全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
〕 , , 一
电磁感应电导仪 测定土壤
含盐量的研究
‘
张为政 殷立娟 东北师范大学草地研究所术春
【摘要 】 利用 型 电磁感应电导仪 在野外原位测定土壤电磁感应电导率 , 是一种
快速简便测定土壤含盐量的新方法 将 水平放置在地表以上不同高度 , 仪器 读数随高度
的变化与不 同深度土层的盐分含量分布有关 室 内用电导法测定不同深度土层土壤水浸液 水 土
一 的电导率 两种电导率 和 之间的相关分析表明 , 地面不同高度 与不同深
度土层 具有显著相关性 根据 建立了 的回归方程 , 代入相应的 值即可求出不同深度
土层的 和含盐量
关键词 电磁感应电导率 电导率 盐含量
决
, ,
一 , , 一
众
,
, 一 ,
,
,
, ,
。
引 言
土壤含盐量通常是在 田间采样后 , 用 电导
法测定土壤浸提液电导率 , 然后根据电导
率与含盐量的回归方程 或相关曲线 求出土壤
含盐量 近年来国内外许多人建议直接用 电导
率表示土壤含盐量 同时随着盐分传感器和四
电极法的应用 , 人 们愈来愈多地在野外原位测
定土壤含盐量 , 以便能更真实地反映 田间土壤
的盐渍状况 但这些方法需要挖坑或打孔将电
极或盐分传感器探头埋入不同深度的土层中 ,
而且要求仪器表面与土壤接触 良好 , 否则会引
起较大误差
‘ 国家自然科学基金资助项 目
本文于 年 月 日收萝 , 年 月 日改回
电磁感应法最早被用于地球物理探矿 , 近
年来在美国 、 加拿大等国家将其应用于土壤含
盐量的 田间测定 应用电磁感应 电导仪测定土
壤 电导率 不需要挖坑或打孔 整个测量
过程全部在地面上进行 , 避免了仪器与土壤 内
部的直接接触 一 人即可操作 , 方法简便 , 测
量速度快 结果重复性好 , 准确可靠 年我
们采用加拿大 公司生产的 型土
壤 电磁感应 电导仪 , 将仪器水平放置在地面上
不同高度 、 、 、 、 、 、 、 处 ,
测 定 了土壤 电磁感应 电导率 同时采集
不同深度土壤样品 , 室 内用 电导法测定其水浸
液 水 土 的电导率 对两种电导
率 和 的测定结果进行统计分析 现将
试验方法和研究结果介绍如下 , 旨在促进和推
应 用 生 态 学 报 卷
广电磁感应法在我国盐渍土研究中的应用
仪器原理和试验方法
原生电磁场中的导体会产生感应电流 , 其大小与
导体电导率 成正 比 感应 电流本身又会产生一个
次生 电磁场 , 其场强大小与感应 电流和 均呈正相
关 两端分别装有发射和接收线圈 , 当尾部发射
线圈通入 电流时 , 在有效范围内的土体中就会形成一
个原生电磁场 , 作为导体的土壤就会在原生 电磁场的
作用下形成感应涡 电流回路 感应涡 电流产生的次生
电磁场场强与涡 电流强度及其 呈正相关 所以当
次生电磁场的信号被首端的接收线圈截获后 , 将其放
大并形成输出电压 输出电压大小与土壤电导率成正
比 仪器将输出电压直接转换成电导率读数在刻度表
上读出 本文称 的电导率读数为电磁感应 电导
率 简称 , 全文 同 单位为 一 , 设有 。一 、
、 、 一
, 个工作量程 可在水平和垂直放
置的两种方式下进行测量 图
一 、 一 、 一 深度土层样品
, 室 内磨
碎过 孔径筛 , 用加拿大产 一 型数字式 电
导率仪测定土壤水浸液 水 土 的电导率
重量法测定土壤水溶性盐含量
上层深度 一 , , 皿妞 七 一
图
·
不同深度土层对 ‘ 和 , 的相对影响
‘ ,
地 面测胶位 置
乡票溉、旅万
、 、
卜 石。 、交飞
结果与讨论
由仪器的工作原理 可知 , 水平放置
在地表时的电导率读数 卜 是深约 土
体电导率的总体反应 当 在地面上被升
高时 , 导电土体厚度便相应减少 , 当空气电导率
假设为零时 , 则随着高度增加 卜 减少的百分
比应与各土层在地表电导率 中的权重有
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图 操作方式示意图
两种放置方式下测得的电导率分别称为水平电导
率 ‘ 和垂直电导率
,
当土壤剖面 中盐分呈
均一分布时 , 读数是深度的函数 随着深度增加对
、 读数的影响相对减弱 不同深度土 层对 、 和
, 的相对影响曲线见图
由图 可见 , 表层土壤对 、 的影响最大
以下土层对 、 的影响极小
,
因此 , 仪器的调零高度
为
·
试验区域位于吉林西部苏打盐渍土地 区 地势平
坦 , 母质均一 但土壤剖面盐分垂直分布变异较大 土
壤类型主要有碱 盐 化草甸土 、 结皮碱土 、 浅位 、 中位
和深位柱状碱土 为了测定不同深度土层的含盐量 , 将
水平放置在地表上不 同高度
、 、 、 、 、
、 、 处 , 进行 、
,
将在另文中讨论
的连续测定 同时采集 一 、 一 、 一 、 一 、
高度 只
图 不同高度的 ‘ 和 , 百分数变化 曲线
,
期 张为政等 电磁感应电导仪 测定土壤含盐量的研究
关 如 果剖 面 中土 壤 盐 分 呈均 一 分 布 , 随 着 , 。一 , 。 , 。一。 , , 。
在地面上高度的增加 , 卜 和 , 相对 卜 。 , ‘。
百分数的变化曲线见图 式 中 、 为地表 电导率 , 为相应
从图 可知 , 当仪器在地面上高度分别为 土层电导率 , 角注为土层厚度 , 为经验常数
、 、 、 、 、 和 时 , 、 分别 当剖面中各土层土壤含盐量分布不均时 ,
减少 、 、 、 、 、 和 所以可以 的电导率读数不仅是深度的函数 , 而且
认为 。一 、 一 、 一 、 一 、 一 、 与各土层含盐量多少有关 随着 在地面
一 。、 一 土层对地表电导率中的 上高度增加而引起的电导率读数下降 , 仍可反
权重 分别是 、 、 、 、
、
和 因 映 出各土层土壤含盐量对 的影 响 为此 ,
此 , 当 水平放置在地表时 , 各土层 电导 在吉林西部不同类型盐渍土上进行了多点不同
率与地表电导率的关系式表示如下 高度的 读数测定 , 结果见表
、 。一 。 。一 。 。一 , 。 为了与电导法 比较 , 同时采集 一 、
表 水平放置在地面不同高度的 读数
即 一
野外编号
、。
高度
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。
一 、 一 、 一 、 一 、 一 、 一
深度土层土样 , 在室 内分别用重量法和
电导法测定其水溶性盐分总量 及电导率
水 土 一 并求出二者之间的回归
方程 一 ,
‘
不同深度土层土壤水浸液电导率见表
地面不 同高度 的 读数与不 同深度土
层土壤水浸液电导率 的相关关系见表
由表 可见 , 在地面不 同高度上的
读数与剖面中不同深度土层的 有着非
常显著的相关性 根据方程式 , 可将
在地面不同高度的 卜 与不同深度土层的
用以下方程式表示
人 六。 , 。 、。 之 。一 。 。 。十
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应 用 生 态 学 报 卷
表 不同深度土层土镶水浸液电导率 水 土 一
玛仁 血 钾 , , , 一
野外编号 土层深度
卜、
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表 与 的相关关系
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式 一 中 从 的右下角注为仪器
的地面高度 的右下角注为土层深度
。 犬 、 尺 、 卯、 夸、 、 夕、 、 沪均为方程的 回归系
数 只要求出这些系数 , 便可根据 读数 , 利
用各种数值解法求出不 同土层间隔的 值
为 了更便于 求 出不 同土 层 的 值 , 将 方程
一 进行简单转换为多元 回归计算
璐
期 张为政等 电磁感应电导仪 测定土壤含盐量的研究
一 , 。 五材扁。十 人乙 , 。十 五入乙, 。 入乙 。
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由此得出如下关系式
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一 , 。一 , 。十
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表 一 回归方程 一 妒的显著性检验
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一 ,
根据上述 回归方程式 一 , 只要在
野外测得不同高度的 从 值 , 代入相应方程便
可直接求出相应土层的电导率 然后根据
与可溶性盐含量的相关关系便可很快得出
土壤 剖 面 中盐分 的分布状 况 上 述 回归方 程
一 的显著性检验见表 从表 中 值
可见 , 除回归方程 不显著外 , 其余均达显著
或极显著水准 因为回归方程显著并不意味着
每个 自变量 。
、 。 、 从 。 ⋯ ⋯ 。对因变
量 的影响都是重要的 如果将 呱 读数作
为因变量 , 作为 自变量的话 , 那么不同深度
土层的 值在 从 读数中的作用肯定是有
很大差异的 对此 , 还需要进一步深入研究
回归方程
深度
压
回归平方和
吕
一
剩余平方和
记 】
一
剩余标准差 值 ’
一
一
一
一
一
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回归 自由度 , , 剩余自由度 一 , 一 一 , 一 , 。 , 。
尽管如此 , 仍可根据上述回归方程对土壤
剖 面 中盐 分含 量 作 出 较 准 确 的估 测 根 据
在地面不 同高度上 的 从 读数的
计算结果与 实测值的比较见图 从图 可
知 , 由 从 读数计算得 出的 值与 实测
值有很好的一致性
研究结果表明 , 利用 型 电磁感应 电
导仪 , 在野外原位测定土壤电导率是一种快速
应 用 生 态 学 报 卷
简便测定土壤含盐量的新方法 可应用于土壤
盐分剖面的田间测量及盐分动态诊断 在大面
积的盐渍土普查和非破坏性土壤次生盐渍化动
态监测方面有着广泛的应用前景
参考文献
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实侧值 盯 一 ’
图 计算结果与实测值的比较
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