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本文针对冻融环境条件下,测定土壤中的盐分、水分含量,设计构建出冻融装置及测试设备;系统研究时域反射仪（TDR）测定土壤含盐量时,温度、土壤密度、含水量对土壤电导率的影响,确定不同温度下土壤电导率与盐含量的关系曲线,获得TDR传感器分别测定NaCl、Na2SO3、Na2CO3、KCl、Ca（HCO3）2和MgSO4六种盐分合适的测试温度范围、含水量范围、盐分含量范围、盐分标定公式及其相关系数。对比烘干法获得的含水量数据,对TDR、频域反射仪（FDR）传感器进行标定,达到提高土壤含水率测定精度的目的。基于电导率及介电原理的冻融环境下土壤盐分、水分传感研究对于实现冻融条件下土壤盐分、水分的快速监测和预报,研究寒区土壤环境,解决寒区地质冻害问题具有重要的科学研究意义。以TDR传感器、FDR传感器作为盐分、水分的传感元件建立了冻土环境下土壤盐分、水分监测系统,此系统主要由冷冻箱、土箱、温度控制系统、水盐给排系统、检测监测系统、电路控制系统构成。温度对土壤电导率的影响结果表明土壤含水率、盐分含量、土壤样品密度相同时,随着温度的降低,土壤的电导率显著降低,0℃以上时土壤电导率与温度呈线性关系,土壤温度降低到0℃以下,土壤电导率呈非线性关系。土壤样品密度对土壤电导率的影响结果表明土壤含水率、盐分含量、温度相同时,随着土壤样品密度的增加,土壤电导率显著增加,但是土壤样品增加到一定密度,土壤电导率相似,在一定的土壤样品密度范围内,土壤样品密度对于测定土壤电导率的影响可以忽略。通过标定土壤中的盐含量,获得了土壤电导率与盐含量的关系式及其相关系数,分析结果表明土壤样品密度、含水率相同时,随着盐分含量的增加,在温度相同时,土壤电导率显著增加;随着温度的降低,土壤电导率与盐含量的关系式的相关系数明显降低,含水率对于标定土壤中的盐含量具有重要作用,含水率增加到10wt.%,测定盐含量时的相关系数和盐含量范围明显增加,含水率10wt.%测定土壤中盐含量时的相关系数最高,是测定盐含量较优的含水率。土壤中NaCl的测试温度范围为-20℃～20℃,土壤含水率为10wt.%时,土壤样品的密度范围为1.21 g·cm-3～1.51 g·cm-3。土壤中含水率从2wt.%增加到10wt.%,NaCl含量范围从0-1wt.%增加到了0-5wt.%,土壤电导率与NaCl含量关系式的相关系数由0.8888-0.6613（含水率2wt.%）增加到了0.9992-0.9879（含水率10wt.%）。与四电极法测定土壤中NaCl含量的分析结果相比较,TDR法测定土壤中的NaCl具有更高的相关系数及更宽的线性测定范围,TDR传感器是测定土壤中盐分含量较优的测定方法。土壤中Na2SO3的测试温度范围为-12℃～20℃,土壤含水率为10wt.%时,土壤样品的密度范围为1.22 g·cm-3～1.52 g·cm-3。Na2SO3含量测定范围为0-3wt.%,土壤电导率与Na2SO3含量关系式的相关系数由0.9662-0.5609（含水率5wt.%）增加到了0.9974-0.9861（含水率10wt.%）。土壤中Na2CO3的测试温度范围为-18℃～20℃,土壤含水率为15wt.%时,土壤样品的密度范围为1.35 g·cm-3～1.68 g·cm-3。随着水含率从5wt.%增加到15wt.%,Na2CO3含量测定范围从0-3wt.%增加到了0-5wt.%,土壤电导率与Na2SO3含量关系式的相关系数由0.9843-0.6212（含水率5wt.%）增加到了0.9978-0.9868（含水率10wt.%）。土壤中KCl的测试温度范围为-19℃～20℃,土土壤含水率为5wt.%时,土壤样品密度范围为1.19 g·cm-3～1.49 g·cm-3。土壤含水率在5wt.%到15wt.%的范围内,KCl含量测定范围为0-5wt.%,随着含土壤水率从5wt.%增加到10wt.%,土壤电导率与KCl含量关系式的相关系数由0.9918-0.9329增加到了0.9986-0.9828。土壤中Ca（HCO3）2含量的测定温度范围为-19℃～20℃,土壤含水率为15wt.%时,土壤样品密度范围为1.35 g·cm-3～1.68 g·cm-3。含水率从5wt.%增加到15wt.%,Ca（HCO3）2含量测定范围均为0-5wt.%,随着含水率从5wt.%增加到10wt.%,土壤电导率与Ca（HCO3）2含量关系式的相关系数由0.9782-0.7892增加到了0.9995-0.9808。土壤中MgSO4含量的测定温度范围为-17℃～20℃,土壤含水率为10wt.%时,土壤样品密度范围为1.21g·cm-3～1.51 g·cm-3。土壤含水率从5wt.%增加到15wt.%,Mg SO4含量测定范围均为0-5wt.%,随着含水率从5wt.%增加到10wt.%,土壤电导率与MgSO4含量关系式的相关系数由0.9935-0.9553增加到了0.9938-0.9821。采用Matlab多项式拟合方法对土壤含水率分别为5wt.%、10wt.%及15wt.%时所得土壤电导率、盐含量、温度三种参数进行了拟合,获得了相应的拟合方程式及相关系数。TDR和FDR传感器测定出的含水量显著低于土壤的实际含水量,TDR和FDR标定土壤含水量的方程式分别为y=0.2222+0.7494x和y=-0.8178+0.9519x,相关系数R分别为0.9901和1.0。与TDR传感器标定结果相比较,FDR标定方程式的R值更高,表明在土壤含水量测定方面,FDR传感器优于TDR传感器,可以更好的反映土壤中的实际含水量,采用FDR传感器检测得到的含水量数据更可靠。