土壤性質(zhì)的測(cè)定

土壤性質(zhì)的測(cè)定

1含水量的測(cè)定1、測(cè)定原理土壤樣品在1052℃烘至恒重時(shí)的失重,即為土壤樣品所含水分的質(zhì)量。

2、儀器、設(shè)備土鉆、土壤篩〔孔徑1;〕、鋁盒:小型的直徑約40,高約20;大型的直徑約55,高約28;分析天平:;小型電熱恒溫烘箱;枯燥器:內(nèi)盛變色硅膠或無(wú)水***化鈣。

3、:選取有代表性的風(fēng)干土壤樣品,壓碎,通過(guò)1篩,混合勻稱(chēng)后備用。

:在田間用土鉆取有代表性的新奇土樣,刮去土鉆中的上部浮土,將土鉆中部所需深度處的土壤約20,捏碎后快速裝入精確?????質(zhì)量的大型鋁盒內(nèi),蓋緊,裝入木箱或其他容器,帶回室內(nèi),將鋁盒外表擦拭潔凈,馬上稱(chēng)重,盡早測(cè)定水分。

:取小型鋁盒在105℃恒溫箱中烘烤約2,移入枯燥器內(nèi)冷卻至室溫,稱(chēng)重,。

用角勺將風(fēng)干土樣拌勻,舀取約5,勻稱(chēng)地平鋪在鋁盒中,蓋好,稱(chēng)重,。

將鋁盒蓋揭開(kāi),放在盒底下,置于已預(yù)熱至1052℃的烘箱中烘烤6。

取出,蓋好,移入枯燥器內(nèi)冷卻至室溫約需20,馬上稱(chēng)重。

風(fēng)干土樣水分的測(cè)定應(yīng)做兩份平行測(cè)定。

:將盛有新奇土樣的大型鋁盒在分析天平上稱(chēng)重,。

揭開(kāi)盒蓋,放在盒底下,置于已預(yù)熱至1052℃的烘烤箱中烘烤12。

取出,蓋好,在枯燥器中冷卻至室溫約需30,馬上稱(chēng)重。

新奇土樣水分的測(cè)定應(yīng)做三份平行測(cè)定。

注:烘烤規(guī)定時(shí)間后一次稱(chēng)重,即達(dá)“恒重〞。

5計(jì)算公式水分分析基,%=〔1-21-0〕100………………1水分干基,%=〔1-22-0〕100………………2式中:0──烘干空鋁盒質(zhì)量,;1──烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量,;2──烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量,。

平行測(cè)定的結(jié)果用算術(shù)平均值表示,保存小數(shù)后一位。

平行測(cè)定結(jié)果的相差,水分小于5%%,水分為5~25%%,水分大于15%的大粒粒徑約10%相當(dāng)于相對(duì)相差不大于5%。

2土壤容重的測(cè)定嚴(yán)格的講土壤容重應(yīng)稱(chēng)干容重,又稱(chēng)土壤密度,用符號(hào)表示,土工上也稱(chēng)干幺重。

其含意是干基物質(zhì)的質(zhì)量與總?cè)莘e之比:總?cè)莘e包括基質(zhì)和孔隙的容積,大于,因而ρ必定小于ρ。

假設(shè)土壤孔隙占土壤總?cè)萘康囊话?那么ρ為ρ的一半,-3~-3左右。

-3,不過(guò)即使最緊實(shí)的土壤ρ也顯著低于ρ,由于土粒不行能將全部孔隙堵實(shí),土壤基質(zhì)仍保持多孔體的特征。

松散的土壤,如有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤或耕翻耙碎的表土,-3~-3。

泥炭土和膨脹的粘土,ρ也低。

所以ρ可以作為表示土壤松緊程度的一項(xiàng)尺度。

1方法選擇測(cè)定的土壤容重通常用環(huán)刀法。

此外,還有蠟封法,水銀排出法,填砂法和射線(xiàn)法〔雙放射源〕等。

蠟封法和水銀排出法主要測(cè)定一些呈不規(guī)那么外形的堅(jiān)硬和易碎土壤的容重。

填砂法比擬簡(jiǎn)單費(fèi)時(shí),除非是石質(zhì)土壤,一般大量測(cè)定都不采納此法。

射線(xiàn)法需要特別儀器和防護(hù)設(shè)施,不易廣泛使用。

2測(cè)定原理用肯定容積的環(huán)刀〔一般為100〕切割未攪動(dòng)的自然狀態(tài)土樣,使土樣布滿(mǎn)其中,烘干后稱(chēng)量計(jì)算單位容積的烘干土重量。

本法適用一般土壤,對(duì)堅(jiān)硬和易碎的土壤不適用。

3儀器環(huán)刀〔容積為100〕;天秤〔感量為和〕;烘箱;環(huán)刀托;削土刀;鋼絲鋸;枯燥器。

4操作步驟在田間選擇挖掘土壤剖面的位置,按使用要求挖掘土壤剖面。

一般如只測(cè)定耕層土壤容重,那么不必挖土壤剖面。

用修土刀修平土壤剖面,并記錄剖面的形態(tài)特征,按剖面層次,分層取樣,耕層4個(gè),下面層次每層重復(fù)3個(gè)。

將環(huán)刀托放在重量的環(huán)刀上,環(huán)刀內(nèi)壁稍擦上凡士林,將環(huán)刀刃口向下垂直壓入土中,直至環(huán)刀筒中布滿(mǎn)土樣為止。

3用修土刀切開(kāi)環(huán)四周的土樣,取出已布滿(mǎn)土的環(huán)刀,細(xì)心削平和擦凈環(huán)刀兩端及外面多余的土。

同時(shí)在同層取樣處,用鋁盒采樣,測(cè)定土壤含水量。

把裝有土樣的環(huán)刀兩端馬上加蓋,以免水分蒸發(fā)。

隨即稱(chēng)重〔〕,并記錄。

將裝有土樣的鋁盒烘干稱(chēng)重〔〕,測(cè)定土壤含水量。

或者直接從環(huán)刀筒中取出土樣測(cè)定土壤含水量。

5結(jié)果計(jì)算ρ=式中:ρ土壤容重;環(huán)刀內(nèi)濕樣質(zhì)量;環(huán)刀容積〔〕,一般為100;θ樣品含水量〔質(zhì)量含水量〕,%。

6測(cè)定誤差允許平行肯定誤差,取算術(shù)平均值。

7土壤孔隙度的測(cè)定〔計(jì)算法〕土壤孔隙度也稱(chēng)孔度,指單價(jià)單位容積土壤中孔隙容積所占的分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù),可用下式計(jì)算:大體上,粗質(zhì)地土壤孔隙度較低,但粗孔隙較多,細(xì)質(zhì)地土壤正好相反。

團(tuán)聚較好的土壤和松散的土壤〔容重較低〕孔隙度較高,前者粗細(xì)孔的比例適合作物的生長(zhǎng)。

土粒分散和緊實(shí)的土壤,孔隙度較低且細(xì)孔隙較多。

土壤孔隙度一般都不直接測(cè)定,而是由土粒密度和容重計(jì)算求得。

由上式,可得:推斷土壤孔隙狀況優(yōu)劣,最重要的是看土壤孔徑分布,即大小孔隙的搭配狀況,土壤孔徑分布在土壤水分保持和運(yùn)動(dòng),以及土壤對(duì)植物的供水討論中有特別重要的意義。

4土壤—水勢(shì)的測(cè)定—張力計(jì)法1范圍本方法適用于小于85的土壤水吸力的測(cè)定。

2原理土壤水吸力是反映土壤水能量狀態(tài)與植物吸水關(guān)系特征的一個(gè)指標(biāo)。

依據(jù)土壤水吸力與土壤含水量的關(guān)系繪制成的水分特性曲線(xiàn)表征土壤持水性能,用以討論土壤水分的能態(tài)變化規(guī)律。

田間測(cè)定土壤水吸力的最簡(jiǎn)便方法是張力計(jì)法,張力計(jì)法一般有真空表式張力計(jì)和形***柱形張力計(jì)兩種,后者測(cè)量的精度較高,能檢出微小的差異。

張力計(jì)的量程較窄,僅能測(cè)定小于85的土壤水吸力。

將布滿(mǎn)水、密封后的張力計(jì)陶土頭插入非飽和水的土壤中,張力計(jì)內(nèi)的自由水通過(guò)多孔陶土頭的壁與土壤水建立水力上的聯(lián)系,在到達(dá)平衡后,儀器內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓值由負(fù)壓表指示出來(lái),即為土壤水吸力。

:使用前先在張力計(jì)內(nèi)灌滿(mǎn)經(jīng)煮沸、密封冷卻的無(wú)氣水用于張力計(jì)的水均為無(wú)氣水,以下不再注明,豎直插放在木架上10~20,水通過(guò)陶土頭向外滲出。

再向張力計(jì)中重新注滿(mǎn)水,在集氣管口塞上一個(gè)插有注射器針頭的橡皮塞,用注射器抽氣,真空表指針開(kāi)頭轉(zhuǎn)動(dòng),待表內(nèi)有空氣逸出時(shí),緩慢拔去塞子,連續(xù)加滿(mǎn)水、抽氣,如此重復(fù)3次~4次,真空表內(nèi)的空氣已大局部除去。

此時(shí)再將儀器注滿(mǎn)水,加環(huán)形密封圈和蓋子密封,在通風(fēng)處讓陶土頭蒸發(fā),埋藏的空氣隨負(fù)壓的增大漸漸逸出。

輕小扣打張力計(jì)管壁,使氣泡集中到集氣管中。

將陶土頭浸在水中吸水,真空表指針即退回。

翻開(kāi)儀器蓋,反復(fù)注水、密封、蒸發(fā),直到真空表指針指示值≥85。

待吸水指針較快地退回,集氣管內(nèi)膨大的空氣收縮成微小的氣泡,那么說(shuō)明儀器內(nèi)空氣已根本除盡。

最終再將儀器布滿(mǎn)水,密封,陶土頭浸泡水中待用。

:儀器密封后,真空表至測(cè)點(diǎn)陶土頭中部存在一靜水壓力差,另外真空表本身也有可能存在肯定誤差,這兩個(gè)誤差必需予以校正。

詳細(xì)校正方法是,將除氣處理后的張力計(jì)陶土頭自然蒸發(fā),待負(fù)壓升至20時(shí),將儀器陶土頭垂直浸泡水中,水面保持在陶土頭的中部。

當(dāng)真空表指針退回直至不動(dòng)時(shí)的讀數(shù)即為零位校正值。

,用直徑與陶土頭相配的開(kāi)口土鉆垂直鉆孔至待測(cè)深度從地面至陶土頭中部計(jì),倒入少許泥漿,垂直插入張力計(jì),使陶土頭與四周土壤接觸緊密。

搗實(shí)管壁四周松土,以防止雨水沿管壁滴入,同時(shí)盡量不要過(guò)多地踩踏儀器四周的土壤,防止造成土壤板實(shí)失去代表性。

:通常在儀器安裝的次日觀(guān)測(cè)讀數(shù),為防止溫度影響,在早晨進(jìn)行讀數(shù)。

當(dāng)集氣管中空氣到達(dá)該管容積的一半時(shí),必需除氣,操作方法是在讀數(shù)后開(kāi)啟蓋,注滿(mǎn)水后再密封。

如氣溫降至冰點(diǎn)時(shí),應(yīng)撤回儀器,以免凍壞。

6土壤水分特征曲線(xiàn)測(cè)定試驗(yàn)1試驗(yàn)原理如上的張力計(jì)法2試驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)計(jì)脫濕:配置飽和土樣,在室內(nèi)自然蒸發(fā),測(cè)定整個(gè)過(guò)程中土壤含水率與吸力關(guān)系曲線(xiàn)。

單點(diǎn):用16個(gè)土樣,分別配置指定含水率,測(cè)定該含水率下的吸力值,連成特征曲線(xiàn)。

3試驗(yàn)步驟與要求計(jì)算給定初始值如下表格,計(jì)算裝滿(mǎn)試樣罐需要的土樣質(zhì)量〔〕:項(xiàng)目干容重罐體積初始質(zhì)量含水率表達(dá)式γθ單位33%數(shù)值待定待定待定配置土樣到預(yù)期體積含水量θ,計(jì)算所需水的質(zhì)量:土樣的裝填8先在試樣罐底部鋪上一層一般濾紙,然后將稱(chēng)好的土樣分次分層地裝入罐中,一般分為6層裝填,每次裝入16總質(zhì)量的土樣,鋪平后用直徑比試樣罐稍小的擊錘夯實(shí)土樣,夯實(shí)的遍數(shù)以能到達(dá)要求的密度為準(zhǔn)〔每次將裝入的土夯實(shí)到16土柱高度〕。

應(yīng)當(dāng)留意周邊土壤的夯實(shí)常不能夯實(shí),故除了擊錘夯實(shí)外,還用棍棒進(jìn)行搗實(shí)。

每層土樣之間要進(jìn)行“打毛〞,保證層間結(jié)合良好。

填裝完畢后,刮平土壤外表,蓋上罐蓋,稱(chēng)重,精確?????求得實(shí)際罐中土樣的質(zhì)量。

安裝張力計(jì)在試樣罐的中心先用小土鉆鉆一土孔,孔徑略小于陶土頭直徑。

然后稱(chēng)重,精確?????求得罐中最終土樣的質(zhì)量。

然后將張力計(jì)插入,使陶土頭與土樣緊密結(jié)合。

稱(chēng)重求得系統(tǒng)總的質(zhì)量1。

配置預(yù)期含水量〔1〕單點(diǎn)將預(yù)先求得的水量,23倒入盛水容器中,將系統(tǒng)放入其中,再將水量的13從系統(tǒng)上部漸漸灌入試樣罐,然后將罐口用膠布封閉,靜置系統(tǒng),讓其漸漸吸水、滲水、勻稱(chēng)。

〔2〕脫濕將系統(tǒng)至于盛水容器中,容器的中的水面盡量接近土罐上沿〔確保不能漫過(guò)土罐〕,讓其漸漸吸水、勻稱(chēng),靜置1天,土樣根本可到達(dá)飽和。

觀(guān)測(cè)讀數(shù)、稱(chēng)量與燒干法測(cè)量含水率〔1〕單點(diǎn):一天后,系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定,觀(guān)測(cè)負(fù)壓表讀數(shù),并將讀數(shù)單位轉(zhuǎn)換為水柱高度。

稱(chēng)量系統(tǒng)總重2,計(jì)算出此時(shí)土樣的含水率。

再用烘干法與燒干法〔可選〕測(cè)定水分含量進(jìn)行校驗(yàn)〔2〕脫濕:將飽和后的系統(tǒng)拿出,擦干土罐外表,稱(chēng)重,計(jì)算出飽和含水率,然后將罐蓋翻開(kāi),放在系統(tǒng)置放槽上,每天讀一次數(shù)據(jù)。

直到負(fù)壓表的讀數(shù)接近最大量程。

6、清洗試驗(yàn)儀器清洗試驗(yàn)過(guò)程中使用的儀器,并將土樣罐中的土樣取出,放于指定位置。

飽和導(dǎo)水率的測(cè)定1測(cè)定原理由達(dá)西定律可知,通過(guò)某一土層的水量與截面積、時(shí)間和水層厚度水頭呈正比,與滲透經(jīng)過(guò)的距離飽和土層厚度呈反比,即=\1由式1得=2式中:為滲透過(guò)肯定截面積的水量,;為飽和導(dǎo)水率滲透系數(shù),;為滲透距離,;為滲透筒的橫截面積,2;為滲透過(guò)水量時(shí)所需要的時(shí)間,;為水層厚度水位差,。

飽和導(dǎo)水率與土壤的孔隙率、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量等有關(guān)。

從達(dá)西定律可以看出,飽和導(dǎo)水率是土壤所特有的常數(shù)。

82試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器包括滲透桶、改良的馬氏瓶、燒杯、秒表和溫度計(jì)。

為了便于觀(guān)測(cè),滲透桶采納透亮?????的有機(jī)玻璃管,桶的上沿打一進(jìn)水口。

試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3操作步驟1土樣的取得。

在室內(nèi)測(cè)定原狀土和擾動(dòng)土。

原狀土:用滲透桶取原狀土,取土深度為10,將墊有濾紙的底篩網(wǎng)蓋好,帶回室內(nèi)待用。

擾動(dòng)土:在滲透桶下墊上濾紙,紗布包好,用橡皮筋沿滲透桶將紗布箍緊,按預(yù)定容重裝入擾動(dòng)土。

2將滲透桶浸入水中,水面距土柱1~2,待土面消失水后將滲透桶取出,掛在適當(dāng)位置,使重力水滴完。

3將馬氏瓶灌水口翻開(kāi),關(guān)掉進(jìn)氣口和供水口,由灌水口向馬氏瓶灌水。

灌水至相宜位置時(shí),將灌水口塞子塞緊,翻開(kāi)供水口排氣至供水口不再流水。

94將馬氏瓶放在相宜位置,將供水管接在滲透桶的進(jìn)水口,調(diào)整馬氏瓶高度翻開(kāi)進(jìn)氣口、向滲透桶供水,使?jié)B透桶上部保持約5的水層。

當(dāng)滲透桶下面滴下第一滴水時(shí),用秒表開(kāi)頭計(jì)時(shí),并依據(jù)馬氏瓶上的刻度記錄液面高度變化過(guò)程,同時(shí)用溫度計(jì)記錄燒杯內(nèi)出流液的溫度。

兩次讀數(shù)時(shí)馬氏瓶液面高度之差乘以馬氏瓶截面積,即為該時(shí)間段的出水量。

5一般狀況下試驗(yàn)60后單位時(shí)間滲出水量到達(dá)穩(wěn)定。

假如單位時(shí)間內(nèi)滲出水量不穩(wěn)定,應(yīng)延長(zhǎng)到單位時(shí)間內(nèi)滲出水量穩(wěn)定為止。

6每一土樣重復(fù)測(cè)定5次,取其算術(shù)平均值為該土樣在某一時(shí)間段的滲出水量。

4結(jié)果計(jì)算試驗(yàn)飽和水率滲透系數(shù)為式中:為度為℃時(shí)的飽和導(dǎo)水量,;為滲透時(shí)間,。

土壤水分集中速率1、測(cè)定原理為了消退重力的影響,試驗(yàn)過(guò)程采納水平土柱進(jìn)行,該測(cè)定過(guò)程要求土柱的土壤質(zhì)地均一、且初始含水率均一、土柱進(jìn)水端水位恒定,壓力為零。

這樣水分在土柱中作水平吸滲運(yùn)動(dòng),其前進(jìn)的最主要?jiǎng)恿Ρ闶峭寥阑|(zhì)吸力。

不飽和水分在不太厚的水平土柱中運(yùn)動(dòng)時(shí),重力作用可以忽視,視作一維水平運(yùn)動(dòng)。

土壤中一維水平流方程及其定界條件為:10〔1〕式中:為距進(jìn)水邊界處的土壤含水率〔3-3〕;為土柱初始含水率〔風(fēng)干土壤含水率〕〔3-3〕;為土柱始端維持的飽和含水率〔3-3〕;為土柱中斷面距始端的距離〔〕;為時(shí)間〔〕;為土壤水分集中率〔2-1〕。

采納變換,將〔1〕式變?yōu)槌Ｎ⒎址匠?求解得到的計(jì)算公式為:〔2〕式中:為變換的參數(shù)。

進(jìn)行水平土柱吸滲試驗(yàn)時(shí),測(cè)出時(shí)刻土柱含水率分布,并計(jì)算出各點(diǎn)的值,就可以繪制出關(guān)系曲線(xiàn)。

由曲線(xiàn)就可以求出相應(yīng)于不同值