基质文献综述

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1、基质湿度、EC在线监测技术研宄综述陈书hH摘要：介绍了一些传统和新型的国内外土壤水分、电导率（EC）监测技术，阐述了各自的工作原理、主要特点及应用特性，并分析和总结。在此棊础上探讨这些技术在有机基质湿度、EC自动监测的可行性，从而拓宽该些技术的应用领域,为设施农业特别是基质栽培过程中水分，营养液灌溉控制提供依据。关键词：土壤水分；电导率（EC）;基质栽培引言：土壤的湿度也即土壤中的含水量是最重要和最常用的土壤信息，它是科学地控制调节土壤水分状况进行节水灌溉、实现科学用水和灌溉自动化的基础。土壤电导率（EC）伍含了土壤

2、养分与理化特性的丰富信息，能不同程度地反映土壤中的盐分、水分、有机质含量、土壤质地结构和孔隙率等参数的大小。因此冇效获取土壤湿度和电导率（EC）,对于植物栽培过程屮合理的灌溉，施肥具有重要的意义［1］。无土栽培所用的基质同样需要有适合作物生长的pH、含水量、电导率（EC）、盐分值。由于基质的理化特性与土壤差别较大，目前对于基质的测量的研究和相关仪器很少。相比较对土壤这些方面的测量方法和仪器设备研制都比较成熟。1.土壤水分监测技术11烘干法&干法也即土钻法，这是目前国际上的标准方法。烘干称重法测量的是土壤重量含水量，冇

3、恒温烘箱烘干法、红外线烘干法、酒精燃烧法等。烘干法的优点是对设备要求不严，就样品本身而言结果可靠。但它的缺点也是明显的，烘干法费时，费力，综合费用并不低；取样会破坏土壤，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，在很多情况下不可能长期定点监测；受土壤空间变异性影响也比较大；如果测量目的是用于灌溉，还必须知道土壤各层次的容重。1.2电测法（电阻法和电容法）电测法分为电阻法和电容法两类。水印块和石膏块均属电阻法，是基于感湿元件的电阻值与其含水量具有一定关系而间接获得土壤湿度的，可实现定点测定。由于感湿元件在同

4、土壤进行水分交换时，也常具有溶质交换，特別是埋设时间较长以后，元件常冇溶质积累，从而影响到水分测定的精度［2］。其测定结果常常受到土壤类型、盐分浓度及环境温度的影响。此外由于感湿元件具有一定的滞后性，往往不能及时反映土壤水分现状。电容法测定土壤湿度是根据土壤介电常数随土壤湿度变化的原理进行的，它同电附法相比，受土壤盐分影响较小［3］。时域反射法TDR:介电常数不同，沿波导棒的电磁波传播时间不同，通过测定土壤中高频电磁脉冲沿波导棒的传播吋间后再计算出传播速度，就可以确定出土壤容积含水量。TDR是一个类似于雷达系统的系统

5、，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关，并且可在结冰下测定土壤水分［41。时域反射仪法测定土壤水分，具有较高的精度，受土壤质地影响小、无辐射等特点。但是时域反射法最大的缺点是，电路复杂，价格昂贵。频域反射法FDR:FDR是根据探测器发出的电磁波在不同介电常数物质中的频率变化，计算出被测物的含水量。其特点是频域反射仪具有儿何形状设计和工作频率的选择自由度大的特点，可在低频工作，测定土壤细颗粒朿缚的水。但是频域反射仪法受土壤质地影响复杂，安装过程重要，传感器体积大。1.3张力计法检测土壤水分张力的张力计乂

6、称负压计，是以测量土壤水分张力(负压)来显示土壤水分状况的。据多年作物灌溉理论研究表明，用土壤水吸力作为作物灌溉指标是比较合理的。但张力计法只能测定土壤的基质势，且只冇知道土壤水分特征曲线才能计算出土壤含水量。其结构简单，易于制造，易于操作，使用较为广泛。但受环境温度影响，仪器稳定性较差。同时由于负压计具有滞后性，往往不能及时反映土壤水分状况。对于过于干燥的土壤，由于其多孔柱状结构存在垂直裂隙和易透水性问题，在灌溉间隔内土壤干燥过程中滞后性尤为显著［21。1.4射线法屮子散射^:屮子法适合测定野外土壤水分。它根据氢在

7、急剧减低快屮子的速度并把它们散射开的原则来测量水分，对有机质土壤有相当的限制，而且不适宜测定Ocm-15cm的土壤水分含。Y射线法：与中子仪类似，Y射线透射法利用放射源137CS放射山Y线，用探头接受丫射线透过土体后的能量，与土壤水分含量换算得到。X射线：X射线的原理是射线直接穿过土体吋能量会衰减，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。中子散射法、X射线和Y射线方法测定土壤水分具有测量快速等特点，但其价格昂贵，不适合在基层土壤含水量快速测定中应用，同时辐射会造成土壤水分环境的辐射污染

8、、危害测量人员的健康，操作者必须经过培训并持有许可证［5］。2.土壤电导率(EC)监测技术2.1实验室测量法——溶液配比法实验室测量首先要制备土壤浸提液，然后利用电极法测量土壤浸提液的电导率，利用土壤浸提液的测量值表征土壤电导率的变化。这种传统的实验室方法作为标准测量方法具冇较高的精度，也是评价土壤电导率高低的基准，但测量过程繁琐，且耗费较长时