现场仪器配合监测土壤水势水分释放曲线

粒度分布及其重要性

土壤类型和粒度分析是了解土壤及其独特特性的第一个窗口。每个研究人员都应该确定他们正在使用的土壤类型，以便对他们的数据进行基准测试。如果研究人员不了解他们的土壤类型，他们就无法根据含水量对土壤水的状态做出假设（即，如果他们研究植物，他们将无法预测是否会有植物可用的水））。此外，土壤层中的不同土壤类型可能会影响研究人员的测量选择、传感器选择和传感器放置。

粒度分析定义了构成土壤的粗到细材料的百分比。有了这些知识，研究人员可以估计特定土壤对水的保持强度。粒度分析超出了土壤类型的简单定义。粒度分析更像是土壤指纹，显示了沙子、淤泥和粘土部分中粒度的独特分布。这些信息可以帮助岩土工程师了解随着时间的推移收缩膨胀的土壤会如何反应，或者它可能会影响种植者的灌溉决策。粒度分布还可以提供有关土壤如何形成或最终将形成结构的见解，它会影响饱和导水率：材料越粗糙，水就越容易移动。

从历史上看，研究人员使用粗略的方法来确定土壤质地，例如带状测试、移液管方法或耗时的比重计技术。欣仰邦现在可自动执行土壤质地分析过程，从而节省时间并提高准确性。欣仰邦为研究人员提供完整的粒度分布分析，包括细粉砂、中粉砂、粘土和沙子的细分。获得分析后，软件会自动计算其在美国农业部土壤质地三角形上的位置，以准确识别土壤类型。

研究人员应该先使用欣仰邦作为了解土壤的第一步，然后再决定要测量哪些其他参数。这将帮助他们确定哪种实验室或现场仪器对他们的研究目标最有效。

粒度分析——自动化

欣仰邦允许无人值守的自动化操作。只需设置它，稍后再回来进行完成的测量。水分释放曲线是每种土壤类型都有不同的水分释放曲线（或土壤水分特征曲线）。研究人员使用水分释放曲线来理解如果特定土壤中的水分随时间发生变化，土壤和植物会如何反应。它告诉他们如何迅速的水（量水分）会发生变化，相比多少水可用（水势）。水分释放曲线帮助研究人员预测水是否会移动以及它会去哪里。释放曲线还说明了随着时间的推移，不同含水量的植物可获得多少水。例如，在接近饱和的沙子中，含水量会随时间快速变化，而水势只会略微下降。这是因为沙子的大孔隙和低表面积不能紧紧地保持水，使其更容易被利用。相反，在接近饱和的粘土中，水量变化较慢，而水势变化相对较快，因为粘土具有较高的表面积和较小的孔隙，能更紧密地保持水分，为植物或水运动释放的水量较少。水分释放曲线说明了含水量和水势之间的关系并向研究人员展示土壤在任何条件下的表现。

土壤湿度：土壤水分释放曲线专家

创建水分释放曲线的最简单方法是在实验室中。的土壤湿度是使用风/迅达蒸发的方法来产生与土壤的水分释放曲线的独特实验室仪器水势在大多数水运动的张力范围-的范围内。它使用两个精密张力计，自动生成0至-100kPa范围内的100多个数据点。曲线需要三到五天才能完成，但仪器在无人看管的情况下运行。土壤湿度的范围受张力计范围的限制，但可以与土壤温度结合使用以生成整个水分范围内的水分释放曲线。将土壤湿度与土壤温度结合使用以获得完整的水分释放曲线。该土壤温度处于干燥范围内的实验仪器，其测量水势通过确定在一个封闭的腔室中的样品上方的空气的相对湿度。一旦样品与土壤温度密封室中的蒸汽达到平衡，仪器就会使用冷镜法找到相对湿度。这种方法需要在室内冷却一个小镜子，直到露水开始在上面形成。在露点，土壤温度以0.001°C的精度测量镜面和样品温度。这使得土壤温度能够在-0.05MPa至-300MPa范围内以无与伦比的精度提供水势读数。土壤温度可与土壤湿度配合使用，在土壤中的整个水分范围内创建完整的土壤水分释放曲线。观看视频以了解其工作原理。这与从欣仰邦中提取的信息相结合，可以成为了解土壤水力特性的有力工具。

 

了解如何结合土壤湿度和土壤温度以获得完整的水分释放曲线。现场的水分释放曲线？是的，有可能。土壤湿度和土壤温度能够制作快速、准确的土壤水分释放曲线（土壤水分特征曲线），但实验室测量有一些限制：样品吞吐量限制了可以生成的曲线数量，以及在实验室中生成的曲线不代表他们的原地行为。然而，实验室制作的土壤保水曲线可以与来自原位水分释放曲线的信息配对，以便更深入地了解现实世界的变化。共置基质势传感器和水分含量的传感器原位为研究人员的知识库添加更多水分释放曲线。而且，由于岩土工程师和灌溉科学家主要关注的是非饱和土壤的原位性能，因此将原位测量添加到实验室生成的曲线将是理想的选择。将原位土壤水分特征曲线与实验室生成的曲线进行比较，在泛美不饱和土壤会议上给出，显示了使用校准基质势传感器和欣仰邦的土壤水分传感器原位生成数据曲线的效果与实验室中创建的那些进行比较。现场和实验室数据曲线比较得很好，但一些因素降低了他们的一致性。在质地粗糙的土壤中，随着土壤吸力的增加，去除活根会导致发散，完整的岩心样品比受到干扰的更有利。在质地较细的土壤中，比较是有利的，但当实验室样品受到干扰时也会受到影响。数据表明，并置的原位传感器可以为实验室数据提供重要的补充，以开发各种数据曲线，以便更深入地了解非饱和土壤行为。在实验室或现场混合、匹配和比较水力传导率。与实验室和原位土壤水分释放曲线非常相似，饱和和非饱和导水率的实验室和现场测量可以串联使用，以更深入地了解任何土壤类型的水力特性。比较不同深度和位置的这些测量结果可以深入了解各种土壤层，并帮助研究人员了解每个层的长期渗透数据（即，如果一个层变得饱和，这将如何改变径流模型？）。科学家可以使用现场仪器来确定水将如何渗透到现场，并且他们可以添加实验室测量值来确定最有限的地层。例如，地表层可能是砂质壤土，但欣仰邦可以揭示更深的层具有较高的粘土含量和较低的导水率。结合使用实验室和现场测量有助于确定哪个层位在潮湿时期导致较低的渗透率。

来自传感器的现场饱和导水率数据可以通过实验室测量得到增强。当研究人员将它们与来自实验室的土壤湿度不饱和水力传导率数据配对时，可以在更深层次上产生的不饱和水力传导率场数据。土壤湿度使用相同的内部张力计来生成水分释放曲线，以自动测量不饱和水力传导率，然后模拟饱和水力传导率。通常，由于现实世界的可变性，实验室和现场测量不会匹配，但一起分析信息可以提供更好的洞察力。了解有关将水力传导率与其他测量相结合水力传导率曲线会告诉你什么。研究人员还可以结合来自两个实验室仪器和土壤湿度的水力传导率数据，以生成完整的水力传导率曲线。导水率曲线告诉您，在给定的水势下，土壤传导水的能力（即，随着土壤干燥，水从样品顶部[或土壤层中的土壤层流出的能力是多少？字段]到底部）。这些曲线用于建模以说明或预测在波动的湿度条件下土壤系统中的水会发生什么变化。了解有关水力传导率曲线三种不同土壤类型的水力传导率曲线。曲线说明了结构对水力传导率的重要性，尤其是在饱和或接近饱和时。

 

仅测量单个参数（例如含水量）可能会为研究人员提供了解土壤的起点，但如果不了解土壤类型、水势或水力传导率等其他信息，他们将无法了解水的百分比告诉他们什么。为了最深入地了解土壤，研究人员可以同时使用粒度分布、导水率曲线和水分释放曲线，以获得最准确和全面的信息。使用两种不同类型的曲线甚至可以帮助研究人员隔离一些模糊的问题，例如无土基质中的双孔隙度水分释放曲线。实验室和现场仪器一起使用可以为研究人员提供信息交响乐，并可用作理解数据和预测土壤随时间变化的行为的强大工具。