印度土壤介电常数的变化与他们的物理参数在CBand微波频率

p . r . Chaudhari¹Ahire,²

微波研究实验室,z . b .帕蒂尔学院后,印度

文摘

本文的目的是研究干燥土壤介电常数的变化与他们的物理参数即沙子,淤泥,粘土含量、容重和凋萎点。二十9个土壤样本收集来自不同位置的四个州北阿坎德邦,中央邦、卡纳塔克邦和印度Tamilnadu在0 - 15 cm的深度。土壤样品的物理性质进行了分析。干燥的土壤样品的介电常数测量C -波段微波频率4.5 GHz及其与土样的物理参数的变化。结果统计分析,表明,介电常数与砂具有显著正相关,土壤容重显著负相关与淤泥,粘土、凋萎点和土壤孔隙度。同样的高阶多项式与质地的土壤体积密度的相关性

关键字

干土、介电常数、微波频率、物理参数。

我的介绍。

干土的性质以及它的类型有重视农业。土壤的物理、化学以及电气性能。颜色、纹理、谷物等组成的物理性质;营养,有机质、pH值等组成化学性质而电特性包括介电常数、电导率和磁导率。微波遥感的介电常数是主要的干土的重要电性质。然而由于介电常数依赖土壤的物理成分和化学成分,研究其与物理成分和化学成分的变化是必需的。土壤是一个亲密的有机和无机材料的混合物,水和空气。空气和水存在的相对数量取决于土壤颗粒包装在一起。土壤质地的特点是比例的沙子、淤泥和粘土。

二世。文献综述

根据各组分的比例,不同的土壤质地是命名。介电常数的测量土壤含水率的函数进行了在宽频率范围在过去几年使用王广泛不同的纹理结构的土壤和Schmugge [1]。马蹄莲等[2]研究了干燥和潮湿土壤的介电性能在微波频率和报道,土壤的介电常数是强烈依赖于含水率。斯利瓦斯塔瓦和Mishra[3]研究了土壤的特点的Chhaisgarh X -波段的频率和报道,介电常数强烈依赖于土壤水分和土壤质地。Gadani和Vyas以及[4]也报道了介电常数的变化在干燥的土壤含砂量。Namdar-Khojasteh等[5]已经评估了粘土矿物和土壤介电常数的物理-化学性质和显示,纹理和矿物质含量的土壤有不同对介电常数的影响。马蹄莲等[6]表明,不同土壤的介电常数的变化取决于土壤的物理组成。他们报道的减少与沙子百分比增加,介电常数与淤泥和粘土的增加而增加。Sengwa和索尼[7]研究了介电常数的变化与干密度在10.1 GHz矿物质的土壤。

目前的工作提供了信息印度干土壤的介电常数C -波段微波频率4.5 GHz及其与29岁的物理参数的关系从不同位置采集土壤样本的四个州的印度。

三世。材料和方法

研究区域:迹区位于南-北阿坎德邦西部州。位于北纬35“40 - 300”从290年和770年43东经780 22。迹的地形特点是沙土不长时间保持水。由于土壤中的水分不可用该地区农作物产量不是很好。同时,由于降雨量变化的高度也不同于地方影响作物生产。哥印拜陀位于Tamilnadu海拔约411米。它介于10°10和11°30 '的北纬40和76°和77°30的东部经度。特定领域发挥关键作用的土壤类型是确定生育状况和种植模式。红色石灰土、黑土和红色无钙土壤是主要土壤类型在哥印拜陀区找到。

班加罗尔位于印度南部卡纳塔克邦的东南部。这是定位在12.97°N 77.56°E和占地面积2190平方公里。由于其高度,班加罗尔气候全年享受愉快而平静的。冬季的气温很少低于11°C和夏季气温很少超过36°C。班加罗尔年降水量约970毫米,最潮湿的月8月9月,10月和秩序。夏天热是由相当频繁的雷暴和偶尔的暴风造成停电和地方洪水泛滥。

土壤采样:本研究的目的是确定干燥的土壤样品的介电常数及其与土壤的物理性质变化的四个州北阿坎德邦、中央邦、卡纳塔克邦和印度Tamilnadu。采样前15毫米表层土被移除。收集土壤样本来自29个不同的位置在15厘米的深度。在“s”型行进在所需的地区。为每个样本5坑被挖。复合试样约2公斤。是通过混合土样。这些土壤是由回转器已筛振动筛与约2毫米间距去除粗粒子。已筛出细粒子然后烤箱干温度在110 oc几个小时为了完全消除微量的水分。等干燥的样品然后被称为烘箱干燥或干燥基样品相比,湿样品。

土壤属性:样本分析的物理参数和pH值和碳酸钙来自政府的标准分析方法。农业学院后。体积密度的测量土壤组成的固体颗粒与空气的体积空间。孔隙空间体积密度影响因素,质地和有机质含量。它是表示为

n = 1 -(ρb /ρs)

其中n =孔隙度;ρb =体积密度和ρs =粒子密度凋萎点(WP)的计算土壤利用王Schmugge模型[1]如下:

WP = 0.06774 - 0.00064 X (%) + 0.00478 X粘土砂(%)

的最小值和最大值的沙子、淤泥和粘土含量,容重随着介电常数,pH值和碳酸钙的收集样品表1中列出。可以看出大多数的土壤样本收集的北阿坎德邦砂壤土,适度的碱性和略钙质;样本Tamilnadu壤质砂土和沙子,适度的碱性和酸性,钙质和适度钙质;样本中央邦壤土和砂壤土,适度的碱性钙质和卡纳塔克邦的样本是壤土和砂壤土,适度的碱性和钙质。

干燥的土壤样品的介电常数测量:波导单元方法用于确定干燥的土壤样品的介电性能。c波段微波长椅上设置测量介电常数的土壤样本图1所示。自动化的c波段微波TE10模式与耿氏源操作的设置频率4.5 GHz,基于pc的开槽线控制和数据采集系统用于这一目的。固体电介质与土样细胞连接到另一端的来源。信号产生的微波源允许事件在土壤样本。样本反映出其正面入射信号的一部分。反射波与入射波相结合给驻波模式。然后使用这些驻波模式确定的值最小值的变化是由于之前和之后插入样品。实验在室温下进行介于25之间o-35o C。

土壤的介电常数ε’然后决定从以下关系:

gA=导纳实部

统计分析:散装密度和介电常数的关系与土壤物理参数测定使用相关系数r。相关系数(r)的体积密度和土壤的介电常数与物理参数表2中列出了相应的回归方程。这张桌子也给出了一个关于各种参数之间的显著性水准。

四、结果与讨论

土壤的介电性能取决于许多因素,包括其容重、土壤颗粒的质地(沙子、淤泥或粘土),土壤颗粒的密度,土壤体积含水量,温度,和感兴趣的频率(8、9、10)。根据土壤的性质和类型不同的印度他们与物理参数的介电常数有不同的相关性。但我们的目的是观察一般介电常数和印度土壤物理参数之间的关系。

(a)介电常数的关系与砂、粉砂和粘土含量的土壤

土壤质地可以表达显著的电导率和介电常数。粘土质土壤高导电,而沙土是不良导体;据马克思等[11]。Kumar先生和巴贝尔A.L.[12]报道,微量元素的可用性与细分数的增加显著增加(淤泥和粘土)。简单相关研究显示高度的土壤介电常数之间的关系和其物理成分即沙子,淤泥和粘土。显著负相关的土壤介电常数与淤泥(r = -0.5788)和粘土(r = -0.4722)分别观察的内容。而重大的积极的关系被发现之间的介电常数的土壤和沙子含量(r = 0.6656)。

(b)。的介电常数与体积密度和凋萎点关系的土壤

因为之间有直接的关联结构和土壤容重、土壤介电常数也取决于其容重和孔隙度。土壤的介电常数正相关(r = 0.3715)的容重和孔隙度负相关(r = -0.4278)。另一方面介电常数有负面显著相关(r = -0.4764)凋萎点。

(c)。与pH值介电常数的关系,土壤有机碳和碳酸钙含量没有明显的相关性观察印度土壤介电常数和pH值之间。介电常数被发现与有机碳含量负相关(r = - 0.358)的土壤样品,但不是那么重要。积极显著的介电常数与碳酸钙含量之间的相关性(r = 0.5745)的土壤样本观察。

诉的结论

1。印度土壤的介电常数取决于土壤的质地如沙的百分比含量,狭缝和粘土。显著正相关的介电常数与土壤含砂量和负相关与粘土和淤泥土观察的内容。

2。印度土壤的介电常数取决于土壤的容重,因此孔隙度和土壤凋萎点。介电常数与土壤容重的印度正相关和负相关,其孔隙度和凋萎点。

3所示。印度观察土壤介电常数依赖钙质土壤的性质和有机质含量时独立的土壤的pH值。

介电性能的实验室研究与不同土壤质地、容重、以及其他物理性质的土壤是非常重要的遥感数据关联与实际现场条件和区分目标相同的介电性能。

确认

作者非常感谢UGC,新德里和本金,z . b .帕蒂尔大学,后为我们的研究提供微波设备设施实验室通过CPE计划。

引用

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