土壤田間持水量土樣制作方法、裝置和測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤墑情監(jiān)測技術領域，具體涉及一種土壤田間持水量土樣的制作方 法、采用的制作裝置以及基于該土樣測量土壤田間持水量的方法。
【背景技術】
[0002] 土壤田間持水量是重要的土壤水分常數(shù)，其含義是指:地下水較深和排水良好的 土壤經(jīng)過充分灌水或降水后，允許水分充分下滲并防止蒸發(fā)，經(jīng)過一定時間，土壤所能維持 的較穩(wěn)定的重量含水量。田間持水量是土壤所能保持懸著水的最大值，是對作物有效的最 高土壤含水量。
[0003] 由于土壤實際的含水量占田間持水量的百分數(shù)為相對含水量，而相對含水量是評 價旱情等級的重要指標，因此土壤田間持水量對于抗旱工作意義重大。此外，田間持水量的 測定對灌溉也具有指導作用，當灌溉水量超過土壤田間持水量時，土壤不能維持多余的水 量，這些多余的水量流失下滲，這就造成了水資源的浪費。
[0004] 測定土壤田間持水量的關鍵步驟是制作達到田間持水量狀態(tài)的土壤樣品。目前的 水利行業(yè)和農(nóng)業(yè)行業(yè)標準中，均采用環(huán)刀法制作達到田間持水量狀態(tài)的土壤樣品，具體方 法是將待測土樣浸泡到飽和后，經(jīng)過排出重力水達到田間持水量狀態(tài)，然后采用烘干法測 定土壤含水量，即為該土壤的田間持水量。但該方法存在很多問題:例如制作過程中浸泡時 間和排水時間過長，土樣經(jīng)浸泡后會出現(xiàn)漲出環(huán)刀端口或土壤表面"液化"等情況，環(huán)刀內(nèi) 土樣原有孔隙度發(fā)生了變化，土壤細微顆粒在排水時會沉積在環(huán)刀下部的土壤內(nèi)阻塞原有 孔隙，導致土樣內(nèi)水分下滲緩慢，從而難以掌握排水至田間持水量狀態(tài)的時間，此外還存在 同一環(huán)刀內(nèi)土壤含水量垂向分布差異較大，吸取能力不能重現(xiàn)等等情況，這些都影響了測 定結(jié)果的準確性。因此，基于現(xiàn)有方法獲得的土壤田間持水量土樣測得的田間持水量精確 度低，同一土壤多次實驗的結(jié)果往往誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明公開了土壤田間持水量土樣的制作方法，并為此設計了 專用的制作裝置，在實驗室采用吸水法將土樣從較低含水量狀態(tài)直接吸水至達到田間持水 量狀態(tài)，土壤制作快速方便，測量結(jié)果準確。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0007] 土壤田間持水量土樣的制作方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1，使用環(huán)刀采集若干份土樣；
[0009] 步驟2，令環(huán)刀內(nèi)土樣一端依次覆蓋有第一過濾層和第二過濾層，所述第一過濾層 空隙大于第二過濾層；
[0010] 步驟3,采用一設有進水管和排水管的容器，容器內(nèi)鋪有石英砂，石英砂表面高于 排水管底面，通過進水管向容器內(nèi)石英砂緩慢滲水，石英砂表面保持平整，向進水管內(nèi)進 水，保持排水管處于有水緩慢排出的狀態(tài)，在石英砂表面覆蓋第二過濾層;將環(huán)刀放在石英 砂上并令其具有過濾層的一端與石英砂上的第二過濾層相接觸，遮蓋容器口；吸水一段時 間后，取出環(huán)刀進行稱重，當多次稱重數(shù)據(jù)沒有變化時，即得土壤田間持水量土樣。
[0011] 進一步的，所述步驟1中采集土樣后，在環(huán)刀上下兩端分別覆蓋頂蓋和有孔底蓋， 所述有孔底蓋內(nèi)預先放入第二過濾層。
[0012] 進一步的，所述步驟2包括如下步驟:取下有孔底蓋后，保留土樣一端的第二過濾 層，并在第二過濾層上覆蓋第一過濾層后進行固定。
[0013] 進一步的，所述第一過濾層包括紗布，所述第二過濾層包括濾紙。
[0014] 土壤田間持水量土樣的測量方法，包括如下步驟：
[0015] 采用前述的土壤田間持水量土樣的制作方法制作土壤田間持水量土樣，采用烘干 法計算環(huán)刀內(nèi)土樣含水量，計算每個深度下若干份土樣田間持水量和干容重的平均值，即 得到該深度的田間持水量。
[0016] 土壤田間持水量土樣的制作裝置，包括容器，所述容器側(cè)壁上連接有進水管和排 水管，進水管和排水管上分別設有閥門，所述進水管連接有滲水管，滲水管橫向設置在容器 底部，滲水管上設有滲水孔，所述滲水孔上覆蓋有第一過濾層，所述排水管口覆蓋有第二過 濾層，所述容器內(nèi)鋪有石英砂，所述石英砂表面高于排水管底面。
[0017] 進一步的，所述石英砂表面高出排水管底面3-5mm。
[0018] 進一步的，所述滲水管上的滲水孔均勻分布。
[0019] 進一步的，所述第一過濾層包括紗布，第二過濾層包括濾紙。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0021]本發(fā)明通過土壤田間持水量土樣專用制作裝置和方法，可持續(xù)穩(wěn)定向環(huán)刀內(nèi)土壤 供水，使土壤通過土壤基質(zhì)勢吸取吸水容器內(nèi)水分直接達到田間持水量狀態(tài)，避免了浸泡 到飽和狀態(tài)土樣孔隙度變化的問題，保證土樣沒有重力水。本發(fā)明可有效縮短測定時間，避 免了以往飽和狀態(tài)土樣排水到田間持水量狀態(tài)難以掌控的問題，令同一環(huán)刀內(nèi)粘土含水量 垂向分布均勻，確保土樣達到標準的田間持水量狀態(tài)?；诒景l(fā)明方法制作的土壤田間持 水量土樣能夠測定土壤田間持水量和土壤干容重數(shù)據(jù)，結(jié)果穩(wěn)定可靠，誤差極低。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明使用環(huán)刀采集原狀土的分層位置示意圖；
[0023]圖2為采集完土樣的環(huán)刀組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為土樣表面經(jīng)過處理后的環(huán)刀組件示意圖；
[0025]圖4為采用土樣制作裝置制作土壤田間持水量土樣的狀態(tài)圖；
[0026] 圖5為環(huán)刀土樣稱重示意圖。
[0027] 附圖標記列表：
[0028] 1-吸水容器，2-蓋子，3-進水閥，4-進水管，5-滲水管，6-滲水孔，7-堵頭，8-排水 閥，9-排水管，10-石英砂，11-濾紙，12-飽和水位線，13-飽和水位線與石英砂表面距離，20-環(huán)刀組件，201-頂蓋，202 -環(huán)刀本體，203-底蓋，204-底蓋孔，205-環(huán)刀中心線，206 -土壤， 207-圓形濾紙，208-紗布，209-橡皮筋，30-天平，301-托盤。
【具體實施方式】
[0029] 以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述具體 實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0030] 本發(fā)明提供了一種制作土壤田間持水量土樣的方法，包括以下步驟：
[0031] 1、采集土樣，首先需使用環(huán)刀在監(jiān)測地塊不同深度采集各采集原狀土若干份帶回 實驗室。
[0032]人工墑情站監(jiān)測地塊土壤質(zhì)地應能代表當?shù)卮筇锿寥溃徊杉疃鹊耐寥蕾|(zhì)地 基本相同。采集土壤樣品應避開地表積水日和降水日，避開土壤較濕潤或較干燥狀態(tài)。較濕 潤狀態(tài)的土壤在削平環(huán)刀刃口時會破壞土壤孔隙結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生"抹平"效應;較干燥狀態(tài)的土 壤在削平環(huán)刀刃口時會造成環(huán)刀內(nèi)土壤松脫，影響原狀土采集。較理想的采樣時機是土壤 處于半干半濕具有一定可塑性時。建議在一次有效降水過后采樣，或采用人工干預(澆水） 后米樣。
[0033] 采樣需開挖土壤水平剖面，首先應根據(jù)采集深度和環(huán)刀高度確定開挖深度，開挖 深度按公式(1)計算。
[0034] /2 = //-- _(1)_ 2
[0035] 式中：h 開挖深度;Η 米集深度;L 環(huán)刀尚度。
[0036] 以尺寸為Φ 50.46 X 50mm，容積100cm3的環(huán)刀為例，當采集10cm深度土樣時，Η = 10cm，L = 5cm則開挖深度= 10-4 = 7.5 c?。在此深度上鏟平土壤表面，下壓環(huán)刀至完全沒 2. 入土壤，此時環(huán)刀中心線205恰好位于10cm處，如圖1所示。
[0037] 環(huán)刀組件20包括頂蓋201、環(huán)刀本體202、底蓋203，底蓋203上具有若干個均勻分布 的底蓋孔204。環(huán)刀使用前，應將環(huán)刀本體202和環(huán)刀頂蓋底蓋進行編號以便于記錄。用干凈 抹布蘸少量凡士林，均勻涂抹在環(huán)刀內(nèi)壁上，涂抹層厚度既要保證潤滑，使土壤能順利進入 環(huán)刀，又不影響環(huán)刀內(nèi)土柱容積和孔隙。
[0038]取樣時，避開植物根須、石塊等雜質(zhì)，將環(huán)刀刃口垂直向下平放在開挖好的土壤橫 剖面，蓋上環(huán)刀手柄。垂直下壓環(huán)刀手柄，用力要緩慢均勻，直至環(huán)刀完全沒入土壤，環(huán)刀內(nèi) 土壤表面高出環(huán)刀上沿1~2mm。注意下壓深度靠目測及經(jīng)驗控制，不使用環(huán)刀手柄小孔窺 視土壤是否充滿環(huán)刀的方式。環(huán)刀難以下壓時，可用橡皮錘敲擊環(huán)刀手柄進行下壓。使用橡 皮錘敲擊力度要適當、落點要準確，盡量減小震動，避免造成環(huán)刀內(nèi)土壤孔隙結(jié)構(gòu)改變。當 土壤質(zhì)地接近沙土，難以使