[发明专利]一种测定土壤饱和含水量的仪器及方法

说明书

本发明公开了一种测定土壤饱和含水量的仪器及方法，该仪器包括两个底座，底座上分别竖直安装有立柱，立柱之间设有横梁，横梁上设有若干个拉力传感器，拉力传感器下方连有尼龙线，拉力传感器通过尼龙线连接有铁丝笼，铁丝笼内固定设有环刀，铁丝笼外放置有容器，拉力传感器均连有导线，拉力传感器通过导线连接有电子控制箱。该方法包括测量、浸泡、计算等步骤。本发明的优点在于可精确测定出达到土壤含水率达到饱和的时间，无需预先知道土壤质地，即可精确测定出土壤样品在不同时间的吸水量及最大吸水量，并精确计算出土壤饱和含水率。

技术领域

本发明涉及土壤饱和含水量的测量领域，具体涉及一种测定土壤饱和含水量的仪器及方法。

背景技术

在森林水文观测中，对土壤饱和含水率的研究是十分重要的内容之一。现有的方法主要采用固定时间长度的环刀浸泡法，根据土壤质地，浸泡若干小时后对环刀进行称重，然后计算土壤饱和含水量。该方法需要预先明确土壤质地，然后选择时间长度。对于土壤，一般浸泡环刀8-12小时，对于粘土含量较高的土壤，则需要延长环刀浸泡时间；研究中发现，对环刀的浸泡时间太长或者过短，都会影响土壤饱和含水量测定精度；此外，土壤水达到饱和的时间作为一个间接反映土壤质地的变量，在森林水文研究中未被重视，目前还没有方法研究土壤含水量达到饱和所需要的时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种测定土壤饱和含水量的仪器及方法，该仪器及方法有效解决了传统的环刀浸泡法存在的缺陷，并作出了一些改进地方。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种测定土壤饱和含水量的方法，利用测定土壤饱和含水量的仪器进行测定，所述仪器包括两个底座，所述底座上分别竖直安装有立柱，所述立柱之间设有横梁，所述横梁上设有若干个拉力传感器，所述拉力传感器下方连有尼龙线，所述拉力传感器通过尼龙线连接有铁丝笼，所述铁丝笼为固定环刀用，所述环刀用于采集土壤，所述铁丝笼外放置有容器，用于盛装水；

所述拉力传感器均连有导线，所述拉力传感器通过导线连接有电子控制箱；

所述电子控制箱包括电池和无纸记录仪，所述电子控制箱还设有开关；

所述环刀由环刀体、环刀顶盖以及环刀底盖组成，所述环刀顶盖上开有若干圆孔；

所述环刀的加工方法包括以下步骤：首先在环刀顶盖上进行钻孔或者冲孔加工，形成若干孔径为1mm圆孔；然后用防水胶带在环刀顶盖、环刀底盖与环刀体连接处缠绕两圈，以确保环刀在浸泡过程均由有孔环刀盖位置浸水；

所述测定土壤饱和含水量的方法包括以下步骤：

a、调节铁丝笼与拉力传感器之间尼龙线的长度，使环刀刃一端的环刀盖刚好能没入水中；

b、打开电子控制箱开关，预先设置无纸记录仪的时间测定步长，将铁丝笼静置，并在无纸记录仪上进行归零处理；

c、将环刀置于铁丝笼，确保环刀刃一端向上，铁丝笼用以固定环刀位置，静置，然后将铁丝笼轻轻放入盛有水的容器内，并悬置于水中；

d、浸泡一定的时间之后，下载无纸记录仪中的数据，其中包括：环刀及所采集土样的重量m₀、环刀及铁丝笼刚刚置于容器中的拉压力传感器读数m₁、不同时间点拉压力传感器读数m_x，以及浸泡过程中达到最大读数时的m_max，以及各读数所对应的时间t₀、t₁、t_x、t_max；

e、结束后，取下环刀上缠绕的防水胶带，打开环刀盖，将环刀体及环刀盖放烘箱中于105℃烘干至恒重，将取下的防水胶带，连同烘干的环刀体(含土壤)及环刀盖称重m₀₀，洗净环刀体内的土壤，并烘干后，对环刀体(不含土壤)及环刀盖称重m₀₁；