土壤盐渍化盐度电导率(EC)污染管理_欣仰邦

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土壤盐渍化盐度电导率(EC)污染管理

(2024-02-05 21:31:43)

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电导率 (EC) 是衡量土壤盐度的最常用指标，它表示水溶液携带电流的能力。土壤盐分是指溶解的盐分，如氯化钠、氯化钙和氯化镁。盐不仅可以是氯化物，还可以是碳酸盐。硝酸盐等肥料的导电性不强，因此在土壤中测量的 EC 主要归因于钠。
许多营养素都是盐——盐分的来源。养分积累、排水不畅、沿海地区的盐水侵入和咸水灌溉会导致土壤中盐分的积累。高 EC 会影响湿度读数并导致基于电容（充电时间和频率）湿度传感器的误差。
盐（或特别是溶液中溶解的离子）是土壤基质中导电的主要成分。虽然 EC 高度依赖于土壤盐度水平，但它也会随着土壤湿度的上升和下降。
EC 对植物根部可用水分的影响很大。土壤中盐分的积累通常对作物、草类或土壤中的微生物群落无益。土壤盐分也会影响土壤水文。土壤盐分过高可能导致植物病害和病原体、作物减产甚至歉收，因此适当监测土壤盐分将有助于确保作物的健康。
土壤 EC 会随含水量发生显着变化，并且会受到灌溉水质量、施肥、排水和其他自然过程的影响。随着时间的推移，压实、粘土含量和有机质会影响水分保持趋势，也会影响土壤中的 EC 容量。
散装 EC 与孔隙水 EC
土壤中的 EC 比水样中的更复杂，并且可能难以解释且令人困惑。大块土壤电导率 (σ b ) 是未受干扰的土壤/水/空气基质的 EC，是土壤传感器测量的参数。重要的是不要将体积 EC 与土壤孔隙水 EC (σ p )混淆。土壤孔隙水 EC 是土壤孔隙空间中水的电导率。由于孔隙水 EC 可能难以直接测量，可以通过取一份干土壤和两份蒸馏水并测量从泥浆中提取的水的 EC 来制备土壤泥浆。提取物的 EC（EC e或 σ e) 是传统上在土壤科学或农业文献中发现的参数，因为相对论易于测量，并提供了土壤盐度条件的“苹果与苹果”比较。
土壤中的大量 EC 和 EC 途径
土壤是一种基质，基本上由固体物质、孔隙空间中的水和空气组成。原位土壤传感器（地下土壤传感器）测量体积电导率 (σ b )，它是土壤/水/空气基质组合的电导率。

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电导率在土壤中传播的三种途径。体积密度、孔隙度、曲折度、含水量和溶解离子浓度与不同途径协同作用，显着影响土壤的体积电导率。
通路 1 是从水到土壤并再次通过水返回的电气通路。通路 1 的电导率贡献是水和土壤电导率的函数。随着水的增加，路径 1 的电导管增加，这可能会增加整个土壤的电导率。
途径 2 是归因于土壤孔隙中水的导电性的途径。增加溶解盐会增加通路 2 的电导率；然而，与途径 1 一样，土壤含水量的增加将增加途径的尺寸，从而提高整体电导率。也就是说，有两个因素影响通路2的电导率，即溶解盐浓度和归因于土壤中水量的通路大小。
途径 3 是土壤颗粒的电导率。与其他途径一样，途径 3 的贡献受许多因素的影响，包括容重、土壤类型、氧化/还原反应和离子易位。
土壤传感器提供的大量 EC 测量值是整个动态土壤基质的电导率，它是来自所有不同途径的电导率的总和。没有原位土壤传感器可以直接区分不同途径之间的差异，也没有任何传统的原位土壤传感器可以区分氯化钠和溶液中任何其他数量的离子之间的差异，这些离子都对土壤的电导率有一定影响/水/空气矩阵。
批量 EC 测量的应用
虽然很难与批量 EC 进行苹果与苹果的比较，但我们可以确定某些基准。例如，如果土壤湿度达到一个阈值，例如田间容量，则可以在该阈值处记录大量 EC 以进行比较。这在土壤盐分存在问题且需要监测的情况下很有用。
在某些情况下，孔隙水 EC 可以通过有关土壤介电常数的知识来估计（Hilhorst 1999）。这个方程使我们能够从大多数土壤中的大量 EC 测量中进行可比较的孔隙水 EC 估计：

其中σ p是孔隙水EC，ε rp是水的实际介电含量（≈80），σ b是土壤中测得的体积EC，ε rb是土壤的实际介电常数。ε rb _O 是一个偏移量，3.4 可以用作大多数无机土壤的偏移量。请注意，只有使用同轴阻抗介质反射计湿度测量方法的传感器才能确定实际介电常数。
总溶解固体 (TDS)
水样的总溶解固体（g/L 或 ppm）可以通过电导率估算。要评估土壤中的 TDS，您需要首先从上述方程或浆水提取物中获得孔隙水 EC。从 EC 计算的 TDS 对土壤孔隙水的意义可能较小，因为水中可能存在其他对水的 EC 没有贡献的成分，例如存在于土壤中但不存在于土壤中的硝酸盐、磷酸盐和其他成分一个水样。从 EC 估计 TDS 的另一个错误来源是不同的盐具有不同的 EC 强度和溶解度。氯化钙在 TDS 计算中的代表性不足，因为它具有较低的 EC 值并且比氯化钠更快地从溶液中脱落（McBride 1994）。
水盐度 (g/L) ≈ EC (S/m) x 6.4
为了验证来自 EC 的 TDS 估计或可能针对特定水样更正此方程，可以干燥水样并获得留下的材料的重量，以进行 TDS 的真正重量测量。请注意，如果使用 EC 测量来估计 TDS，则传感器的尖齿需要完全浸没在水样或浆料的水提取物中。

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