宇宙射线中子法土壤水分监测在不同生态系统雨季的适用性

宇宙射线中子法是目前测量中尺度土壤水分的一种新兴方法,通过监测近地表附近中子的数量来监测土壤含水率,理论探测深度12~76 cm。为了评估宇宙射线中子法土壤水分监测在草地、农田和林地3种不同生态系统测量深度适用性和对降水的敏感性。本研究分析了中国气象局自动土壤水分站观测数据和遥感土壤水分监测数据与宇宙射线中子法土壤水分监测数据差异性和相关性。结果显示,宇宙射线中子法土壤水分监测草地0~20 cm效果最优,农田和林地0~30 cm最优;在农田和林地生态系统土壤水分监测结果与自动土壤水分站点差异较小,优于遥感监测;但对于草地生态系统,宇宙射线中子法土壤水分监测结果与遥感监测结果差异比单点自动土壤水分站点监测更小,可能与草地土壤的强异质性有关。宇宙射线中子法土壤水分监测在草地、农田和林地生态系统均可以敏感的响应降水事件,较点尺度自动土壤水分站更易捕捉到区域水分的波动性变化。

TDR法、中子法、重量法测定土壤含水量的比较研究

对用TDR法、中子法和重量法测得的土壤水含量观测值的比较结果表明 ,随着土壤深度和测量时间的变化 ,中子法的平均测定误差为 3.76 % ,TDR法为 3.5 9%。并且这 2种方法的土壤水含量观测值的时空变化和重量法具有相同的趋势。因此 。

中子仪测量农田土壤水分精度的比较研究

采用国产IAG-Ⅱ型和美国产503DR型2种中子仪进行农田土壤水分精度测量对比试验研究结果表明,与土钻法比较,IAG-Ⅱ型中子仪的平均精度略高于503DR型中子仪;14℃和25℃温度下IAG-Ⅱ型中子仪稳定性优于503DR型中子仪,而52℃温度下则反之,且503DR型中子仪性能受温度的影响小于IAG-Ⅱ型中子仪,表明2种仪器均可用于科研和业务。对503DR型中子仪1991年和2002年建立的标定方程进行统计检验分析比较表明,2条标定方程的剩余标准离差(s)无显著差异,截距(a)和斜率(b)差异显著,表明这2条标定方程不能合并。

中子仪土壤墒情监测方法研究

本文就中子仪的计数误差、合理测量次数、探测半径、率定曲线等进行了探讨。探测半径约为 30 cm,当探测深度大于探测半径时 ,率定方程为直线 ,探测深度小于探测半径时 。

中子仪的标定及其在坡地土壤水分测量中的应用

介绍了野外标定中子仪的方法,并比较分析了中子仪测定结果与土钻烘干法所得结果的差异。结果表明:采用分层标定的方法能够取得很好的效果,坡地土壤可以分10cm、20～30cm、40cm三个层次进行标定;由于坡地土壤物理性质的空间变异性和微地貌的差异性,中子仪法测定结果与土钻烘干法测定结果具有一定的差异;在研究降雨入渗及土壤水分再分布规律时,最好选择其它表层测量精度较高的水分测定装置。

时域反射仪与中子仪测定土壤含水量标定试验研究

探讨了时域反射仪和中子仪测定土壤含水量的原理,并在禹城试验站对各自适宜的标定方法进行了试验。标定试验结果表明:时域反射仪和中子仪都应该用桶内标定法;时域反射仪可以不分层标定,而中子仪可以分三段标定。

中子水分仪在棉田土壤上的标定研究

通过对中子水分仪在棉田土壤中的标定研究 ,提出了用系统聚类法选择中子水分仪标定管点的方法 ;得到土壤不同深度层次的 3条标定直线 :0 cm～ 2 5 cm土层标定直线的截距和斜率是 1.81× 10 - 2 cm3/ cm3,2 3.4 1×10 - 2 cm3/ cm3;30 cm～ 80 cm土层标定直线的截距和斜率是 - 2 .77× 10 - 2 cm3/ cm3,2 6 .2 5× 10 - 2 cm3/ cm3;90 cm～110 cm土层标定直线的截距和斜率是 - 6 .6 2× 10 - 2 cm3/ cm3,2 8.6 0× 10 - 2 cm3/ cm3。

中子仪测定苜蓿田土壤含水量的标定研究

通过一次安装,免灌水,点聚图资料筛选和对容积含水率三点平滑的一套标定方法,应用中子仪对苜蓿田土壤含水量的标定进行了研究,得到了土壤不同深度的三条标定直线:20～60 cm土层标定直线为y=82.772x-3.007(R2=0.9353,R=0.9671);60～120 cm土层标定直线为y=77.822x+0.1032(R2=0.8283,R=0.9101);120～200 cm土层标定直线为y=83.327x-2.2304(R2=0.8871,R=0.9419)。中子仪法相对于土钻法所得含水量的平均相对误差为0.81%,说明所得标定方程精度较高,完全可以用中子仪法代替土钻法测定土壤含水量。

田间测定沙地水分运动参数初步研究

采用田间垂直入渗试验法测定了沙地水分运动参数，并得到经验拟合曲线。沙土水分特征曲线表明，当体积含水率θ＞５％时，吸力Ｓ随θ增加而缓慢下降，而θ＜５％时，Ｓ随θ的减小而趋于急剧上升。非饱和导水率Ｋ～θ关系表明，当θ＞１５％时，导水率Ｋ值急剧上升，而θ＜１５％时，导水率Ｋ变化缓慢．

中子仪测定气候观测场和农田土壤水分的试验研究

用中子仪对气候观测场与农田的土壤水分动态变化进行观测,对比发现两者存在明显差异;在河北霸州、黄骅和深州的三个气候观测场建立了IAG型中子仪的标定方程,通过与土钻法比较,30cm以下土层霸州站采用一个标定方程、黄骅站则采用两个标定方程效果较好,深州站的标定结果不理想;在中国气象局固城土壤水分试验小区建立了5 0 3DR型中子仪标定方程,通过与土钻法比较发现它适用于30cm以下土层。

积水入渗条件下土壤水分动态变化的野外观测与分析——以内蒙古敖包小流域为例

结合野外积水入渗试验，利用时域反射仪和中子仪进行了积水入渗条件下土壤水分动态变化的观测，并把时域反射仪和中子仪测定的土壤含水率与烘干法进行了对比；

应用中子仪开展旱地农田土壤水分研究

应用中子仪对内蒙古后山地区栗钙土水分周年动态的监测表明，这个地区的旱地农田土壤存在春季大量失墒期、雨季蓄墒期、秋季缓慢失墒期和冬季相对稳定期等四个阶段。在此还应用中子仪调查了坡地改梯田后等高田面的上部与下部的土壤水分差异及垂直分布，发现打破犁底层和钙积层的障碍是提高深层土壤水分利用率和作物生产潜力的关键。

天津滨海地区洋白蜡与金银木灌溉制度研究

为解决天津滨海地区园林树木耗水量大的问题,该研究以该地区常见的园林树木为材料进行了灌溉制度方面的研究.该实验是把水分作为单因子的完全随机区组设计,以中子水分仪作为土壤水分测量工具,研究了5—10月洋白蜡和金银木在天津滨海地区特殊土壤条件下的土壤水分动态及其植物形态指标,并制定了相应的灌溉制度,包括灌水饱和点、灌水补偿点、计划湿润深度、灌水定额、灌溉周期和灌溉定额,其中洋白蜡灌溉定额525mm、灌溉次数7次;金银木灌溉定额350mm、灌溉次数10次.

用中子仪测定土壤含水率时的标定问题研究

以均质沙壤土和由沙壤土与沙土组成的层状土为材料,在室内对中子水分探测仪进行了土壤水分标定试验。供试土壤装填在直径57 cm、高90 cm的塑料桶内,其中层状土的分层次序为沙壤土、沙土、沙壤土,每层厚度30 cm。试验中同时观测中子计数和土壤质量含水率;利用统计学方法分析中子计数与土壤含水率之间的相关关系。试验结果表明:中子计数与土壤含水率之间的标定关系存在有效适用范围,即当土壤含水率低于某一个值时,中子仪的标定关系与大于该值时的标定关系完全不同;中子仪在均质土壤中的标定关系可用线性关系表示,而且用整体标定的线性关系代替分层标定的线性关系仍然可以得到满意的精度;但是,中子仪在层状土壤中的标定关系表现出明显的非线性特点,如果用线性关系来标定,则只有用分层标定才能得到满意的精度。该研究结果对改进中子仪标定方法有帮助。

时域反射仪的测量精度及其与中子仪的对比

野外和室内试验表明，用６０５０Ⅺ型时域反射仪（ＴＤＲ）测定土壤含水率与中子仪法相比，速度快，精度高；还发现随着导棒长度的增大，ＴＤＲ与烘干法测定结果的偏差有所增大。

新疆棉花覆膜灌溉决策系统

本研究在棉花灌溉管理系统研究中采用新的中子仪标定法 ,对棉花土壤水分进行动态监测 ,通过棉花灌溉决策软件 ,考虑灌区土壤空间变异、灌水方法和地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响等制定合理的灌溉方案 ,建立棉花灌溉决策体系 ,指导灌溉系统进行合理的灌溉 ,提高水的利用率和棉花的产量 ,并提出灌溉决策今后进一步的研究和应用方向。

2004–2014年桃源站红壤坡地不同利用方式下土壤含水量长期监测数据集

土壤水分是土壤的重要组成部分,土壤含水量是了解和研究植物与土壤水分关系最基础的指标,对植物生长、节水灌溉等有着非常重要的作用。与短期试验相比,长期观测是对自然状况或者长期实验处理过程的多年连续观测,反映环境演变过程或人类活动的长期影响,高质量的长期野外监测数据尤为宝贵。建立于1995年的桃源站红壤坡地不同土地利用方式长期定位试验,为长期观测红壤丘陵区坡地土壤水分动态变化提供了很好的条件,本数据集来源于该试验5种坡地利用方式(农作、恢复、退化、茶园、柑橘园)不同深度(10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、70 cm)土壤含水量动态(中子仪法)的长期观测数据。为了更好地利用这些数据,本数据集采用中国生态系统研究网络(CERN)统一规范的数据处理方法和质量控制体系对数据进行质量控制和整理、加工,整理出5种坡地利用方式土壤水分含量的月平均数据,并提供共享下载。

应用时域反射仪快速标定中子水分仪

为提高田间标定效率并减少土壤空间变异对标定方程的影响,利用时域反射仪来快速标定中子水分仪。埋设中子管时边钻孔、边观测土壤岩性,同时用TDR测体积含水量。用中子仪测放射性计数,测量计数除以标准计数得到计数率比,从而得到体积含水量与计数率比关系曲线。试验结果表明：①沙壤和粉沙可以使用同一个标定方程：y=41.989x＋14.989,R2=0.8539;②容重不影响标定结果,但是0-30 cm深度不适合使用中子仪测量土壤水分;③研究区内埋深30 cm以下,使用TDR标定中子仪的标定方程为：y=53.139x＋10.397,R2=0.968;④TDR适用性分析表明对于研究区内的沙壤和粉沙,TDR可以直接测定其体积含水量,适合对中子仪进行标定。因此,这是一种快速有效的田间标定中子仪新方法。

浅层土壤中子仪标定关系的试验研究

针对中子仪在浅层土壤应用中存在的问题,本文以沙土为材料,在室内对中子仪进行了桶内标定试验。试验结果表明,在表层土壤中(10 cm土层)的标定关系与深层土壤中的标定关系完全不同,但是表层土壤的标定关系仍为线性关系;而对于均质且各向同性土壤,深层土壤的标定关系可以用同一个线性关系。对于浅层土壤仍然可以用中子仪测土壤水分,只是浅层土壤的水分与中子计数之间的关系要单独标定。本文研究结果对提高中子仪浅层测湿精度有帮助。

大亚湾核电站核仪表系统中子测量探头老化和故障鉴别

大亚湾核电站核仪表系统(RPN)源量程探头是硼衬基正比计数器,中间量程和功率量程探头为硼衬基补偿电离室。本文分析了探头的不同特性曲线和老化之间的关系,给出了具体的中子测量探头老化和故障鉴别方法。对于源量程探头,当甄别域曲线平坦区老化程度△C>60%时,如果高压坪曲线与历史曲线相比也发生恶化,应更换探头;对于中间量程探头,绘制高电压和电流之间的饱和曲线,并确定系数P和V0值。当曲线发生较大的变形或V0>70V,意味着探头开始老化,有必要每3个月绘制一次饱和曲线,以监测老化。如果曲线继续变形,或V0>140V、P>6%,则需更换探头;对于功率量程探头,当曲线变形较为严重或V0>30V时,意味着探头开始老化,建议每3个月绘制一次曲线。如果曲线继续变形,或V0>60V、P>1.5%,则需更换探头。