中子法測量土壤含水量具有測量不用取樣、測速快、精確度高、測深不限的優(yōu)點，在非飽和水的測量及動態(tài)觀測方面，有著獨特的作用。烘干法是最基本最常用測量方法，也是其它測量方法的參照標準。本實驗分析比較了兩種測量方法的精度，其結(jié)論對中子土壤水分儀使用者有一定的參考作用。
土壤水分儀誤差實驗儀器與方法
1．1儀器參數(shù)
       儀器采用江蘇農(nóng)科院原子能所研制生產(chǎn)的I，520型智能中子土壤水份儀，源的中子發(fā)射率為6．6×104中子/秒，水中標準計數(shù)為950脈沖/秒，標定采用多項式回歸方程，在標準土桶內(nèi)的測量精確度優(yōu)于1％(容積含水量)。
1．2 實驗地點
        實驗地點遠在江蘇農(nóng)科院原子能所西院的大田中，面積400㎡，黃壤土，1米以內(nèi)土壤質(zhì)地基本相同，平均干容重1.389/m³。
1．3 測量方法
        測量前先利用防護容器做一次標準計數(shù)，作為測量的基準，然后將儀器置一導(dǎo)管上，把探頭放至欲測深度進行測量，測量時間一般為30秒至1分鐘，在田的四角相隔10米處埋四根1．1米的薄壁不銹鋼導(dǎo)管，作為中子法泓量的四個測量點，烘干法在實驗地四角和中間每取5個土樣，中子法測量與烘干法取樣在同一測層，深度誤差控制在1厘米以內(nèi)，測層在地表以下30cm至lm處選取。
土壤水分儀測量結(jié)果誤差實驗結(jié)果與分析
2．1 兩種測量方法的誤差分析與比較
       土壤含水量在空間分布上是一隨機變量，假定土壤含水量在水平面上是按正態(tài)分布的，測量的目的通過抽取若干個樣本估計整塊或整片田的總體含水量值，由于中子法和烘干法的測量機理不同，估計結(jié)果的精度也不同，我們將四根導(dǎo)管測量作為中子法測量對總體估計樣本，每次取的5個土樣。作為烘干法對總體的估計樣本，比較兩種結(jié)果的誤差，其結(jié)果見表1及表2。中子測量的平均樣本標準差為0．66，烘干法為1．60。兩者相差較大，我們認為這主要是由于樣本容量的影響，烘干法每次只能取出體積不足120cm³的土樣，而中子法所測量的是一個半徑約為15cm，體積為1．4x 104cm³球體內(nèi)土壤的加權(quán)平均值，其樣本容量要大得多，由于樣本容量和誤差成反比，它的樣本標準差必然要小。

      根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理，該實驗田的水分真值應(yīng)在在(X±入√S2/n)范圍內(nèi)。其中x為樣本均值，n為樣本數(shù)，S為樣本標準差，入為t分布的臨界值。由公式可知，樣本標準差越小，則真值散布的范圍越小，測量結(jié)果的精密度也就越高，因此在樣本數(shù)量基本相同的條件下，中子法測量的精密度比烘干法要高一倍以上，由于測量的準確度主要依賴于標定，這里不做討論。
2．2重復(fù)性實驗及結(jié)果重復(fù)性實驗的目的是觀察測量再現(xiàn)性精度，本實驗的中子法選擇了4個不同的測層，每次重新開機按測量程序復(fù)3次，烘干法則在相應(yīng)的測層取土，比較兩種測量的誤差，結(jié)果見表3，表4：

        由重復(fù)性實驗的結(jié)果看，中子法測量的樣本標準差要小得多，這主要是它不用取樣，土壤狀況及測量位置可以完全再現(xiàn)，測量的誤差主要來源于放射性計數(shù)的統(tǒng)計漲落，而它可以通過延長測量時間來減小，而烘干法測量誤差測很大，這主要是每次取土的位置是不能重復(fù)的，因此要考慮土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地。取樣深度帶來的誤差，土?xí)r的上層的土粒會落在土樣上，以及烘干法要經(jīng)歷稱盒重、濕土重、烘干、稱干土重、計算等一系列過程，又要引入一些誤差甚至人為粗差，誤差來源多而復(fù)雜，并且難以消除，從本實驗的結(jié)果看，中子法測量的樣本標準差要比烘干法小2倍以上，因此中子法測量的重復(fù)性比烘干法要好許多，所以用中子法進行相對測量或用于觀察土壤水分動態(tài)變化方面更有優(yōu)越性。
土壤水分儀測量結(jié)果誤差實驗結(jié)論
3．1 由于土壤含水量空間分布的變異性，無論用哪一種方法測量，都只能在一定的精度水平上進行，從對整塊田某層含水量真值估計的角度看，如測量點數(shù)量基本相當，中子法的測量精度要高于烘干法1倍以上，盡管烘干法可以采用高精度天平將水分值測得很準，但這對總體估計的益處不大，所以在選擇測量方法時，應(yīng)注重方便、快速，能在多點獲取測量數(shù)據(jù)，以利于較準確地對土壤水分進行估計。
3．2 中子法在相對測量或觀察水分動態(tài)變化方面有其獨到之處，由于不用取樣，它可以測出某一點水分的很小的變化值，又由于中子慢化過程受鹽分，溫度等因素影響較小，能長年穩(wěn)定地工作，適宜作長達十年以上的超長期定點觀測與資料的積累。
3．3 中子測量方便快速，特別是深度超過1．5m以上的土層或在嚴寒帶凍土層測量對具有其他測量方法不可替代的優(yōu)越性。

相關(guān)儀器：土壤水分溫度速測儀    快速土壤水分溫度測定儀   土壤溫濕度記錄儀