農(nóng)業(yè)儀器網(wǎng)

土壤水分儀中子法和烘干法測(cè)量差異實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論

來源:  類別:技術(shù)文章  更新時(shí)間:2012-09-12  閱讀

         中子法測(cè)量土壤含水量具有測(cè)量不用取樣、測(cè)速快、精確度高、測(cè)深不限的優(yōu)點(diǎn),在非飽和水的測(cè)量及動(dòng)態(tài)觀測(cè)方面,有著獨(dú)特的作用。烘干法是最基本最常用測(cè)量方法,也是其它測(cè)量方法的參照標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)分析比較了兩種測(cè)量方法的精度,其結(jié)論對(duì)中子土壤水分儀使用者有一定的參考作用。
土壤水分儀誤差實(shí)驗(yàn)儀器與方法
1.1儀器參數(shù)
       儀器采用江蘇農(nóng)科院原子能所研制生產(chǎn)的I,520型智能中子土壤水份儀,源的中子發(fā)射率為6.6×104中子/秒,水中標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)為950脈沖/秒,標(biāo)定采用多項(xiàng)式回歸方程,在標(biāo)準(zhǔn)土桶內(nèi)的測(cè)量精確度優(yōu)于1%(容積含水量)。
1.2 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)
        實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)遠(yuǎn)在江蘇農(nóng)科院原子能所西院的大田中,面積400㎡,黃壤土,1米以內(nèi)土壤質(zhì)地基本相同,平均干容重1.389/m³。
1.3 測(cè)量方法
        測(cè)量前先利用防護(hù)容器做一次標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù),作為測(cè)量的基準(zhǔn),然后將儀器置一導(dǎo)管上,把探頭放至欲測(cè)深度進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量時(shí)間一般為30秒至1分鐘,在田的四角相隔10米處埋四根1.1米的薄壁不銹鋼導(dǎo)管,作為中子法泓量的四個(gè)測(cè)量點(diǎn),烘干法在實(shí)驗(yàn)地四角和中間每取5個(gè)土樣,中子法測(cè)量與烘干法取樣在同一測(cè)層,深度誤差控制在1厘米以內(nèi),測(cè)層在地表以下30cm至lm處選取。
土壤水分儀測(cè)量結(jié)果誤差實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 兩種測(cè)量方法的誤差分析與比較
       土壤含水量在空間分布上是一隨機(jī)變量,假定土壤含水量在水平面上是按正態(tài)分布的,測(cè)量的目的通過抽取若干個(gè)樣本估計(jì)整塊或整片田的總體含水量值,由于中子法和烘干法的測(cè)量機(jī)理不同,估計(jì)結(jié)果的精度也不同,我們將四根導(dǎo)管測(cè)量作為中子法測(cè)量對(duì)總體估計(jì)樣本,每次取的5個(gè)土樣。作為烘干法對(duì)總體的估計(jì)樣本,比較兩種結(jié)果的誤差,其結(jié)果見表1及表2。中子測(cè)量的平均樣本標(biāo)準(zhǔn)差為0.66,烘干法為1.60。兩者相差較大,我們認(rèn)為這主要是由于樣本容量的影響,烘干法每次只能取出體積不足120cm³的土樣,而中子法所測(cè)量的是一個(gè)半徑約為15cm,體積為1.4x 104cm³球體內(nèi)土壤的加權(quán)平均值,其樣本容量要大得多,由于樣本容量和誤差成反比,它的樣本標(biāo)準(zhǔn)差必然要小。

土壤水分儀田間測(cè)量數(shù)據(jù)表

      根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理,該實(shí)驗(yàn)田的水分真值應(yīng)在在(X±入√S2/n)范圍內(nèi)。其中x為樣本均值,n為樣本數(shù),S為樣本標(biāo)準(zhǔn)差,入為t分布的臨界值。由公式可知,樣本標(biāo)準(zhǔn)差越小,則真值散布的范圍越小,測(cè)量結(jié)果的精密度也就越高,因此在樣本數(shù)量基本相同的條件下,中子法測(cè)量的精密度比烘干法要高一倍以上,由于測(cè)量的準(zhǔn)確度主要依賴于標(biāo)定,這里不做討論。
2.2重復(fù)性實(shí)驗(yàn)及結(jié)果重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的目的是觀察測(cè)量再現(xiàn)性精度,本實(shí)驗(yàn)的中子法選擇了4個(gè)不同的測(cè)層,每次重新開機(jī)按測(cè)量程序復(fù)3次,烘干法則在相應(yīng)的測(cè)層取土,比較兩種測(cè)量的誤差,結(jié)果見表3,表4:

土壤水分儀測(cè)量結(jié)果差異

        由重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看,中子法測(cè)量的樣本標(biāo)準(zhǔn)差要小得多,這主要是它不用取樣,土壤狀況及測(cè)量位置可以完全再現(xiàn),測(cè)量的誤差主要來源于放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)漲落,而它可以通過延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間來減小,而烘干法測(cè)量誤差測(cè)很大,這主要是每次取土的位置是不能重復(fù)的,因此要考慮土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地。取樣深度帶來的誤差,土?xí)r的上層的土粒會(huì)落在土樣上,以及烘干法要經(jīng)歷稱盒重、濕土重、烘干、稱干土重、計(jì)算等一系列過程,又要引入一些誤差甚至人為粗差,誤差來源多而復(fù)雜,并且難以消除,從本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看,中子法測(cè)量的樣本標(biāo)準(zhǔn)差要比烘干法小2倍以上,因此中子法測(cè)量的重復(fù)性比烘干法要好許多,所以用中子法進(jìn)行相對(duì)測(cè)量或用于觀察土壤水分動(dòng)態(tài)變化方面更有優(yōu)越性。
土壤水分儀測(cè)量結(jié)果誤差實(shí)驗(yàn)結(jié)論
3.1 由于土壤含水量空間分布的變異性,無論用哪一種方法測(cè)量,都只能在一定的精度水平上進(jìn)行,從對(duì)整塊田某層含水量真值估計(jì)的角度看,如測(cè)量點(diǎn)數(shù)量基本相當(dāng),中子法的測(cè)量精度要高于烘干法1倍以上,盡管烘干法可以采用高精度天平將水分值測(cè)得很準(zhǔn),但這對(duì)總體估計(jì)的益處不大,所以在選擇測(cè)量方法時(shí),應(yīng)注重方便、快速,能在多點(diǎn)獲取測(cè)量數(shù)據(jù),以利于較準(zhǔn)確地對(duì)土壤水分進(jìn)行估計(jì)。
3.2 中子法在相對(duì)測(cè)量或觀察水分動(dòng)態(tài)變化方面有其獨(dú)到之處,由于不用取樣,它可以測(cè)出某一點(diǎn)水分的很小的變化值,又由于中子慢化過程受鹽分,溫度等因素影響較小,能長(zhǎng)年穩(wěn)定地工作,適宜作長(zhǎng)達(dá)十年以上的超長(zhǎng)期定點(diǎn)觀測(cè)與資料的積累。
3.3 中子測(cè)量方便快速,特別是深度超過1.5m以上的土層或在嚴(yán)寒帶凍土層測(cè)量對(duì)具有其他測(cè)量方法不可替代的優(yōu)越性。

相關(guān)儀器:土壤水分溫度速測(cè)儀    快速土壤水分溫度測(cè)定儀   土壤溫濕度記錄儀

  • 中國(guó)農(nóng)業(yè)儀器網(wǎng)】聲明部分文章轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),且不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)?jiān)?0日內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系。
top
推薦儀器
智能人工氣候箱 TP-R系列
型號(hào):TP-R系列
智能蟲情測(cè)報(bào)燈 TPCB-II-C7.0 plus/TPCB-III-C7.0 plus
型號(hào):TPCB-II-C7.0 plus/TPCB-III-C7.0 plus

©2024 http://m.askacustomsbroker.com 版權(quán)所有:浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司

地址:杭州市拱墅區(qū)祥園路88號(hào)中國(guó)(杭州)智慧信息產(chǎn)業(yè)園I座11-13樓

聯(lián)系電話:0571-86056609 0571-86059660 0571-88971438

售后服務(wù)專線:400-672-1817

浙ICP備09083614號(hào)

免費(fèi)咨詢

  • 在線詢價(jià): QQ
  • 南:13388425012
  • 微信客服
  • 北:19032001373
  • 微信客服