土壤保水能力是衡量土壤健康状况、指导农业精准灌溉、推动生态修复以及预防地质灾害的重要指标。过去，评估土壤保水性主要依赖烘干法、张力计和离心法等传统技术。这些方法虽能提供基础数据，但存在耗时长、破坏样品结构、难以区分不同形态水分（如束缚水、毛细水和自由水）等局限。随着土壤水文研究的深入，科研界迫切需要一种能够快速、无损且原位监测土壤水分动态的技术。在此背景下，低场核磁共振技术凭借其独特优势，逐渐成为土壤物理学及相关领域的研究热点。
低场核磁共振技术的核心原理基于氢原子核的自旋特性。土壤中的水分富含氢原子，其原子核在磁场中如同微小磁针。当土壤样品被置于低场核磁共振设备的恒定磁场中时，氢原子核会沿磁场方向排列。此时，施加特定频率的射频脉冲，氢核吸收能量后偏离原方向；脉冲停止后，氢核逐渐释放能量并恢复初始状态，这一过程称为“弛豫”。仪器通过检测弛豫信号（即弛豫时间T2）获取信息：弛豫时间越短，表明水分被土壤颗粒束缚越紧密（如强束缚水）；反之，自由水的弛豫时间较长。通过分析弛豫时间分布谱，可无损、定量地区分土壤中不同形态水分的含量与比例。
与传统方法相比，低场核磁共振技术具有显著优势。首先，它无需干燥或破坏土样，可对同一样品进行连续动态测量，既提高了实验效率，又保留了土壤原始结构信息。其次，该技术能非侵入式量化不同束缚状态的水分，突破了传统方法仅能测定总含水量的局限。它还可通过成像技术直观展示水分在土壤孔隙中的空间分布，并实时监测水分迁移、冻融循环和植被吸水等动态过程。更值得一提的是，弛豫时间分布与土壤孔隙结构、比表面积和黏土矿物含量等性质密切相关，一次测量即可同步获取多种物理信息。
在土壤保水能力评价中，低场核磁共振技术发挥着关键作用。例如，通过关联不同吸力（基质势）下的核磁共振信号，可高精度构建土壤水分特征曲线，明确各吸力段可移动水与不可移动水的具体含量，深化对土壤持水与释水机制的理解。该技术还能通过设定弛豫时间阈值，直接量化对植物有效的毛细管水和难以利用的束缚水，为精准灌溉和抗旱品种选育提供科学依据。弛豫时间分布可反演土壤孔隙尺寸分布，通过分析不同孔隙中水分的保持与运动，评估土壤结构（如团聚体稳定性和孔隙连通性）对保水能力的影响。
在土壤改良与管理领域，该技术同样表现出色。例如，在施加生物炭、有机肥或实施耕作措施后，利用低场核磁共振技术动态跟踪土壤不同形态水分的变化，可科学评价改良措施对提升土壤保水抗旱能力的效果。某研究团队通过长期监测发现，施加生物炭后，土壤中自由水比例显著增加，而强束缚水比例下降，表明改良措施有效改善了土壤孔隙结构，增强了保水能力。这一发现为优化土壤改良方案提供了重要参考。
低场核磁共振技术以其无损、精准、动态的特点，正在重塑土壤保水能力评价的研究范式。它不仅弥补了传统方法的不足，更通过揭示土壤水分微观形态与宏观性质的联系，为水资源高效利用、生态环境保护和农业可持续发展提供了强有力的技术支撑。随着该技术的普及与创新，其在土壤科学及相关领域的应用潜力将进一步释放。
