结果 表明细质沙土中的水分含量与 NMR 参数呈预期的线 性关系 , 而粗砂壤土中的水分含量与 NMR 参数呈非 线性关系 ,这种非线性关系依赖于土壤中水分的 NMR 特性及所采用的激发方式 。 幻nc he sh 等〔’6〕采用一种 新 sT RA FI 型大探针 , 能够确定土壤中水分含量及充 水孔隙大小分布状况 , 其初步研究结果有助于对土壤 水分持留曲线的解释和渗流区流体行为的理解 。 业 已研究表明 , NMR 法有可能将成为一种定量确 定土壤中水分的静态 和动态特征 的非破坏方法 。 然 而 , NM R 信息与土壤物理本质之间的关系还存在着许 多不确定因素 , 这些不确定因素与大多数土壤中水分 的 N MR 特性有关 , 必须对 NMR 信息进行仔细分析 , 才可能获得较精确的结果 。 由于 NMR 仪的接收灵敏 度高 , 可以接收纳伏级的信号 , 所以易受电磁噪声干 扰 ,实验测定结果对水分的 NMR 松弛特性非常敏感 , 因而有必要采用二维或三维成像方法为土壤 NMR 参 数的时空变异提供详尽信息 ; NMR 数据应在较小磁场 范围及最短反射时间条件下获得 , 以尽可能多地探侧 到土壤水分信息 。 5 分离示踪剂法 ( Pr ) 常规土壤含水量测定方法 (如烘干称重法 、 中子 仪法 、TD R 法等 ) 只能在较小范围内对土壤水分进行 点上的测定 , 而分离示踪剂法 ( P arti ti on ing Tr ac er )能够 在较大范围内测定土壤含水量 [”〕。 该法是将非分离 示踪剂和分离示踪剂通人气相系统中 , 分离示踪剂溶 解于水 , 使得其在气相中的运移相对滞后于非分离示 踪剂 , 且滞后因子为土壤含水量与亨利常数的函数。 分离示踪剂可 以是任何在土壤固相基质上有最小 吸附作用及试验温度下具有适当亨利常数的有机或无 机化合物 , 但目前实验中多采用气相示踪剂而少用水 相示踪剂 , 气相示踪剂法能够更加快速地测定土壤含 水量 。 B ru ss ea u 等〔’‘] 用气相示踪剂测定了土壤含水 量和水气界面面积 ,测定的含水量为 0 . 14 。m , / c m3 , 比 称重法测定的含水量值 0 . 16 。m 3 /c 时 略小 , 表明气相 分离示踪剂法在准确测定土壤含水量方面具有很大潜 力 。 Nel so n 等〔’9 ]在一已知水分含量的均质沙土中进 行的分离示踪试验的土壤含水量测定值为 0 . 0 54 , 略 小于称重法测定的 0 . 063 。 Ki m 等〔40] 的研究表明 , 随 着土壤含水量的增加 , 水气界面面积呈指数递减 ;与称 重法相比 , 用分离示踪剂法估计的土壤含水量相对误 差小于 5 % 。 c arl so n 等〔“ 〕的研究显示 , 在低含水率 (6 1 期 张学礼等 :土壤含水量测定方法研究进展 一 7 % )时分离示踪剂法所测得的含水量精度较高 , 为 称重法的 98 % , 而在较高含水率 ( 巧% )时仅为称重法 的 7 7 % 。 从已有研究不难发现 , 分离示踪剂法测得的 结果往往低估了土壤水分含量 , 这是由于土壤的空间 异质性 、土壤水分的非均匀分布 、以及土壤中优势流等 影响因素的存在所致 。 分离示踪剂法能够测定从小尺度至区域尺度下的 土壤水分 , 而且测深不限 , 还能适应特殊需求的测定 。 分离示踪剂法能够测定田间尺度下的土壤水分区域分 布 , 还能确定土壤水分的垂直分布 。 但分离示踪剂法 用于区域土壤水分的测定时 , 必然增加示踪剂的用量 , 从而导致测试费用高昂 , 且分离示踪剂法在较理想的 条件 ( 如均质土壤 )下测得的水分含量结果精度较高 , 而要提高其在非均质土壤中的测定精度 , 还有待于进 一步深人研究 。 6 遥感法 ( R S ) 遥感法 ( R e m o t e S e n s in g )是一种非接触式 、大面 积 、多时相的土壤水分监测方法 。 土壤水分的遥感取 决于土壤表面发射或反射的电磁能的测定 , 而土壤水 分的电磁辐射强度的变化则取决于其电介特性或温 度 , 或者这两者的组合 。 遥感法中所涉及的波段很宽 , 从可见光 、近红外 、热红外到微波都有一定的研究 。 尤 其在热红外 、微波遥感监测土壤水分研究中 ,取得了可 喜的进展 。 微波遥感与大气条件无关并可获得高分辨 率图像 , 加之对地面有一定穿透能力 , 使得它成为土壤 水分遥测中最有前途的一种工具 。 微波遥感虽具有全 天时 、全天候 、多极化和一定的穿透特性等优点 , 但由 于影响土壤水分变化的因素较多 , 如土壤质地 、容重 、 表面粗糙度 、地表坡度和植被覆盖等也对雷达等微波 遥感监测土壤水分造成影响 , 因而遥感监测土壤含水 率仍是农业遥感中的一个难题 。 最有效的途径应该是 多种遥感方法并用 , 发挥各 自的优点 , 比如利用可见光 和近红外信息估算植被覆盖 , 用主动微波估算粗糙度 , 据此由被动微波资料研究土壤水分的综合遥感方法 。 遥感法目前只适合区域尺度下土壤表层水分状况 的动态实时调查 , 而不适合于 田间尺度下深层土壤水 分的监测 , 因而还有必要对其理论模型 、成像机制与极 化方式 、土壤水分 、地表粗糙度和植被覆盖等的关系进 行深人研究 。 7 结 语 测定土壤含水量的方法还有很多〔4z] , 且新的测定 手段也不断涌现〔43 一州 。 回顾现有研究可以发现 , 过去 国内外对土壤水分含量测定进行了大量研究 , 并取得 了显著进展 。 应该指出的是由于 田间土壤结构 、质地 和容重的变异性以及土壤分层等原因 , 使得任何一种 方法在测定含水量时 , 都存在一定的误差 。 造成这一 误差既有测定技术和仪器方面的原因 , 也有方法本身 的原因。 现有方法大都是从其它领域引进而来 , 往往 缺乏对土壤复杂 、多变性质的充分考虑 , 特别是土壤理 化性质的空间变异 。 当发现其存在问题时 , 大多不是 从物理机理上进行分析和解决 , 而是采用标定法来解 决 , 且大量的田间标定又相当困难 , 标定结果应用范围 也很狭窄 , 因而不可避免地会导致测定结果出现误差 。 随着人们对水分测试物理机理上认识的不断深人 , 必 然引起对测试手段的不断改进和完善 , 使得土壤水分 测量技术必将朝着准确 、快速 、安全 、原位 、连续 、非破 坏 、 自动化 、低成本 、宽量程 、少标定 、易操作方向发展 。 参考文献 : 〔l] 常冬梅 , 郭红霞 , 林东生 . 双能 , 射线穿透法测量土壤密度和水 含量 [ J ] . 核电子学与探测技术 , 19 9 8 , 1 8 (5 ) : 3 7 5 一 3 78 . [ 2 ] Wh ee l e r p A , M丽 s o n R G . 50 11 m o i s tu re m o n i t o ‘n g u s in g , mm a att o u at io n tec h n i明e s [ J ] . A m . Soc . o f A幼 e . E n g . , 19 84 , 6 5 : 2 9 1 一 2 9 8 . [ 3」 Fah ad A A . A e om p u ter e o n加ll e d du al 邵mm 。 scan n e r fo r m e~ m e n t Of 5 0 11 w at er e o n ten t an d b u lk d e n s ity an d 朋s es s m e n t o f i t。 fi 一“ p e rfo rm an e 。 [ J ] . ‘I n t . J . o f R a d iat ^ p p li . an d xn o tru m . , 19 8 9 , 4 0 ( 4 ) : 34 0 一 3 42 . 【4 ] 全九 , 王文焰 ,等. 田间非饱和土壤水分运动参数侧定〔J ] . 农业 工程学报 , 19 9 8 , 14 (2 ) : 14 9 一 1 53 . 【5 1 王文焰 , 张建丰 , 汪志荣 . , 透射法在土壤水动态研究中的精度 控制【A〕. 动力水文实验研究【M 1 . 王文焰主编 , 西安 :陕西科学 技术出版社 , 199 1 , 98 一 105 . [ 6〕 Pe ti ”vi 。 A M , S i e b ert J E , 凡 e k e P E . 50 11 b u lk d e n s ity a n 目ys i。 i n th卿 d im e n s i o n s by e om p u ted t o m o g旧 p址e ~ n in g [ J ] . 50 11 S e s . 黝c . Am . J . , 19 8 2 , 46 ( 3 ) :44 5 一 4 5 0 . [ 7 ) H‘。g 碑。找h J M , Ayl 二二 L A G . Th 。 u , 。f co m p u ter 一 , is te d t om o目旧p h y t o dete rm in e 叩ati al d i s曰b u t io n Of 50 11 wat e r 。o n t e n t [ J ] . A u s t . J . 50 11 R e s . , 19 8 3 , 2 1 (4 ) : 4 3 5 一 44 3 . [ 8 ] ^ n d ~ n S H , e an tze r C J , et al . Ra p id n o n d es tru e ti v e bu lk d e n s i ry an d 501 1 一 wa t e r e o n te n t d e t e rm in at ion b y t om o脚 p hy [ J ] . 50 11 S e i . 阮c . Am . J . , 1 9 88 , 5 2 ( l ) : 3 5 一 4 0 . [ 9 ] p h ogat v K , ^ yl m二 L ^ G , S e h u lle r n n . S i m u lt a n eo u s meas 眠m e n t o f th e s P a ti al d i s tri b u t io n Of 5 0 11 w at e r e o n t e n t a n d bu l k de n s i ty [ J ] . 50 11 s e i . 阮 . A m . J . , 19 9 1 , 5 5 (4 ) : 9 0 8 一 9 一5 . 【10〕 z e n g y , G an tze r C J , et 目. F花 c t al d im e n s io n an d lac u n 州 ry Of bu lk d e n s i ty d e te m in ed 杭 th x 一 二 y e om p u ted to m o尹 p hy [ J l . 50 11 sc i . Soc . Am . J . , 1 99 6 , 6 0 (6 ) : 17 18 一 17 24 . [川 B~ G O , S t o n e M L , et al . A e e u rac y of , mm a 二y 。o m p u t币词 t o m o目旧p h y in p o ro u s m ed ia [ J ] . Wat e r Re s o u r . R es . , 一9 9 3 , 2 9 ( 2 ) : 4 7 9 一 4 8 6 . 12 2 土 攘 通 报 36 卷 [ 2 9 ) Ž...J, ..J 0I内J凡」 rwe‘resJ [ 1 2〕 To p p G C , Davi s J L , A n n an A p . E lec 加 n l绍r l et ie d e t e rm in at io n of 50 11 wat e r e o n t e n t m easare m en ts i n e oax ial tran s m iss io n lin e , [ J ] . W a ter Re so u r. R es . , 19 8 0 , 16 9 ( 3 ) : 2 45 一 25 6 . [ 13 ] N o b州 o K , Mc ln n es K J , H e i lman J L . Meas u 二m e n t of 。0 51 wa t e r c o n t e n t , h e a t e 叩a e ity , an d th ~ 目 e o n d u e t ivi ty wi th 0 s i n gl e TD R 帅be [ J ] . So i1 Sc i . , 19 9 6 , 16 1 (一) : 22 一 2 5 . [ 14 ] 氏rs so n M , H耐y 5 . E st i m at i n g w a ter 。o n t e n t 阮m e le e州 e目 co n d u e t ivi ty m eas u 比m e n *s 诫 th sh川 t im e 一 d o m 苗n re n 即t o m e try 帅bes [ J ] . Soi l sc i . SOC . 人m . J . , 2 (X) 3 , 67 ( 2 ) : 4 7 8 一 4 82 . [ 1 5〕 n al t o n r N , Herk e玩th w N , e t al . 下m e 一 d o m ‘n 初ec t o m e try : S im u l t a n e o u s m e a n u r e m e n t of 5 01 1 w a t e r e on t e n t an d el ec 州c al e o n du e t ivi ty 认 th 0 s in gl e p , 比 [J } . S icen e e , 1984 , 2对 (肠52 ) : 9 59 一 990 . [ 1 6 ] H ilh o花 t M A . D iel ec 曰。 。h~ t e ri 时ion of , 11 . P h . D . D i暇们旧ti o n , D功 Ins t i tu t e of A幼cu ltu 司 an d En vi ro nm e n 回 E n gi n e eri n g ( IM AG 一 DLO ) , U n iv e rs ity o f w哪n in罗n , Th e N et h e rl a n d s , 19 9 8 . [ 17 ] Pet e rse n L W . H igh re sol u ti o n t im e d o耐 n 初e e t o m e 勺 : s e ns i t i“ty d e 邵n d e n e y o n p ro 比 des i, [ J ] . 50 11 Sc i . , 19 9 5 , 160 (3 ) : 14 9 . 〔18 」 周凌云 , 陈志雄 , 李卫民. TD R 法测定土壤含水量的标定研究 [ J ] . 土壤学报 , 2 (X) 3 , 40 ( 1 ) : 59 一 64 . [ 19 1 Ze g e li n s J ,矶 i t e l . Im p, ed fi el d p , bes for s o i l wa t e r 。。n ten t an d 日ec 厉 e al e o n d u e石vi ty m~ ~ e n t u s in g ti m e 一 d一n初 ec to m e try [ J ] . W a ter Re sour . R即 . , 19 8 9 , 2 5 ( 9 ) : 2 36 7 - 2 3 7 6 . 〔2 0 ] 龚元石 , 李子忠 . T DR 探针两种埋没方式下 土壤水分的测定及其 比较〔J] . 农业工程学报 , 19 9 7 , 13 ( 2 ) :24 2 - 244 . [2 1 ] H u i sman J A , Sp e rl C . e t 目. 50 11 wat e r e o n t e n t m e as u 二m e n t s at d iffe re n t sc al e s : ac e u rac y Of ti m e d om aj n 理fl eCt om e tTy an d g旧 u n d - 伴 n e 如t in g tad ar 〔J ] . J . H y面1. , 2 00 1 ,料s ( l ) : 4 5 一 5 8 . [ 2 2 ] Dan nows ki G , Y ~ e i u . E s ti m a t i o n Of w at er 。o n te n t an d p o ro s i ty u s in g e om b in 曰 . d ar an d g eoe 】ec tri e s [ J ] . E u r . J . E n vi o n · E n 护乡 G阳phy s . 199 9 , 4 ( 1 ) : 7 1 一 8 5 . [ 2 3 ] T om er M D , BOll J , et al . D e teC ti n g Ul u v ial lam el lae in 6 n e san d u s in g 目旧u n d 一伴 n e tra ti n g rud ar [ J ] . 50 11 Sc i . , 199 6 , 16 1 ( 2 ) : 12 1 ~ 1 29 . [24 ] Charl t o n M . Slnal l s cal e . 11 一 m o i s tu 二 v‘ab i l ity es ti m a ted u s i n g , un d Pe n咖血9 ra d ar . 公 t e nd ed ab s tl 妞c t【A〕. In : P IOC e汕n , of th e E igh t h I n t e rnat i o n al C o刊re茂n ce o n G、 n d 氏 n e tta ti n g Ra dar , C泊l d C o臼 t , A u s tr al l a , 2 (X) 0 , 2 3 一 2 6 May . [ 25 ] c han 叮 A , T anj s sov A , at 目. 501 1wat e r e o n t e n t d e term i n ati o n u s in g 。 d igi tal 目旧u n d 一 p e n e加t in g rad ar [ J 」. 50 11 S i e . Soc . Am . J . , 19 9 6 , 60 ( 5 ) : 13 18 一 1 32 6 . [ 2 6〕 W e i l er K W , St ee n h u is T S , e t al . Co m详In s o n of g ro u n d p e n e ti u 石n g 耐ar 朋d t im e 一 d om 越n 二fi ect om e tZy as so U w a t e r 。e nso 。[ J ] . 50 11 S ie . 阮 c . Am . J . , 199 8 , 62 ( 5 ) : 12 3 7 一 12 39 . 〔2 7〕 P SJ 爪i n e , ae dm an n , et 己 . M~ m e n t 。f 50 11 w a t er 。o n t e n t be low 。 wast ew at 贯 成 n e h 。 s in g 卿n d 一 讲n枷t i n g ra d ar [ J ] . w a te r Resou r . R朋 . , 2 0( X) , 3 6 ( 8 ) : 2 147 一 2 15 4 . [2 8 ] S t o血g e n H , Yazaman e i u , et al . ^ e cu racy o f 501 1 w a t e : 。o n te n t m easme m en ts u s i鸣 g旧u nd 哪 n e o . t i n g 几d az : e o m P颐so n of 脚u n d [ 32 ] [ 33 ] [ 34 」 [ 3 5 ] [ 3 6 ] [ 3 7 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [4 1 ] [4 2 ] [ 4 3 ] [44 ] p e n e 加t in g ra dar a n d lys im e te r d a ta [ J ] . J . H y‘1 . , 20 02 , 2阶 : 2 0 1 一 2 06 . H u i s m an J A , S讲rl C , et al . 5 0 11 w a t e r e o n t e n t m哪u 民m e n ts a t d峨花nt s e al es : a e e u rac y Of t im e d o m面 n 比月ec to m e try 助d 脚 u n d - p e n e tra t in g rad ar [ J ] . J . H y d ro l一2 00 1 , 24 5川 : 4 8 一 5 8 . 潘玉玲 , 万 乐 ,等 . 核磁共振找水方法现状和发展趋势 t J〕. 地 质科技情报 , 2 1拟〕, 19 ( 一) : 10 5 一 10 5 . Pe l L , KOP i n , K , B roc ke n H . D e t e rm i n at i o n Of m o i s t u 花 p功右les in p~ 5 bu i ld i n g mat e ri al s by NMR [ J ] . M a , l e t i e R. n an e e I m哈 n g , 19 9 6 , 14 ( 7 一 8 ) : 9 3 1 一 9 3 2 . S而th M W , Ti e e A R . M e as 眠m e n t o f th e u 吐比ze n w a t e r co n t e n t of 5 0 1坛: A e o m p面so n o f NMR an d T DR m e thod s , P几陀 Of ICOP , 1 9 88 . Am in M H G , Ch o rl e y R J , Ri e hald s K S , e t al . S p ati al a n d t e m p o lal m a p P i n g o f w at er in 501 1 b y m a gn at ie 哪o n an e e im昭I n g [ J ] . H y如1. 巧佣 e s s . 19 9 3 , 7 :刀 9 一 2 5 6 . H al l L D , ^ m in M H G , San da M , e t al . MR p哪 e认i e s of w at e r i n s a tu ra ted 5 0 115 an d re s u lti n g 105 5 Of MRI 5 1, al in w at e r e o n te n t d e tec t i o n 。t 2 t e s l a [ J ] . C 七团erm a , 1 99 7 , 8 0 : 4 1 2 一科8 . Vo加b ov a J , San d a M , C ys l的v a M , e t al . Th e 民lat io n sh iP s be 卜肖e e n MR pazam e t阴 a n d th e e onte n t Of w at er i n p a e k e d s arn P les Of two 50 11 5 [ J ] . G以记e rm a , 2以x ) , 95 : 2 67 一 2 8 2 . 儿 n e h es h P , Sam o ile n ko A A , e t al . Stra y fi e l d n u e le ar m a g n et ie 花so n an e e Of 5 0 11 w at e r : D e v e l叩m e n t o f a n ew , l山吧e P功be an d p旧 im i n叼 ~ l ts [ J ] . J . E n v io n . Qu sl . , 2 00 2 , 3 1 :49 4 一 4 99 . D e eds N E , M e k in n e y D C , P o p e G A , W h i il 即 G A · D ifi u帅m et h an e as Part i ti o ni n g 。习c er to est i m at e v ad o s e w a t e r s atu 心io n s {J〕. En v i ro n . E n g . , 1 999 , 12 5 (7 ) : 6 3 0 一 63 3 . B ru s seau M L , P O PO vi eova J , Si lv a . C hara e t e ri 幻n g gas 一 Wat e r in t e rfa e ial a n d b u lk 一 wate r p aZt i ti o n i ng for t ra ll s即rt of gas 一 Ph as e e o n ta m i n an t , in u nsa tu rat ed 即 . u : m ed i a [ J ] . E n v iro n . S e i . Tec h n ol . , 19卯 , 3 1 : 164 5 一 164 9 . N e ls o n N T , Bru s se au M L , Carl s o n T D . A 脚 一 P h as e p aZt i t io n in g 。丑C e r m e th记 for th e in s i tu m , u 二m e n t Of 5 0 11 一 w at e r e o n te n t [J ] . W a t e r R朋 o u r . Re s . , 1 99 9 , 3 5 ( 12 ) : 3 699 一 3 7 0’7 · 裕m H , R a o P S C , A n n ab le M D , G as eou s tl . c e r tec h n i明e fo r e s t im at i n g ‘r 一 、。i o r i n t e而c ial ~ an d in te d滋c e m o bi lity [ J ] . 50 11 Sc i . 黝c . Am . J二 19 99 , 6 3 ( 6 ) : 15 5 4 一 15 60 . C arl so n T D , Co s tan za 一 RO b in so n M S , K e ller J , e t al . In term edi at e 一 s cal e te sts Of t he gas 一 P hase P毗i ti o n in g tra cer m e th记 fOr , as u ri n g 5 0 11一 wa te r e o n to t[ J ] · 50 11 S e i · 掀 · A少· J · , 2003 , 6 7 (2 ) : 4 8 3 一 4 8 6 . C al b o A G . A 哪 id m e th闭 for m eas 硕 n g 50 11 w at er e o n t e n t in th e fi e ld 诫 th 。 ~ m et e r [ J ] . Sc i e n t i a Agh e ol a , 2 00 2 , 5 9 ( 4 ) : 8 11 - 8 14 , B‘e n J J , o berb au e r F 5 . A n i n e xIJ e n s iv e , 即 rt ab le m e t e r fo r m e asu 6 n g 50 11 m o i s tu 二[ J ] . 5 0 11 Se i , s o e . A m . J . , 20 0 1 , 65 ( 3 ) : 10 8 1 一 10 8 3 . ’裘正军 , 何 勇 , 等 . 基于 GPs 定位的土壤水分快速测量仪的研 制[ J ] . 浙江大学学报 , 20 03 , 2 9 (2 ) : 13 5 一 13 8 · 1 期 张学礼等 : 土壤含水童测定方法研究进展 12 3 M e th o d s fo r M e a s u r ln g 5 0 11 W a te r C o n t e n t : A Re vi e w ZH A N G X u e 一 11 , H U Zh e n 一 q i , CH U Sh i 一 11 R~ 戚 Ins 谊以e of La nd R e e白二君白n & 及以明比以 Res to ra 枷 , 以 ina 口rn i‘e几ity of 材in ing a nd Te eh no lo盯 , Be 访咭 1000 83 , ch ina A bs tr a c t : : In th i s p a p e r , th e n a ti o n al an d in t e rn a ti o n al d e v e l o p m e n ts , a s w e ll a s th e th e o ri e s an d m e th o d s fo r m e a s u ri n g 5 0 11 w a t e r e o n t e n t s in e e 1 9 8 0 5 are s u rnm a ri z e d s i n e e . Th e a d v a n ta g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f al l th e m e th o d s m e n t io n e d in th e P a P e r a r e e o m P a re d w i th e a e h o th e r . So m e n e w P o w e rfu l t e e h n iq u e s i n a n o n d e s tru e ti v e w ay to m e a s u re 5 0 11 w a t e r e o n te n t are d e s e ri b e d . In a d d i ti o n , th e m a in q u e s t i o n s in t h i s fi e ld are P ro P o s e d . Th e te e h n iqU e s an d m e th o d s fo r m e a s u ri n g 50 11 w a te r e o n t e n t w i l l b e d e v e l o P e d in a h igh 一 p re e i s io n , l o w 一 e o s t , n o n d e s加 e ti v e an d a u to m a ti e w a y . K e y wo r ds : 5 0 11 w a t e r e o n t e n t ; M e a s u re m e n t