5.1.2 实验方法与实验数据
1.土壤含水量测量实验方法与实验数据
以表5-1中所列5种土壤为实验土壤，使用拌土法制作土样、用称重法测得的体积含水量作为标准对P-TDR的土壤含水量测量结果进行标定试验，所用探头为表5-2中所列1号探头。实验步骤如下：
（1）将土壤风干后用最大孔径2mm的筛子过筛，然后放到烘箱中在105℃的温度下烘干24h，在干燥的环境下冷却到室温备用。
（2）取内径15cm、深25cm的PVC桶，用精密电子天平称出空桶的质量m0（g），确定要装填的土壤体积Vs（mL），并在桶内相应高度处做上标记。根据事先确定的土壤干容重ρb（g/mL）计算出所需干土的质量ms=ρbVs，称取该质量的干土。
（3）根据事先确定的土壤体积含水量θv计算出所需水的体积和质量（假设水的密度为1g/mL），称取该质量的去离子水。
（4）将上述土壤和去离子水混合均匀，用分层填装法其装入PVC桶中并压实至步骤（2）中所做标记处使其体积为V（mL），静置24h待测。
（5）24小时后，用电子天平称出PVC桶和土壤的总质量mt（g），减去空桶质量m0（g）和干土质量ms（g）可得其中水的质量mw=mt-m0-ms（g），计算出水的体积Vw=mw/ρw（ρw=1g/mL）。则土壤的体积含水量为θv=Vw/Vs。
（6）将土壤水分探头插入土壤中，使用P-TDR土壤参数测试仪测量出信号在探头上传播的时间tp单位为ns，这样就得到一组（tp，θv）数据。
（7）增加预定的土壤含水量取值，重复上述步骤（2）～（6），得到新的（tp，θv）数据组，这样重复直到土壤饱和。
（8）对表5-1中的所有土壤重复上述步骤（1）～（7），完成对所有土壤的测量。
对5种不同质地的土壤和砂质粘壤土在3种不同容重下的信号传播时间tp测量数据如下表5-3和表5-4所示：
表5-35 种不同质地的土壤体积含水量实验数据
表5-4 不同容重的砂质粘壤土体积含水量实验数据(https://www.daowen.com)
2.土壤电导率测量实验方法与实验数据
以砂土为实验土壤，用分析纯的KCl和去离子水配制不同电导率和含水量的土样、用KOMBI公司的PET2000型电导率仪测得的土壤溶液电导率（土壤和去离子水按1∶5的质量均匀混合，静置24h后的澄清液电导率）作为标准，对P-TDR的土壤电导率测量结果进行标定试验，所用探头为表5-2中所列2号探头，实验过程中温度控制在20℃左右。实验步骤如下：
（1）将砂土风干后用最大孔径2mm的筛子过筛，然后放到烘箱中在105℃的温度下烘干24h，在干燥的环境下冷却到室温备用。
（2）取内径为15cm、深25cm的PVC桶，用精密电子天平称出空桶的质量m0（g），确定要装填的土壤体积Vs（mL），并在桶内相应高度处做上标记。根据事先确定的土壤干容重ρb（g/mL）计算出所需干土的质量ms=ρbVs（g），称取该质量的干土。
（3）假设拟将该质量为ms（g）的土样配制成电导率为σ（dS/m）的土壤（即该土样与去离子水按1∶5的质量比混合后澄清液的电导率为σ），可按照这样的方法计算需向其中加入KCl的质量：因为25℃时浓度为1mol/L的KCl溶液其电导率为128.8dS/m，且KCl溶液电导率与摩尔浓度成正比，所以要使质量为5ms的去离子水电导率变为σ需向其中加入KCl的质量为mKCl=σ/128.8×74.5×5ms/1000（KCl分子量为74.5g/mol，水密度为1000g/L）。这也就是要向该质量为ms（g）的土样中加入的KCl的质量。
（4）首先配制体积含水量为0.05m3/m3的土样，则应该取0.05Vs（mL）去离子水。称取步骤（3）中计算的质量为mKCl（g）的KCl，将其溶于该0.05Vs（mL）水中。
（5）将干土和KCl溶液倒入金属盆中，充分搅拌混合均匀，用分层装填法重新装入PVC桶中，保证土壤体积仍为Vs（mL）以保持其容重不变。
（6）按照上述步骤依次配制电导率σ为0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8和2.1dS/m，体积含水量为0.05m3/m3的土壤。静置24小时后用P-TDR土壤参数测试仪测量信号反射率ρ，这样就得到土壤体积含水量为0.05m3/m3时的8组（σ，ρ）数据。
（7）向每桶土样中添加0.05Vs（mL）去离子水，使其体积含水量增加到0.10m3/m3，但土样中的KCl含量不变，重新充分搅拌混合均匀后装入PVC桶中，静置24h后再次测量。如此反复直到土样含水饱和（体积含水量为0.30m3/m3）。
（8）每桶土样均按照干土与水质量1∶5的比例兑水，充分搅拌混合均匀，静置24h，使用KOMBI公司的PET2000型电导率仪测量澄清液的电导率。
对8种不同电导率σ的土样在特定体积含水量θv下的信号反射率ρ的测量数据见表5-5。
表5-5 不同电导率的砂土在特定体积含水量下的信号反射率
