測定土壤容重的方法及土壤容重測定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定土壤容重的方法及土壤容重測定系統(tǒng)。包括：采集原狀土條件下的土壤土塊，進(jìn)行測定得到土壤土塊體積含水量；將土壤土塊置于密封袋中，抽取密封袋中空氣后扎緊密封袋，稱量獲取扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量；將扎緊的密封袋置于具有活塞的密封容器中，獲取第一密封容器體積以及第一密封容器氣壓；推動活塞滑移，獲取第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓；根據(jù)獲取的參數(shù)，得到扎緊的密封袋中的土壤土塊體積；根據(jù)扎緊的密封袋中的土壤土塊體積以及扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量，計(jì)算得到土壤濕容重，基于土壤濕容重以及土壤土塊體積含水量，得到土壤干容重。應(yīng)用本發(fā)明，可以提高土壤容重的測定效率和測定精度。
【專利說明】測定土壤容重的方法及土壤容重測定系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤理化性質(zhì)測定技術(shù)，特別涉及一種測定土壤容重的方法及土壤容重測定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤容重是指在田間狀態(tài)下單位體積土壤的干質(zhì)量。土壤容重作為土壤的基本屬性，其大小可以反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性以及保水能力的高低，是描述土壤質(zhì)量最基礎(chǔ)、最重要的指標(biāo)之一，也是農(nóng)田土地平整、計(jì)算土壤儲水量、估算土壤養(yǎng)分總量、評價土壤通透性、評估土壤耕作阻力以及計(jì)算土壤三相比等生產(chǎn)與科研活動的基本參數(shù)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研中，測定土壤容重是進(jìn)行土壤調(diào)查和質(zhì)量評價不可或缺的工作內(nèi)容。
[0003]實(shí)際應(yīng)用中，土壤容重的計(jì)算公式一般采用單位體積的土壤(土壤體積包括土壤土粒體積以及土壤土粒間的孔隙體積)烘干后的重量，也稱為土壤干容重。因而，土壤容重與土壤質(zhì)地、壓實(shí)狀況、土壤顆粒密度、土壤有機(jī)質(zhì)含量及各種土壤管理措施有關(guān)。土壤越疏松多孔，土壤容重越??；土壤越緊實(shí)，土壤容重越大。
[0004]目前測定土壤容重的方法主要包括莎倫樹脂包膜土塊法和環(huán)刀法。其中，莎倫樹脂包膜土塊法是利用利用莎倫樹脂的不透水性，將土壤土塊浸蘸在莎倫樹脂的丙酮溶液中后，在土壤土塊表面形成不透水的薄膜，再將形成了不透水薄膜的土壤土塊浸沒入水中，通過求取排開水的體積而得到土壤土塊體積；然后，通過烘干法求算出土壤土塊重量，根據(jù)土壤土塊重量以及土壤土塊體積計(jì)算出土壤容重。但該方法需要丙酮、莎倫樹脂等特定的試齊U，測定土壤容重的成本較高；同時，形成的薄膜容易破損對測定結(jié)果帶來偏差，使得土壤容重的測定精度較低；且該方法操作繁瑣，不能進(jìn)行野外快速測定土壤容重。
[0005]為了降低測定土壤容重的成本并能進(jìn)行野外快速測定土壤容重，提出了采用環(huán)刀法測定土壤容重。具體來說，通過在鋼制環(huán)刀中設(shè)置用于裝填土壤的預(yù)定體積，并將該設(shè)置有預(yù)定體積的鋼制環(huán)刀砸入土壤中，然后摳出，再從鋼制環(huán)刀中取出裝填的土壤，該裝填的土壤體積為設(shè)置的預(yù)定體積；同時，獲取取出的裝填的土壤的重量，得到土壤濕重量；再通過烘干法烘干取出的裝填的土壤，得到土壤干重量，從而可以根據(jù)土壤濕重量以及土壤干重量求算出土壤含水量，再根據(jù)土壤體積、土壤干重量以及土壤含水量，可以分別計(jì)算出土壤干容重和土壤濕容重。但該方法在取土過程中，由于需要將鋼制環(huán)刀砸入土壤中，土壤往往受到了強(qiáng)力擠壓，因而，測定得到的土壤容重往往高于真實(shí)的土壤容重，土壤容重的測定精度還是不高；而且，如果土壤礫石含量高，由于易對鋼制環(huán)刀造成損傷，則無法用環(huán)刀法，也使得應(yīng)用于野外快速測定土壤容重的環(huán)刀法受到一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種測定土壤容重的方法，提高土壤容重的測定精度。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提出一種土壤容重測定系統(tǒng)，提高土壤容重的測定精度。[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種測定土壤容重的方法，該方法包括:
[0009]采集原狀土條件下的土壤土塊；
[0010]對采集的土壤土塊的體積含水量進(jìn)行測定，得到土壤土塊體積含水量；
[0011]將進(jìn)行土壤土塊體積含水量測定后的土壤土塊置于密封袋中，抽取密封袋中空氣，在密封袋無縫隙貼在土壤土塊上后，扎緊密封袋，稱量獲取扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量;
[0012]將扎緊的密封袋置于具有活塞的密封容器中，獲取放置扎緊的密封袋的第一密封容器體積以及第一密封容器氣壓；
[0013]推動活塞滑移至密封容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的位置，獲取滑移后放置扎緊的密封袋的第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓；
[0014]根據(jù)獲取的第一密封容器體積、第一密封容器氣壓、第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓，得到扎緊的密封袋中的土壤土塊體積；
[0015]根據(jù)扎緊的密封袋中的土壤土塊體積以及扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量，計(jì)算得到土壤濕容重，基于土壤濕容重以及土壤土塊體積含水量，得到土壤干容重。
[0016]較佳地，所述土壤土塊體積計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種測定土壤容重的方法，其特征在于，該方法包括: 采集原狀土條件下的土壤土塊； 對采集的土壤土塊的體積含水量進(jìn)行測定，得到土壤土塊體積含水量； 將進(jìn)行土壤土塊體積含水量測定后的土壤土塊置于密封袋中，抽取密封袋中空氣，在密封袋無縫隙貼在土壤土塊上后，扎緊密封袋，稱量獲取扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量； 將扎緊的密封袋置于具有活塞的密封容器中，獲取放置扎緊的密封袋的第一密封容器體積以及第一密封容器氣壓； 推動活塞滑移至密封容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的位置，獲取滑移后放置扎緊的密封袋的第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓； 根據(jù)獲取的第一密封容器體積、第一密封容器氣壓、第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓，得到扎緊的密封袋中的土壤土塊體積； 根據(jù)扎緊的密封袋中的土壤土塊體積以及扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量，計(jì)算得到土壤濕容重，基于土壤濕容重以及土壤土塊體積含水量，得到土壤干容重。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤土塊體積計(jì)算公式為:
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述土壤濕容重的計(jì)算公式為:

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述土壤干容重的計(jì)算公式為: r=R-W 式中， r為土壤干容重； W為土壤土塊體積含水量。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括: 從密封容器中取出扎緊的密封袋，解除密封袋，將解除密封袋的土壤土塊置于具有活塞的密封容器中，獲取放置土壤土塊的第三密封容器體積以及第三密封容器氣壓； 推動活塞滑移至密封容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的位置，獲取滑移后放置解除密封袋后的土壤土塊的第四密封容器體積以及第四密封容器氣壓；根據(jù)獲取的第三密封容器體積、第三密封容器氣壓、第四密封容器體積以及第四密封容器氣壓，得到解除密封袋后的土壤土塊體積； 根據(jù)解除密封袋后的土壤土塊體積、土壤土塊體積以及土壤土塊體積含水量，計(jì)算得到土壤總空隙度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述解除密封袋后的土壤土塊體積計(jì)算公式為:
7.如權(quán)利要求6所述的方法， 其特征在于，所述土壤總空隙度的計(jì)算公式為:
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括: 根據(jù)計(jì)算得到的土壤總空隙度以及土壤干容重，計(jì)算得到土壤密度，所述土壤密度計(jì)算公式為:
9.一種土壤容重測定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:采集模塊、體積含水量測定模塊、質(zhì)量測定模塊、體積測定模塊以及土壤干容重計(jì)算模塊，其中， 采集模塊，用于采集原狀土條件下的土壤土塊； 體積含水量測定模塊，用于對采集模塊采集的土壤土塊的體積含水量進(jìn)行測定，得到土壤土塊體積含水量； 質(zhì)量測定模塊，用于將進(jìn)行土壤土塊體積含水量測定后的土壤土塊置于密封袋中，抽取密封袋中空氣，在密封袋無縫隙貼在土壤土塊上后，扎緊密封袋，稱量獲取扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量； 體積測定模塊，用于將扎緊的密封袋置于具有活塞的密封容器中，獲取放置扎緊的密封袋的第一密封容器體積以及第一密封容器氣壓；推動活塞滑移至密封容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的位置，獲取滑移后放置扎緊的密封袋的第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓；根據(jù)獲取的第一密封容器體積、第一密封容器氣壓、第二密封容器體積以及第二密封容器氣壓，得到扎緊的密封袋中的土壤土塊體積; 土壤干容重計(jì)算模塊，用于根據(jù)扎緊的密封袋中的土壤土塊體積以及扎緊的密封袋中土壤土塊質(zhì)量，計(jì)算得到土壤濕容重，基于土壤濕容重以及土壤土塊體積含水量，得到土壤干容重。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:土壤總空隙度計(jì)算模塊以及土壤密度計(jì)算模塊，其中， 土壤總空隙度計(jì)算模塊，用于從密封容器中取出扎緊的密封袋，解除密封袋，將解除密封袋的土壤土塊置于具有活塞的密封容器中，獲取放置土壤土塊的第三密封容器體積以及第三密封容器氣壓；推動活塞滑移至密封容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的位置，獲取滑移后放置解除密封袋后的土壤土塊的第四密封容器體積以及第四密封容器氣壓；根據(jù)獲取的第三密封容器體積、第三密封容器氣壓、第四密封容器體積以及第四密封容器氣壓，得到解除密封袋后的土壤土塊體積；根據(jù)解除密封袋后的土壤土塊體積、土壤土塊體積以及土壤土塊體積含水量，計(jì)算得到土壤總空隙度； 土壤密度計(jì) 算模塊，用于根據(jù)計(jì)算得到的土壤總空隙度以及土壤干容重，計(jì)算得到土壤密度。
【文檔編號】G01N9/02GK103558120SQ201310554449
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】龍懷玉, 張認(rèn)連, 雷秋良 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所