土壤水分测定方法

土壤水分测定方法土壤水分是植物生长的关键性因子，各国对土壤含水量都进行了一系列的研究，美国、澳大利亚、巴西等国家，对土壤水分的研究投入相当大，而且也具备了一定的实力。但是国外比较偏重于水分入渗、森林水文方面的研究，对某地区植被与土壤水分的相互作用研究较少。国内从上世纪50年代开始，逐渐对土壤水分进行细致深入地研究，开始形成了一套比较完整的理论体系。土壤水分是植物水分的直接来源，植物吸收土壤中的水分、有机质等营养物质，进行生长。同时，土壤水分含量的多少，又决定着植物的生长状况的好坏。因此，测量土壤水分有着重要的实际意义。目前，国内外有很多土壤水分测定方法。具体方法列举如下：滴定法，称重法，电容法，电阻法，微波法，中子法，KarlFischer法，γ射线法，核磁共振法，时域反射法（TDR），石膏法，红外遥感法和土壤水分测定仪等。尽管方法众多，但我们具体在测定土壤水分时，只是选择其中的一种来测量。那么，下面我就具体来介绍下几种土壤水分测定方法。土壤水分测定方法具体介绍：1、烘干法：烘干法是测定土壤水分最普遍的方法，也是标准方法。具体为：从野外获取一定量的土壤，然后放到105℃的烘箱中，等待烘干。其中烘干的标准为前后两次称重恒定不变。烘干后失去的水分即为土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*100%，M为烘干前的土壤重量，W为土壤水分的重量，即M与烘干后土壤重量M’的差值。2、电阻法：电阻法利用石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关。当把这些中间物加上电极放置在潮湿的土壤中，然后一段时间后，这些东西的含水量达到平衡。由于电阻和含水量间的关系，我们先前标定电阻和百分数间一定的对应关系，然后就可以通过这些组件，得到1~15大气压吸力范围内的水分读数。3、中子散射(neutronscattering)法：中子法适合测定野外土壤水分。它根据氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的原则，现在市面上已经有测定土壤水分的中子水分计。中子水分计有很多方面的优点，但是对有机质土壤有相当的限制，而且它不适宜测定0-15cm的土壤水分含量。4、γ射线法：与中子仪类似，γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线，用探头接收γ射线透过土体后的能量，与土壤水分含量换算得到。5、TDR（TimeDomainReflectometry）法：TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。这种方法在国外应用相当普遍，国内才刚开始引进，当各部门都相当重视。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法无法比拟的。另外，TDR能同时监测土壤水盐含量，且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的精确度可见一斑。如今，随着科学技术的发展，仪器也日新月异。土壤水分测定仪，gps土壤水分仪等仪器相继出现在市场上。而且随着计算机的发展，仪器也拥有了更加强大的功能，实时存储水分数据、打印数据甚至还可以定位测定地点的经度维度。这些都是以前的仪器不曾有的功能。仪器的诞生，也使得土壤水分测定变得更加简捷方便。实验室土壤水分测量方法土壤水分含量的多少，直接影响土壤的固、液、气三相比例，以及土壤的适耕性和作物的生长发育。在栽培作物时，需经常了解田间含水量等土壤水分状况，以便适时灌排，利于耕作，保证作物生长对水分的需求，达到高产丰收。土壤水分的测定方法很多，实验室一般采用烘干法。烘干法实验原理：烘干法是测定土壤含水量的常用方法，测定本身的误差取决于天平的精确度和取样的代表性。同时烘干过程中温度与烘干时间的控制也是影响测定结果准确度的重要因素，样品要求在105℃烘干6-8小时，以确保将土壤样品中的自由水和吸湿水驱走，而化学结合水不至于排出，有机质也只有微量的氧化分解挥发损失。对于腐殖质含量较高的土壤（＞8%）、泥炭土及盐土，温度不应超过105℃，含有石膏的土壤只能加热到80℃，以免造成样品中结晶水的损失。操作步骤：准备工作：在室内将铝盒编号并称重，重量记为W1取样：在田间用土钻钻取有代表性的土样，取土钻中段土壤样品约20克，迅速装入以编号的铝盒内，称量铝盒与新鲜土壤样品的重量，记为W2，带回室内。烘干：打开铝盒盖子（盖子放在铝盒旁边），放在105℃的恒温烘箱内烘干6小时，盖好盖子，将铝盒置于干燥器内冷却30分钟，称重。恒重：打开铝盒盖子，放在105℃的恒温烘箱内再次烘干3-5小时，盖好盖子，将铝盒置于干燥器内冷却30分钟，称重。若前后两次称重相差不超过0.05克即可认为已达到恒重。重量记为W3。结果计算：以烘干土为基准的水分百分数：%100%1332以新鲜土为基准的水分百分水%100%1232指土壤含水量（%）W1指铝盒重量（克）W2指铝盒及新鲜土壤样品的重量（克）W3指铝盒及烘干土壤样品的重量（克）实验仪器：编有号码的有盖铝盒、托盘天平、土钻、小刀、恒温干燥箱、干燥器、土壤水分速测仪。直接使用土壤水分速测仪来进行测量，测量起来比较简单，它还可以通过GPS定位系统掌握土壤的水分（墒情）的分布状况，为差异化的节水灌概提供科学的依据，同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。田间持水量测定地下水较深时，对土壤所能保持的最大毛管悬着水量的测定。利用田间持水量可以鉴定农田水分供给状况，对作物的有效程度和进行农田灌溉的依据。早在20世纪20年代初，一些学者在提出田间持水量的定义时，就已确定了田间测定方法。后来有些国家用整段土样或压力模装置在室内测定田间持水量。50年代中期，中国制定了有关测定的技术方法。田间持水量可以在田间测定，也可以在室内测定。田间测定法即小区灌水法。在有代表性的地段上，围起一定面积的小区，经过充分灌水，在排去多余的重力水后，测定土层中保持的最大悬着水量。灌水小区的面积通常是(2×2)平方米。其地面要平整。四周用坚实土埂围着，在中心部位楔入面积为(1×1)平方米的铁皮木框(或铁框)，框内为测试区，周围为保护区。小区的灌水量是根据欲测土层的深度和该土层现存的贮水量确定的。区内灌水入渗后要用塑料布(或帆布)和林秸等覆盖，以防止土表蒸发和雨水落入。开始测定的时间因土壤不同而异。砂性土在灌水后1～2天，壤性土为2～3天，粘性土为3～4天。测定时，在测试区内按土壤发生层次(或每10厘米厚土层)分层取土。一般取三个重复(三角形排列)。用称重烘干法，测其含水率，以占干土重百分数表示。以后每天测定一次。在同一土层上，当前后两次测得的含水率的差值不超过1.5～2.0%时，选后一次测定值为田间持水量。在日本以测定大量降雨(100毫米以上)或灌水浸泡24小时后的土壤含水率作为田间持水量。或用张力计测出一定土壤吸水力(多数取土壤吸力的对数值PF1.8)下的土壤含水率，作为田间持水量。室内测定法威尔科克斯(Wilcox)法也称环刀法(或土壤容重钻)是用环刀在欲测地段上采取原状土。同时在同一土层上取些散状土，带回室内。将前者放入水中(水不没环刀顶)浸一昼夜。后者经风干，通过孔径为1毫米的土筛，装入环刀。然后将装有湿土的环刀的有孔盖子打开，连同滤纸一起放在盛风干土的环刀上。经过8小时吸水后，从盛原状土的环刀中取15～20克土样，用称重烘干法，测其含水率。经过重复测重，求出同一土层含水率的平均值，即为该层的田间持水量。整段标本法从田间取有代表性的完整土柱，其最小横截面积为(15x15)平方厘米，深度一般比欲测深度深1倍以上。土柱四侧淋上一层松脂。并用木板加以封闭。其上端高出土柱表面，以便灌水。下端固定一孔径为0.5毫米的黄铜网，装上一个漏斗接水。在土样的每一土层边界上插入电极，当全部定额水量渗入土样后，在其表面盖上数层能保持湿润的滤纸。随后利用电极测定土壤导电度的变化来观察水的移动状况。当水停止向下移动时，便打开整段土样的一测边壁，并逐层取出土样，用称重烘干法，测其含水率占干土重的百分数)，即为该土壤剖面的田间持水量。压力模法从田间取回欲测的土样(土柱、土块或散状土)经过充分湿润后(散状土经过风干过筛)，放置在压力模的多孔陶瓷板上。在一定吸力(土柱、土块用1/10巴、散状土用1/3巴)下，将其吸干达到平衡后，迅速地用称重烘干法，测其含水率，得出田间持水量的近似值。PS：田间测定法准确，能代表自然状况下的田间持水量。在地下水位较高的地区或田间难取土样的情况下采用室内测定法，只能取得田间持水量的近似值。土壤容重的测定1概念：土壤容重是指土壤在未破坏自然结构的情况下，单位容积的干土重，以g／cm3表示。土壤容重及孔隙度是土壤松紧状况的反映，而它们和土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度、耕作措施等有关，并可作为判断土壤肥力高低的一项重要指标。测定土壤容重的方法很多，如环刀法，蜡封法(用于求不规则样的体积)，水银排开法，r射线法，常用的是前两种方法。现介绍常用的环刀法，此法操作简便，结果比较准确，且能反映田间实际情况。方法是利用一定容积的环刀切割未搅动的自然状态的土样，使土样充满其中、称量后计算单位体积的烘干土重量。2主要仪器：环刀、环刀托、削土刀、铁铲、天平(感量0.1克)、白瓷盘、滤纸。3测定方法a.先在田间选择挖掘土壤剖面位置，然后挖掘土壤剖面，观察面向阳，挖出的土放在土坑两边，挖的深度一般是1米或见到地下水为止。如测定耕作层土壤容重，则不必挖土壤剖面。b.用修土刀修平土壤剖面，并记录剖面的形态特征，按剖面层次，分层采样，每层重复三次。c.将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍擦凡士林。将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止。若土壤层坚实，可用手锄慢慢敲打，环刀压入时要平稳，用力一致。d.用修土刀切开环刀周围的上样，取出已装土的环刀，细心削去环刀两端多余的土，并擦净环刀外面的土。同时，在同层采样处，用铝盒采样，测定自然含水量。e.把装有样品的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。随即称重(精确到0.01克)，并记录。f.将装有样品的铝盒烘干称重(精确到0.01克)，测定土壤含水量，或直接从环刀筒中取出样品测定土壤含水量。4结果计算：a.环刀容积按下式计算：hrV2式中：V—环刀容积(厘米3)；r—环刀内半径(厘米)；h—环刀高度（厘米）；π—圆周率。b.按下式计算土壤容重：VWgs)1(100式中：ρs—土壤容重(克／厘米3)；g—环刀内湿样重(克)；V—环刀容积(厘米3)；W—样品含水量(％)(取分子)。c.此法允许平行绝对误差0.03克/厘米3，取算术平均值。注：如不测定土壤自然含水量，则环刀内的土壤全部无损地移入已知重量的大铝盒中，烘干至恒重。按下式计算土壤容重：VWss式中：ρs-—土壤容重，g／cm3；Ws—烘干土重，g；V—环刀容积，cm3。