实验五土壤水分常数的测定

海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 实 验 五 ：土 壤 水 分 常 数 的 测定 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 1土 壤 最 大 吸 湿 水 量 的 测 定 n 在 空 气 湿 度 接 近 饱 和 的 条 件 下 ， 干 燥 士 壤 所 能 吸 收 的 气 态水 分 称 为 土 壤 最 大 吸 湿 水 。 其 含 量 决 定 于 空 气 的 相 对 湿 度 、土 壤 质 地 以 及 土 壤 中 有 机 质 含 量 。n 测 定 土 样 为 风 干 土 。 n 测 定 仪 器 及 试 剂 ： 天 平 （ 感 量 0.01及 0.001） 、 称 量 瓶（ 5cm、 高 3cm） 、 干 燥 器 、 烘 箱 、 饱 和 硫 酸 钾 （ 或 10 硫 酸 ） 构 成 相 对 湿 度 接 近 饱 和 的 空 气 。n 最 大 吸 湿 水 含 量 (M湿 M干 )/ M干 100 M干 为 干 土 重 量 g, M湿 为 空 气 湿 度 接 近 饱 和 时 的 湿 土 重 量 g 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 测 定 步 骤 ：n 称 取 通 过 lmm筛 孔 的 风 干 土 样 5 20g（ 粘 士 和 有 机 质 含 量 多 的 土 壤为 5 10g， 壤 士 和 有 机 质 含 量 较 少 的 土 壤 为 10 15g， 砂 土 和 有 机 质含 量 极 少 的 土 壤 15 20g） ， 放 人 已 知 质 量 的 称 量 瓶 中 ， 平 铺 在 称 量瓶 底 。 n 将 称 量 瓶 放 人 干 燥 器 中 有 孔 瓷 板 上 。 打 开 瓶 盖 ， 勿 使 贴 近 器 壁 。 干燥 器 下 部 盛 有 饱 和 硫 酸 钾 溶 液 （ 每 lg土 样 约 放 入 3ml饱 和 硫 酸 钾 溶液 ） 。 将 干 燥 器 盖 好 后 ， 放 置 在 温 度 较 稳 定 的 地 方 或 保 持 恒 温 20 。 n 在 土 壤 开 始 吸 湿 后 一 星 期 左 右 ， 将 称 量 瓶 加 盖 从 干 燥 器 中 取 出 ， 立即 在 天 平 上 称 量 ， 然 后 重 新 放 入 干 燥 器 中 ， 使 其 继 续 吸 水 ， 以 后 每 隔2 3天 按 前 法 称 量 一 次 ， 直 至 达 到 恒 重 或 前 后 两 次 称 量 之 差 不 超 过0.005g为 止 ， 计 算 时 可 取 其 最 大 数 。n 将 最 大 吸 湿 水 达 到 恒 重 的 土 样 ， 置 于 105C的 烘 箱 中 烘 干 至 恒 重 ，按 一 般 计 算 土 壤 含 水 量 的 方 法 ， 计 算 土 壤 最 大 吸 湿 水 。 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 2土 壤 凋 萎 含 水 量 的 测 定n 土 壤 凋 萎 含 水 量 （ 凋 萎 系 数 ） 是 指 植 物 开 始 永 久 凋 萎 时 的土 壤 水 分 含 量 ， 是 土 壤 中 植 物 能 利 用 的 水 分 下 限 。n 土 壤 凋 萎 含 水 量 可 根 据 最 大 吸 湿 水 含 量 计 算 n 凋 萎 含 水 量 （ ） 最 大 吸 湿 水 （ ） 1.5（ 1.3 25之间 ） n 凋 萎 含 水 量 也 可 根 据 生 物 法 进 行 测 定 ， 在 容 器 中 栽 培 植 物 ，至 植 物 因 缺 水 而 开 始 永 久 凋 萎 时 ， 测 定 土 壤 含 水 量 ， 即 得凋 萎 系 数 。 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 3土 壤 中 几 种 水 分 常 数 的 测 定 n 将 野 外 用 环 刀 取 回 的 土 样 在 室 内 进 行 如 下 处 理 ： n （ 1） 将 环 刀 上 、 下 盖 取 下 ， 一 端 换 上 有 网 孔 并 垫 有 滤 纸的 底 盖 后 ， 称 量 此 环 刀 加 湿 土 质 量 。 n （ 2） 将 装 有 湿 土 的 环 刀 取 去 上 盖 使 其 带 有 网 孔 并 垫 有 滤纸 的 一 瑞 向 下 放 入 瓷 盘 （ 或 平 底 盆 ） 中 ， 注 入 并 保 持 瓷 盘中 水 层 的 高 度 至 环 刀 上 沿 为 止 ， 使 其 吸 水 达 12h（ 质 地 粘重 的 土 样 放 置 时 间 可 稍 长 ） ， 此 时 环 刀 土 壤 中 所 有 非 毛 管孔 隙 及 毛 管 孔 隙 都 充 满 了 水 分 ， 盖 上 上 盖 ， 水 平 取 出 ， 立即 倒 置 ， 进 行 称 量 （ A） ， 即 可 算 出 最 大 持 水 量 。 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 n （ 3） 将 上 述 称 量 后 的 环 刀 ， 使 带 有 网 孔 并 垫 有 滤 纸 的 一端 向 下 放 置 在 铺 有 干 砂 的 平 底 盘 中 12h， 此 时 环 刀 中 土 壤非 毛 管 孔 隙 中 的 水 分 已 全 部 流 出 ， 但 环 刀 中 土 壤 的 毛 细 管仍 充 满 水 分 ， 立 即 称 量 （ B） ， 即 可 计 算 出 毛 管 持 水 量 。 n （ 4） 再 将 上 述 称 量 （ B） 后 的 环 刀 继 续 放 置 在 铺 有 干 砂 的平 底 盘 中 ， 保 持 一 定 时 间 （ 砂 土 一 昼 夜 ， 壤 土 2 3昼 夜 ，粘 土 4 5昼 夜 ） ， 此 时 环 刀 中 土 壤 的 水 分 为 毛 管 悬 着 水 ，立 即 称 量 （ C） 即 可 算 出 田 间 持 水 量 。 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 n （ 5） 将 上 述 称 量 （ C） 后 的 环 刀 中 的 土 壤 ， 取 出 其 中 有 代 表 性 的 一 部分 土 样 （ 20g左 右 )放 入 铝 盒 中 ， 测 定 土 壤 水 分 含 量 。 用 此 土 壤 水 分 含量 将 环 刀 中 的 湿 土 换 算 成 烘 干 土 重 ， 由 此 计 算 各 种 土 壤 水 分 常 数 。 n 结 果 计 算 ： n 最 大 持 水 量 （ A-W） /(W-W环 ） 100 n 毛 管 持 水 量 （ B-W） /(W-W环 ） 100 n 田 间 持 水 量 （ C-W） /(W-W环 ） 100 n 式 中 ： A浸 润 12小 时 后 环 刀 湿 士 重 gn B在 干 砂 上 放 置 12小 时 后 环 刀 湿 士 重 g n C在 干 砂 上 放 置 一 昼 夜 以 上 后 环 刀 湿 士 重 gn W环 刀 中 的 干 土 重 g n W环 环 刀 重 gn 最 佳 含 水 量 下 限 田 间 持 水 量 （ ） 0.7n 排 水 能 力 最 大 持 水 量 一 最 小 持 水 量 (田 间 持 水 量 ) 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 4土 壤 孔 隙 度 的 测 定 n 仪 器 设 备 ： 200cm3环 刀 （ 高 5 2cm， 半 径 3 5cm） 或 其 他 规 格 的 环 刀 、天 平 （ 感 量 0.0lg及 0.lg） 、 小 刀 、 铁 锹 、 烘 箱 、 铝 盒 、 瓷 盘 、 滤 纸等 。 n 测 定 步 骤 ： 取 样 方 法 与 容 重 测 定 相 同 ， 在 室 内 将 环 刀 的 上 、 下 盖 取 下 ，一 端 换 上 带 网 孔 并 垫 有 滤 纸 的 底 盖 ， 并 将 该 环 刀 放 入 盛 薄 层 水 的 瓷 盘中 ， 盘 内 水 深 保 持 在 2 3mm之 间 ， 浸 人 时 间 ， 砂 土 4 6h， 粘 土 812h或 更 长 时 间 。 然 后 擦 干 环 刀 外 的 水 分 并 立 即 称 重 W1。 称 重 后 将 此 环刀 连 同 湿 土 放 水 中 浸 泡 ， 水 面 高 度 至 环 刀 上 沿 ， 浸 泡 时 间 以 环 刀 上 面的 滤 纸 充 分 湿 润 为 止 ， 此 时 重 新 擦 干 环 刀 外 面 的 水 分 称 重 W 2,然 后 将 环刀 连 同 土 样 一 起 放 在 105 的 烘 箱 中 烘 至 恒 重 W3 n 结 果 计 算 :毛 管 孔 隙 度 (W1-W3)/V 100 总 孔 隙 度 (W2-W3)/V 100 非 毛 管 孔 隙 度 总 孔 隙 度 毛 管 孔 隙 度 式 中 V环 刀 容 积 cm3 土 壤 通 气 度 （ 容 积 ） 总 孔 隙 度 （ 容 积 ） 一 体 积 含 水 量 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 5土 壤 饱 和 导 水 率 的 测 定 n 土 壤 饱 和 导 水 率 是 指 当 土 壤 被 水 分 充 分 饱 和 后 ， 在 单 位 水 头 作 用 下 单位 时 间 单 位 面 积 上 渗 透 的 水 量 。n 仪 器 设 备 ： 环 刀 、 （ 200cm3、 7.0cm,高 5.2cm。 ） 、 量 筒 （ 100及50ml） 、 烧 怀 （ 100ml） 、 漏 斗 、 漏 斗 架 、 秒 表 等 。 n 测 定 步 骤 ： 在 室 外 用 环 刀 取 原 状 土 ， 取 样 方 法 与 容 重 测 定 相 同 。 在 室内 将 环 刀 下 端 换 上 有 网 孔 且 垫 有 滤 纸 的 底 盖 并 将 该 端 浸 入 水 中 ， 同 时注 意 水 面 不 要 超 过 环 刀 上 沿 。 一 般 砂 土 浸 1 6h， 壤 土 浸 8 12h， 粘土 浸 24h。 到 预 定 时 间 将 环 刀 取 出 ， 在 上 端 套 上 一 个 空 环 刀 ， 接 口 处先 用 胶 布 封 好 ， 再 用 熔 蜡 粘 合 ， 严 防 从 接 口 处 漏 水 ， 然 后 将 结 合 的 环刀 放 在 漏 斗 上 ， 架 上 漏 斗 架 ， 漏 斗 下 面 承 接 有 烧 杯 。 在 上 面 的 空 环 刀中 保 持 恒 定 水 头 5cm。 加 水 后 从 漏 斗 滴 下 第 一 滴 水 时 开 始 计 时 ， 测 定 单 位 时 间 内 渗 入 烧 杯 中 的 水 量 ， 测 定 到 在 单 位 时 间 内 渗 出 水 量 相 等 时为 止 ,即 达 到 稳 渗 时 为 止 。 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 结 果 计 算 ：饱 和 渗 透 速 度 V： V（ mm min） 10Qn/STn 式 中 Qn为 达 到 稳 渗 时 单 位 时 间 内 渗 出 的 水 量 mlS为 环 刀 的 面 积 cm2Tn为 单 位 时 间 min饱 和 导 水 率 Ks=V L/(h+L) 式 中 L为 土 层 的 厚 度 （ 即 环 刀 的 高 度 ） cm h为 土 层 上 水 头 高 cm 海南大学环境与植物保护学院 唐文浩 6土 壤 含 水 量 的 测 定 n 仪 器 设 备 ： 烘 箱 ， 铝 盒 ， 土 钻 ， 天 平 （ 感 量 0.01g） 。n 测 定 步 骤 ： 在 野 外 土 壤 水 分 观 测 点 用 土 钻 取 样 装 入 铝 盒 ， 每 个 观 测点 应 作 三 次 重 复 。 在 室 内 将 装 有 土 样 的 铝 盒 称 重 ， 称 量 出 铝 盒 加 湿 土的 质 量 W湿 。 揭 开 铝 盒 盖 ， 放 人 烘 箱 中 ， 在 105 下 烘 至 恒 重 （ 约12h） ， 从 烘 箱 中 取 出 铝 盒 ， 盖 好 盒 盖 ， 称 量 ， 即 铝 盒 加 烘 干 土 的 重量 W干 。n 结 果 计 算 ： 重 量 含 水 量 =(W湿 -W干 )/( W干 -W) 100%n 式 中 ： W湿 湿 土 铝 盒 重 gn W干 干 土 铝 盒 重 gn W铝 盒 重 g n 体 积 含 水 量 重 量 含 水 量 土 壤 容 重 （ g/cm3） n 测 定 土 壤 含 水 量 的 误 差 主 要 在 于 采 样 的 代 表 性 、 天 平 的 精 确 度 以 及 在烘 干 过 程 中 有 机 质 氧 化 分 解 而 损 失 的 重 量 ， 同 时 粘 粒 仍 能 吸 附 部 分 水 ，因 此 ， 测 定 土 壤 含 水 量 时 ， 必 须 注 意 采 样 的 代 表 性 ， 为 此 可 以 增 加 采样 的 重 复 次 数 来 弥 补 其 代 表 性 的 不 足 。 另 外 ， 测 定 含 水 量 很 高 的 粘 质土 壤 时 对 土 壤 可 以 多 烘 烤 3 4h 前 后 两 次 称 重 的 误 差 不 大 于 0.05g，即 为 恒 定 的 重 量 。