電阻率法求取土壤水分特征曲線研究.pdf

1、利用土壤水分特征曲線(SoilWaterRetentionCurve,SWRC)可以方便地獲得非飽和導水率、土壤水分狀況、永久萎焉點等一系列重要的土壤物理參數(shù),還可以為化學物質和水分在土壤中的運移行為提供預測。土壤水分特征曲線受多種環(huán)境和土壤因素的影響。對其直接進行測定耗時、費力、花費高。對其間接估計,需要大量的數(shù)據(jù)資料,并且在準確性和精度方面有一定的局限性。由于土壤在水平方向和垂直方向上的空間變異性,在區(qū)域尺度上對土壤水分特征曲線進行

2、準確預測相當困難。因此,對土壤水分特征曲線在區(qū)域尺度空間和時間上的進行較為準確的測定,將為監(jiān)測和管理化學物質和水分在非飽和土壤中空間和時間上的運移行為帶來重要的意義和影響,同時對田間水分的管理也具有重要的意義。
　　 本研究以取自青島市即墨市藍村鎮(zhèn)王家屋子村后田間土樣為研究對象,通過自制的室內土壤電阻率測量裝置,測定了土壤的電阻率及其對應的含水量;利用.Ku非飽和導水率測量系統(tǒng)測定了土壤水分特征曲線。通過以土壤飽和時的電阻率與實

3、測土壤電阻率的比值為參量,排除了孔隙水電阻率、孔隙大小和排列、固體顆粒組成等土壤性質對電阻率和含水量關系的影響,簡化了常規(guī)考慮孔隙水電阻率的研究方法,更有利于電阻率法的研究和應用。
　　 首先,對所測數(shù)據(jù),利用lstOpt軟件,采用麥夸特法和通用全局優(yōu)化法結合的算法來擬合分析,得到了電阻率-含水量模型的參數(shù)和土壤水分特征曲線Gardner模型的參數(shù)。然后通過含水量這一中間量來建立土壤電阻率和基質吸力之間的定量關系,并且提出了相應

4、的土壤電阻率-基質吸力模型,為土壤基質吸力的預測提供了新的方法。其次利用土壤電阻率-基質吸力模型,結合電阻率-含水量模型,來探討電阻率法預測土壤水分特征曲線的方法。利用電阻率法得到的土壤水分特征曲線,與實測的土壤水分特征曲線進行對比,發(fā)現(xiàn)幾乎完全吻合。通過使用電阻率法,使土壤水分特征曲線在區(qū)域尺度,空間和時間上的預測成為了可能,同時也拓展了電阻率法在土壤學中的應用。主要研究結果如下:
　　 (1)得到了壤土和粘土的水分特征曲線,

5、為獲得非飽和導水率、土壤水分狀況、永久萎焉點等一系列重要的土壤物理參數(shù)提供依據(jù)。使用Ku非飽和導水率測量系統(tǒng),對所取原狀土樣進行土壤基質勢和含水量的測定,通過lstOpt軟件對所測數(shù)據(jù)進行Gardner模型參數(shù)的擬合分析,得到了壤土和粘土兩種類型土壤的水分特征曲線,為預測土壤溶質運移行為及管理田間水分提供依據(jù)。
　　 (2)獲得了壤土的電阻率.含水量模型中的參數(shù)n值和土壤飽和電阻率Ps值,為電阻率法的應用研究提供參考。并且證明了

6、該電阻率-含水量模型不適用于粘土類型的土壤,粘土顆粒表面的導電性對土壤的導電性是不可忽略的。在土壤電阻率的測量方法中,四極法測量的效果遠遠好于二極法測量。本研究設計出的實驗室內土壤電阻率四極法測量簡易裝置,使實驗室內土壤電阻率研究更加方便、快捷。
　　 (3)建立了土壤電阻率-基質吸力模型,為在土壤學、水文地質學和工程地質學中預測土壤基質吸力提供了一種新的方式。通過電阻率法預測土壤基質吸力,能夠在區(qū)域尺度范圍內,通過一次性布設電