[發(fā)明專利]一種測(cè)定土壤三相比的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610052106.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105486842B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冀保毅;肖榮英;冀洪策;喬新榮;潘鵬亮;程琴;張方梅;陳海雁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司41109
• 代理人: 張春,喬玉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定土壤三相比的裝置及使用該裝置測(cè)定土壤三相比的方法。

背景技術(shù)

土壤是農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝生產(chǎn)中的基本要素。2008年，我國(guó)現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系對(duì)全國(guó)玉米各個(gè)主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)田土壤進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)耕層土壤質(zhì)量變差已經(jīng)成為影響我國(guó)玉米生產(chǎn)能力的主要障礙因素。

圍繞提高耕層土壤質(zhì)量這一目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)科研工作者開(kāi)展大量研究工作。曾德超較早對(duì)農(nóng)田土壤三相比進(jìn)行研究，認(rèn)為土壤由固相、液相、氣相三種物質(zhì)構(gòu)成，性態(tài)介于固體和液體之間的顆粒性半無(wú)限介質(zhì)，土壤三相之間相互聯(lián)系、轉(zhuǎn)化、制約是一個(gè)不可分割的整體，在功能上構(gòu)成土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同三相比率的土壤其肥力水平不同。土壤三相交替表面上的土壤養(yǎng)分是能夠被作物根系直接吸收利用的速效養(yǎng)分，而土壤中各種速效養(yǎng)分的數(shù)量直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)。一般情況下，適宜作物生長(zhǎng)的土壤三相比為固相:液相:氣相＝50:25:25，調(diào)節(jié)合理土壤三相比為作物生長(zhǎng)提供良好的水、熱、氣、肥條件是土壤結(jié)構(gòu)改良的最終目的。

長(zhǎng)期以來(lái)，土壤結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)一般都采用土壤的容重、硬度、機(jī)械組成、孔隙度、濕度等單、雙相指標(biāo)來(lái)描述，這些指標(biāo)往往會(huì)受到土壤質(zhì)地和比重不同的影響而限制其在評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)方面的效果。土壤三相比用固相、液相、氣相所占土壤的比例來(lái)表示土壤質(zhì)量，在整體上描述土壤的物理性狀，受其他因素的干擾較少，在評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)變化方面明顯優(yōu)于其他指標(biāo)。但是，目前測(cè)定土壤三相比的方法比較繁瑣，尤其是涉及土壤密度的測(cè)定，系統(tǒng)誤差較大，限制該指標(biāo)在農(nóng)田土壤物理性質(zhì)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。

以往測(cè)定土壤三相比性狀時(shí)，首先要測(cè)定出來(lái)土壤樣品的密度、容重、孔隙度、水分含量，然后折算出土壤三相比。若能找到一種直接讀出土壤樣品中水和氣體的體積，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化土壤三相比指標(biāo)測(cè)定方法的目標(biāo)，這將能夠推動(dòng)農(nóng)田土壤物理性狀的研究向前發(fā)展。

綜上所述，針對(duì)土壤三相比指標(biāo)，目前需要有一種簡(jiǎn)便的測(cè)定手段用于農(nóng)業(yè)科研和生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種測(cè)定土壤三相比的裝置及使用該裝置測(cè)定土壤三相比的方法，本發(fā)明具有簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，特別適合對(duì)不同質(zhì)地土壤樣品土壤三相比指標(biāo)的測(cè)定，能夠使土壤三相比這一指標(biāo)被廣泛地應(yīng)用于土壤科研工作中。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種測(cè)定土壤三相比的裝置，它包括環(huán)刀、烘箱、U型管和量筒，所述環(huán)刀上設(shè)有密封上蓋和密封下蓋，環(huán)刀置于烘箱中；所述U型管設(shè)置在烘箱的外側(cè)，U型管中載滿水，U型管的一端與環(huán)刀的密封上蓋之間設(shè)有導(dǎo)管I，導(dǎo)管I分別與U型管、環(huán)刀的內(nèi)部相通，U型管的另一端設(shè)有導(dǎo)管II，導(dǎo)管II的一端與U型管相通，導(dǎo)管II的另一端伸入至量筒的底部。

所述量筒豎直置于透明容器中。

一種使用所述的測(cè)定土壤三相比的裝置測(cè)定土壤三相比的方法，包括如下步驟：

(1)裝置的搭建：將取有土樣的環(huán)刀用密封上蓋和密封下蓋將環(huán)刀密封好置于烘箱中，將導(dǎo)管I的一端依次穿過(guò)烘箱側(cè)孔和密封上蓋伸入至環(huán)刀內(nèi)部的土壤上部，將導(dǎo)管I的另一端與載滿水的U型管的一端連通，U型管的另一端連有導(dǎo)管II，導(dǎo)管II的另一端與伸入至量筒的底部；

(2)將步驟(1)中的烘箱溫度設(shè)置為103℃～107℃，保持24小時(shí)，然后阻斷導(dǎo)管I，停止加熱；加熱過(guò)程中，環(huán)刀內(nèi)土壤樣品受熱，水轉(zhuǎn)化為水蒸氣和土壤空氣沿著導(dǎo)管I進(jìn)入U(xiǎn)型管，空氣聚集在U型管頂部，而水蒸氣則液化為水，U型管內(nèi)的水在土壤空氣和水蒸氣的作用下通過(guò)導(dǎo)管II流入量筒中，U型管中收集的氣體即為土壤中所含的氣體，水的增加量即為土壤樣品中水的含量；

(3)土壤樣品三相比數(shù)據(jù)的分析：

環(huán)刀內(nèi)土壤樣品液相的計(jì)算方法為，設(shè)U型管容積為V0，量筒內(nèi)收集液體體積為V2，U型管內(nèi)剩余液體體積為V3，環(huán)刀容積為V_{環(huán)刀}，則環(huán)刀內(nèi)土壤樣品的液相為：

V_液相＝(100×(V3+V2-V0))/V_{環(huán)刀}

環(huán)刀內(nèi)土壤樣品氣相的計(jì)算方法為，設(shè)U型管兩端液面高度差為H,大氣壓強(qiáng)為P,U型管內(nèi)收集氣體體積為V1,則環(huán)刀內(nèi)土壤樣品的氣相為：

V_氣相＝(100×(V1×(P+9.8H))/P)/V_{環(huán)刀}

環(huán)刀內(nèi)土壤樣品固相的計(jì)算方法為：

V_固相＝100-V_液相-V_氣相。