基于双线性理论的黏质土介电谱与含水量频域测量研究*

赵钟声，许景辉，2，3†，王一琛，王 雷，邵明烨

（1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100；2. 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌 712100；3. 西北农林科技大学中国旱区节水研究院，陕西杨凌 712100；4. 西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌 712100）

土壤水分准确测量一直是农田灌溉等领域的研究重点，当前土壤含水量测量方法主要有：烘干法、射线法、张力计法、电学法、介电法、遥感法、中子法、核磁共振法等[1-4]，其中烘干法最为经典，准确性最高，但也存在破坏土壤结构、不能原位测量、自动化程度低等缺点[5-6]。介电法与其他方法相比，其测量精度高，自动化程度较好，对提高农田信息感知技术具有重要意义。当前介电法测量土壤含水量介电测量模型主要有，Topp通过分析大量实验数据提出的经典Topp模型[7]；基于原始Topp模型对土壤物理机制缺陷研究，Roth提出修正后的Roth模型[8]；Herkelrath等[9]基于土壤体积含水量在12%～21%范围内含水量与介电常数平方根呈线性相关性关系，提出土壤介电常数的平方根与含水量通用公式；Malicki等[10]考虑土壤种类对介电常数影响，对Herkelrath提出的通用公式进行修正并添加了土壤容重影响因子。在国内，朱安宁等[11]在Herkelrath提出的通用公式基础上，针对四种典型土壤确定了模型参数；巨兆强[12]改进了土壤含水量与介电常数平方根的模型关系式。研究发现，土壤中黏粒含量较多时，黏粒吸附性加强，会引起不同程度的吸附水变化，对土壤含水量介电常数测量有显著影响[13-15]。……