基于双线性理论的黏质土介电谱与含水量频域测量研究

来源：土壤学报杂志2021年第3期北京时间：

作者：赵钟声，许景辉，王一琛，王雷，邵明烨

单位：赵钟声，西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨凌 712100；,许景辉，西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨凌 712100;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;西北农林科技大学中国旱区节水研究院, 陕西杨凌 712100；x36936@163.com,王一琛，西北农林科技大学机械与电子工程学院, 陕西杨凌 712100；,王雷，西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨凌 712100；,邵明烨，西北农林科技大学机械与电子工程学院, 陕西杨凌 712100；,

摘要：黏粒含量较多的黏质土（黏土类、黏壤土类）介电极化复杂，含水量测量混合介电模型研究较少。通过双线性介电测量理论对黏质土4种不同质地土壤分别配置0、5%、10%、15%、20%、25%、30%体积含水量，在0.001～3 GHz频段进行介电谱测量。分析发现，介电值（复介电常数实部、视在介电常数）在300.4～2 952 MHz内较为稳定；不同体积含水量下对应的介电值显著不同；1 050～1 503 MHz为黏质土含水量频域测量理想频段，1503 MHz为最佳频率点。在最佳频率点上，构建了2个黏质土含水量频域测量经验模型。对黏质土土样和验证样本进行分析，复介电实部模型计算值与含水量实测值对比，其R2均大于0.9600，RMSE均小于0.0190，RPD均大于5.000。对黏质土土样分析，视在介电模型计算值与含水量实测值对比，两者R2=0.9669，RMSE=0.0176，RPD=5.515，与Topp模型、Roth模型和Malicki模型相比，视在介电模型计算值与含水量实测值相关性更优。验证样本视在介电模型计算值与含水量实测值对比，两者R2=0.9537，RMSE=0.0208，RPD=4.602。研究表明，双线性理论对黏质土含水量介电法测量有较好适应性，本文构建的2个经验模型对黏质土特性土壤含水量有较高测量精度。

关键词：双线性;黏质土;介电谱;土壤含水量

基金资助：陕西水利科技计划项目（2014slkj-18）和国家重点研发计划项目（2017YFC0403203）资助