范围
本方法适用于田间土壤剖面含水量(土壤容积湿度)的动态测定。
基本原理
中子减速法主要用于监视田间土壤剖面含水量。方法优点是操作简便(可自动记录),并 且对同一地点和深度的代表性土壤容积湿度,不受土壤种类、组成、结构等因素的影响。从 放射源放射出的快速中子,以辐射状辐射至土壤中,当碰撞原子核时可能散射或被吸收,逐 渐失去能量而减速。碰撞原子核的质量愈小,减速的比例愈大,特别是碰撞氢原子核,中子 的减速最大。实验发现,在土壤中快中子的减弱与土壤中氢的含量成比例。因此,由于土壤 水分的差异,相应地可以从探测器上反映出所捕获的慢中子(即热中子)数量的变化。如对各 种土壤的含水量与中子数量的关系进行校准,即可根据探测器所检出的中子数求得土壤含水 量。
仪器
中子水分仪,包括两个主要部分:探测器,包括一个快中子放射源和一个慢中子检测器。 定标器或定率器,用作监视慢中子流,慢中子流与土壤含水量成比例。快中子放射源可采用 镭 226-铍、镅 241-铍等中子源,近年来还有采用微量的纯锎 252,其放射线损伤的危险性很小。 选用寿命长的快中子源(如镭 226-铍的半衰期为 1620 年),可使用很多年而无显著的辐射流变 化。探测器有插入型和表面型两种。
操作步骤
插入型探测器须将探头放入测定地点土壤中的套管中,垂直地插入土壤的一定深度进行 测定。表面型探测器测定时,必须使地表平坦,探测器的底面和地表密切接触,可以测定从 地表到 20cm~30cm 深的土壤容积湿度。
打开中子水分仪的开关,直接从定标器或定率器上读出计数率,计数率与土壤容积湿度 成线性关系。
注1:测定含水量的有效容积,取决于氢核的浓度,即取决于土壤单位容积的湿度,以及取决于放射出快中子的能量。 常用的镭 226-铍源,所测定的土壤容积实际上是一个球形,对湿润的土壤其直径大约 15cm,而对干燥土壤其直 径可能大到 50cm 或更多。监视的容积相对大,有利于水平衡的研究,大容积通常比小的样品测定更能代表田间 土壤的含水量。
注2:土壤中锰、铁、氯(特别是海水浸透过的土壤)等元素含量较多,这些元素的吸收能力也较强;另外有机质中也含 有大量的氢,这些元素存在时的相互干扰,是造成测定误差的主要原因,需要进行校正。同时套管的种类和磨损 程度也有一定影响,因此在使用中应及时更换或在长期使用中重新进行必要的校正。
注3:不正当地使用仪器是有危险的,危险性来自中子源的辐射强度、暴露的时间以及中子源和作业人员的距离。只 要注意安全操作规程,仪器是能够安全使用的。
计算结果
将读出的计数率查表或标准曲线换算成土壤容积湿度(容积%)。
允许差
进行两次平行测定,取其算术平均值,取一位小数。两次平行测定结果允许差<0.3%。
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