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测量土壤电导率的实际应用

来源:北京力高泰科技有限公司 发布日期:2016-10-13 08:30:49 浏览次数:2498


电导率(Electric Conductivity,EC)是表示物质传输电流能力强弱的一个参数。当施加电压于导体的两端时,其电荷载体会朝某特定方向移动,这就产生了电流。电导率根据欧姆定律定义为电流密度和电场强度的比值。电导率是电阻率的倒数。EC表示为mho/cm或mmho/cm。在国际单位制中,EC的单位是S/m或dS/m。1 dS/m=1 mmho/cm。

       EC有多种表达方式:ECe,饱和土壤浸提液(extract of saturated paste of soil sample)的电导率; ECa,土壤体(Bulk Soil)电导率(Rhoades, 1990)。ECe是测量土壤盐度的常用方法,可通过制备土壤浸提液并对其进行测量得到其电导率;ECa指土壤样品的总电导率(Bulk EC), 可以通过5TE、GS3传感器原位长期测量,是土壤理化性质的重要指标在土壤含水量一定的条件下,ECe和ECa存在线性正相关关系[1],可通过特定的校准方法进行转换[2]

       通常情况下,土壤电导率通过土壤浸出液电导率(ECe)进行量化,因为在此状态的土壤溶液最能够反映土壤中盐分离子的实际浓度。但是,由于该方法在获取土壤溶液过程中操作复杂, 因此一些学者将研究重点逐渐转移到了对土壤体电导率(ECa)的研究。土壤体电导率测量过程简单、测量数据准确, 因此,该方法已经成为对土壤盐渍化进行检测、分析、评估的最常用和最可靠的方法之一[3]

1、研究土壤污染状况及盐渍化现象
        近年来,我国很多地区土壤总盐量逐年升高,产生了土壤酸化和次生盐渍化现象。在土壤理化性质分析中,含盐量是一个重要的综合指标,而测定土壤中的电导率可以直接反映出土壤盐分的含量,土壤总盐含量(TSS,mmol/L)和总离子量(C,mmol/L)均与土壤电导率EC存在显著相关性。
        土壤盐渍化是指在土壤或土壤溶液中可溶盐和易溶盐组成的无机溶质(主要包括Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-以及CO32-)超过了一定量级。盐渍化程度可以通过土壤全盐量和电导率进行量化。Marion和Babcock最早建立了土壤电导率与土壤溶液离子摩尔浓度间的相关关系。

2、反映土壤质地和物理性质
        对于农作物生长环境来说,土壤既提供植物以物理支撑,又是植物生长的营养库。土壤的肥力分布、盐碱特性、含水率和温度变化等等,是农田信息的主要组成部分,同时它也是精细农业决策分析的根本依据。土壤学的研究结果表明,土壤电导率这一参数包含了土壤品质的多方面信息。近年来随着现代农业研究的兴起,已有很多研究关注于分析土壤的电导率与土壤含水量、盐分、阳离子交换量、土壤质地、粘粒含量、有机质含量、灌溉条件等因素的影响关系。通过5TE、GS3传感器可长期原位获取准确的土壤电导率值,对于研究各种田间参数时空分布的差异有重要意义,从而也为基于信息和知识的现代精细农业的普及推广打下了实验基础。

3、研究土壤入渗和物质迁移
        研究土壤入渗和物质迁移常用电导率值来确定土壤中溶质的浓度,即土壤溶液中溶质的浓度与电导率呈线性关系,它可直接反映出混合土壤水溶性离子(强电解质物质—盐)的组成,特别当土壤溶液中几种土壤水溶性离子(强电解质物质—盐)比值较固定时,用电导率值测定总土壤水溶离子(强电解质物质—盐)浓度的大小是相当准确。在土壤含水量一定的条件下,土壤体电导率和土壤的溶液电导存在正相关线性关系[1],因此可直接用土壤体电导率来确定溶质的含量及迁移。将土壤含水量与土壤体电导率结合起来,通过体电导和溶液电导之间的关系来确定物质的迁移就具有重要的意义。


参考文献:
[1] Rhoades J D, Manteghi N A, Shouse P J, et al. Soil electrical conductivity and soil salinity: New fo rmulations and calibrations. Soil Sci Am J, 1989, 53: 433-439
[2] Marion, G.M., and Babcock, K.L. Predicting specific conductance and salt concentration of dilute aqueous solution. Soil Sci. 1976, 122, 181–187.
[3] 张顺. 基于电阻率探针技术的土壤鼓溃化自动监测预警平台研发.
[4] 《土壤农业化学常规分析方法》.第四版.中国环境科学出版社

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