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土壤离心机测量土壤水分特征曲线的方法及应用意义

点击次数:190  发布时间:2019-07-30

土壤水分特征曲线一般也叫做土壤特征曲线或土壤pF曲线,它表述了土壤水势(土壤水吸力)和土壤水分含量之间的关系。通常土壤含水量Q以体积百分数表示,土壤吸力S以大气压表示。由于在土壤吸水和释水过程中土壤空气的作用和固、液而接触角不同的影响,实测土壤水分特征曲线不是一个单值函数曲线。

 

用非线性函数表示土壤水分特征曲线与渗透系数变化的理论模型有Van Genuchten模型(V-G模型)、Brooks-Corey模型等。这些理论模型的参数需要通过对土壤水分特征曲线的观测加以确定。

 

土壤水分特征曲线是重要的土壤水力性质参数之一:
土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的,其关系曲线称为土壤水分特征曲线。该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系,属于土壤的基本物理性质,是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数,对研究土壤水运动及其溶质运移有重要作用,在生产实践中具有重要意义。

 

已有的土壤水分特征曲线测定方法主要包括负压计法、砂性漏斗法、压力仪法、离心机法等。土壤的渗透系数也随含水率变化,表现为曲线关系。

 

以土壤吸力表示土壤水分的状态,干燥的土壤对土壤水分的吸力强,湿润的土壤对水分的吸力弱,所以用土壤对水分吸力的大小,在一定范围内可以表示土壤水分状态和土壤水势。土壤吸力一般用大气压表示,干燥土壤的吸水极强,可达几千甚至上万个大气压,为了书写方便起见,一般用与大气压相当的水柱高度的厘米数(负值)对数来表示,称pF。

土壤离心机图片

检测土壤水分特征pF曲线高速冷冻离心机HR21M

怎样用离心机法测土壤水分特征曲线?

土壤离心机测土壤水分特征曲线方法:去取原状土或者扰动土,在不同转速和时间下测量含水量做水分特征曲线即可。根据离心机实测试验数据,分析不同质地土壤水分特征曲线变化趋势。相同离心力下,随着黏粒含量增加,离心时间变长。

 

用离心机法测土壤水分特征曲线意义:
土壤水分对植物的有效程度终决定于土水势的高低,而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。
土壤水分特征曲线可反映不同土壤的持水和释水特性,也可从中了解给定土类的一些土壤水分常数和特征指标。曲线的斜率倒数称为比水容量,是用扩散理论求解水分运动时的重要参数。曲线的拐点可反映相应含水量下的土壤水分状态,如当吸力趋于0时,土壤接近饱和,水分状态以毛管重力水为主;吸力稍有增加,含水量急剧减少时,用负压水头表示的吸力值约相当于支持毛管水的上升高度;吸力增加而含水量减少微弱时,以土壤中的毛管悬着水为主,含水量接近于田间持水量;饱和含水量和田间持水量间的差值,可反映土壤给水度等。故土壤水分特征曲线是研究土壤水分运动、调节利用土壤水、进行土壤改良等方面的重要和基本的工具。

 

土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用 :
1.进行基质势和含水量的相互换算。
根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势,依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。也可将基质势换算成含水量,根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。土壤水分特征曲线斜率的倒数,即单位基质势变化所引起含水量的变化,称之为比水容重,是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。
2.表示比水容重。
土壤水分特征曲线斜率的倒数,即单位基质势变化所引起含水量的变化,称之为比水容重,是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。
3.可以间接反映土壤孔隙的分布。
若将土壤中的孔隙设想为各种孔径的圆形毛细管,那么S和毛细管直径d的关系可简单的表示为S=4σd。式中σ为水的表面张力系数,室温条件下一般为75×105N/cm。应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时,水分特征曲线是不可缺少的重要参数。
4.可以判断土壤质地状况和土壤水分在吸力段的分布状况。
曲线的拐点可反映相应含水量下的土壤水分状态,如当吸力趋于0 时,土壤接近饱和,水分状态以毛管重力水为主;吸力稍有增加,含水量急剧减少时,用负压水头表示的吸力值约相当于支持毛管水的上升高度;吸力增加而含水量减少微弱时,以土壤中的毛管悬着水为主,含水量接近于田间持水量;饱和含水量和田间持水量间的差值,可反映土壤给水度等。故土壤水分特征曲线是研究土壤水分运动、调节利用土壤水、进行土壤改良等方面的重要和基本的工具。

土壤离心机HR21M 

土壤离心机脱水转子

土壤pF曲线检测离心机性能指标:

型号

HR21M 土壤pF曲线离心机

容量

4×100 ml

转速(r/min)

10000

离心力(×g)

14530

测量范围

pF值2.0-4.2 (0.1bar-15bar)

测量样品

4个/次

转速精度

±50r/min

控制及驱动系统

交流变频电机,微机控制

压缩机

压缩机组、无氟制冷剂R404a

运行程序

16个

温控范围

-20℃~+40℃

温控精度

±1℃

定时范围

1-99h59min,具备连续离心及瞬时离心

总功率

4.0W

电源

AC220V 50Hz/30A

噪音

≤65 dB

外形尺寸(长×宽×高)

820×710×950 mm

重量

240 Kg

 

 转子参数: 

名称

转子容量

转速

相对离心力

容器个数

容器尺寸

土壤脱水转子

4×100 ml

10000

14530

脱水容器4个

φ50×51mm

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