盡管監測土壤含水量的方法眾多，但在具體測定土壤水分時(shí)，只是選擇其中一種，今天我們就介紹幾種常用的測定方法。分別是烘干法、電阻法、中子散射法、時(shí)域反射法TDR、頻域法FD。

烘干法——測量土壤水分界的flag

烘干法是測定土壤水分最經(jīng)典的方法，也是標準方法，是衡量其他方法是否靠譜的標尺。它需要從野外獲得新鮮土樣，為了避免土壤水分蒸發(fā)，一拿到土樣就得趕緊伺候到鋁盒，蓋緊八百里加急送回實(shí)驗室，立即稱(chēng)重。

稱(chēng)重完畢后，秒速放入105℃的烘箱，這個(gè)時(shí)候土樣要經(jīng)歷整整12小時(shí)喪心病狂赤條條的燒烤模式。等燒烤模式結束，放入干燥器內冷卻到室溫，然后馬上稱(chēng)重。其中烘干的標準為前后兩次稱(chēng)重恒定不變。烘干后土樣失去的水分即為土壤的水分含量。

烘干法操作簡(jiǎn)單、數據直觀(guān)，在測量精度上具有其他方法不可比擬的優(yōu)勢；并且烘干法所有的操作者都有一個(gè)令人印象深刻的特點(diǎn)，那就是快！能做2秒的實(shí)驗員堅決不做5秒的。

而烘干法最常被吐槽的就是費時(shí)費力費心，操作時(shí)長(cháng)超過(guò)12小時(shí)，操作過(guò)程繁雜，還需要干燥箱及電源，中途多次需要人工看管，神煩！

它最大的槽點(diǎn)并不是持續時(shí)間長(cháng)，而是無(wú)法實(shí)現對土壤水分的在線(xiàn)快速測量；在實(shí)時(shí)性方面，無(wú)法達到性能要求；在灌溉自動(dòng)控制方面，不能滿(mǎn)足快速測量的要求；所以烘干法一直利用自己的優(yōu)點(diǎn)承擔測量土壤水分界的flag；也正因為它的缺點(diǎn)，所以一直是flag。(*與其他方法數據對比時(shí)，需用環(huán)刀法或者乘以容重換算得到土壤體積含水量。)

電阻法——古老的第三者插足法

這次人類(lèi)沒(méi)有選擇和土壤親密接觸，而是利用了第三者，即電阻。電阻法是一種比較古老的方法，把嵌有電極的電阻塊放到土壤中，當電阻塊中的水勢與土壤水勢平衡后，測量電阻塊的電阻，然后得出土壤水勢。所謂的電阻是由多孔滲水介質(zhì)（如石膏、尼龍、玻璃纖維）制成，利用它們的電阻大小與含水量相關(guān)的特性測量土壤水分。

電阻法最令人欣慰的就是成本低，可以多次重復使用；它不同于烘干法，不破壞土壤，能留在田間連續自動(dòng)，實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)測量。

不妥的是電阻法有滯后作用，測量范圍一般只能到100kPa，干燥后電阻塊易與土壤接觸不良，靈敏度也非常低。

適用范圍太過(guò)狹窄，任何與土壤水分變化無(wú)關(guān)的土壤電導變化（如施肥）都會(huì )被檢測到，結果就會(huì )出現偏差，所以此方法只適合非鹽堿土。

而最遭人詬病的是需要標定，因為電阻法很容易受土壤性質(zhì)影響，并且標定結果會(huì )隨著(zhù)時(shí)間發(fā)生變化。

中子散射法——此物危險！

中子法適合測定野外土壤水分。它是將中子源埋入土壤中，中子源不斷發(fā)射快中子，快中子進(jìn)入土壤介質(zhì)與各種原子離子相碰撞，快中子損失能量，從而使其慢化。當快中子與氫原子碰撞時(shí)，損失能量最大，更易于慢化；慢中子云密度與氫元素含量呈正比。土壤中水分含量越高，氫就越多，使得慢中子云密度就越大，從而可以由慢中子云密度得到相應的土壤水分含量。

中子散射法測量結果非常準確，是烘干法之外的第二標準方法；比烘干法先進(jìn)的是它可以消除土壤水分田間不均勻的影響。而且測量簡(jiǎn)單、容易，快速。套管永久安放后不破壞土壤，能長(cháng)期定位測定，可達根區土壤任何深度。

盡管它作用強大，但設備昂貴，一次性投入大；并且需要田間校準；不得不提的是中子的發(fā)射源會(huì )對測量人員的健康造成損害，因此推廣受到限制。

此外，用自動(dòng)裝置把中子管在套管中按規定的時(shí)間和距離上下移動(dòng)，中子儀即可用于短期實(shí)時(shí)測量，但長(cháng)期大面積動(dòng)態(tài)監測仍幾乎不可能。

時(shí)域反射法TDR——離完美只差一點(diǎn)點(diǎn)

TDR法是上世紀80年代發(fā)展起來(lái)的一種土壤水分測定方法。它就像在舊社會(huì )中突起的鋼鐵戰士，立求創(chuàng )立新世界；獨立性強，掙脫各種束縛，測量結果不受土壤類(lèi)型、密度、溫度的影響。而且自帶殺手锏，能在結冰狀態(tài)下測定土壤水分，這是其他方法都無(wú)法比擬的。

它徹底贏(yíng)得了人類(lèi)的芳心，因為它能同時(shí)監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒(méi)有差別，TDR精確度可見(jiàn)一斑。

它測定的土壤表層的含水量比中子儀所測定的精度要高出太多，渾身貼滿(mǎn)了倍受愛(ài)慕的標簽，快速、準確、安全、方便、無(wú)需標定、便于自動(dòng)控制……然而光環(huán)背后必有槽點(diǎn)，那就是貴！死貴！電路復雜導致它的造價(jià)成本高；盡管它可以實(shí)現在線(xiàn)連續監測，但穩定性差。

頻域法FD—— 被偏愛(ài)的有恃無(wú)恐

當其他原理還在努力修復自己的缺點(diǎn)，FD法帶著(zhù)一股驕傲，向世人宣告：我，來(lái)了！

它有權驕傲，FD相比TDR測試原理，幾乎具備TDR的所有優(yōu)點(diǎn)。它利用電磁脈沖原理、根據電磁波在介質(zhì)中傳播頻率來(lái)測量土壤的表觀(guān)介電常數,從而得到土壤容積含水量。比TDR更高級的是，它的探頭形狀非常靈活，甚至可以做成犁狀放在拖拉機后面在運動(dòng)中測量。它的測量結果最接近烘干法的測量結果。

現在它是簡(jiǎn)便安全、快速準確、定點(diǎn)連續、自動(dòng)化、寬量程、少標定的優(yōu)質(zhì)測量方法,受人推崇；但要知道這樣的成就并不是一蹴而就的。

多年以來(lái)，FD原理的土壤水分儀在精度上一直難以突破，成為它發(fā)展停滯的主要原因。但現在FD土壤水分儀的實(shí)驗測量精度已經(jīng)達到了2%，這其中以東方生態(tài)自主研制的智墑為代表。

解決了精度的問(wèn)題，FD法徹底所向披靡，無(wú)需嚴格校準，操作簡(jiǎn)單，方便快捷，更重要的是精度高，穩定性好；比起TDR鋼鐵戰士的高冷，FD法顯得平易近人，無(wú)論從成本上還是從技術(shù)的實(shí)現難度上都比TDR低，好用不貴成為它最突出的標簽。

掏出小本本總結：

烘干法雖然能較準確地獲得土壤水分含量,但工作量大,耗時(shí)耗力,不能實(shí)現土壤水分連續監測。受方法的制約,布設站點(diǎn)密度和監測頻次不可能很高。作為標準方法, 在實(shí)際應用中還需進(jìn)一步加強技術(shù)人員培訓、嚴格按規范流程進(jìn)行操作。

電阻法、中子散射法,由于受自身技術(shù)的缺點(diǎn)限制,目前并沒(méi)有作為大規模推廣應用方法。

TDR法和FD法是現在土壤水分自動(dòng)監測最常用的兩種技術(shù)方法,技術(shù)相對成熟、精度較高、便于攜帶。不可避免的它們都受土壤質(zhì)地、容重、溫度、土壤空隙的影響；土壤濕度過(guò)大時(shí)，測量結果會(huì )有偏差。

需要提示的是這兩種方法都是通過(guò)測定土壤介電常數間接測量土壤體積含水量, 需要對土壤進(jìn)行標定,建立有關(guān)數學(xué)公式。這就要求相應的產(chǎn)品廠(chǎng)家要掌握其工作原理、標定方法,并根據不同土壤結構和特性建立不同的數學(xué)公式。

但從傳感器性能、價(jià)格等方面綜合考慮, 相對于TDR,FD法具有穩定、受鹽分影響小、省電、電纜長(cháng)度限制少,價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。