時域反射法

TDR( Time Domain Reflectomet ry) 法是利用電磁波在不同介質中的傳播速度的差異來測定土壤含水率。TDR 理論模型早在1939 年就已建立,最初用於電信業查找電纜斷點。用於土壤含水量的監測,是由加拿大科學家Topp 等人[1 ] 於1980 年首次提出,並於1985 年用於農田水分測定。但任何種類的TDR 都不能直接測得土壤水分含量,都是通過測定土壤的介電常數來計算土壤水分含量。測定結果會受到土壤質地、密度、温度等環境條件的影響。

介質的介電常數ε可用以下公式計算:

ε = { ( L a / V p ) / L} 2

式中:V p 為相對於真空中電磁波傳播速度的相對速度, L 為電纜長度, L a 為電纜測試器上所表示的表面電纜長度。V p 值在一般使用的聚乙烯同軸電纜的情況下取0. 66 ,但在進行土壤水分測定時,為了最大限度地利用反射波型測試儀(cable test ) 的分界能,通常將轉換開關設置在0. 99 。

由於土壤介電常數ε與體積含水率θ (m3 / m3 )之間不受土壤和探針電極的接觸狀態、温度、溶質的

存在、溶重、土壤結構、土性及磁滯現象等的影響,始終存在如下關係式( Topp et al . , 1980) :

θ = - 5. 3 ×10- 2 + 2. 92 ×10- 2ε-5. 5 ×10- 4ε2 + 4. 3 ×10- 6ε