Зависимость диэлектрической проницаемости рыхлосвязанной воды в почвах от содержания глины и гумуса

Реалистичные модели комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) влажных почв играют важную роль в создании алгоритмов восстановления влажности методами дистанционного зондирования в микроволновом диапазоне электромагнитных волн. На графиках зависимости показателя преломления почв от влажности принято выделять области, соответствующие связанной, рыхлосвязанной (пленочной) и свободной (капиллярной) воде. Параметры релаксационной модели КДП связанной воды, учитывающей как дипольно-ориентационную, так и межслойную поляризацию молекул, для большинства глинистых почв имеют статистическую связь с содержанием в почве глины и гумуса. Значения КДП рыхлосвязанной воды также различны для разных почв, однако из-за слабой связи молекул рыхлосвязанной воды с поверхностью почвенных частиц влияние глины и гумуса проявляется не столь заметно.
В результате обработки данных диэлектрических измерений КДП в диапазоне частот 1 МГц – 4 ГГц 10-ти почвенных образцов с содержанием глины от 72% (бентонит) до нуля (речной песок) и гумуса от 8% до нуля с помощью рефракционной модели выделены зависимости КДП рыхлосвязанной воды от частоты. Установлено, что чем больше в почвах глины, тем быстрее действительная часть КДП возрастает с уменьшением частоты. При этом наличие гумуса приводит к замедлению этого возрастания.
Поскольку на высокочастотном краю диапазона значения КДП рыхлосвязанной воды в разных почвах различны, с содержанием глины и гумуса удалось связать только разность показателей преломления на разных частотах. Наиболее тесная статистическая связь с содержанием глины и гумуса наблюдается у разности показателей преломления на частотах 0,2 и 2 ГГц.
В двух из десяти исследованных почв наблюдается аномальный ход зависимости показателя преломления от влажности. В докладе дается возможное объяснение этого явления.
Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки в части проведения НИР.