一种现场测定土壤含水量的方法技术

本发明专利技术公开了一种在现场测定土壤含水量的方法，直接在大田作物下取土称重，通过公式得到监测数据。本发明专利技术包括标定标准容积干土重的步骤以及现场取土称重测量土壤含水量的步骤。本发明专利技术采用专用取土设备，在大田作物下采用钻进方式进行旋转取土，可以避免对原状土的震动破坏，钻孔对大田植被作物和土壤结构的影响最低，便于快速回填。另外，通过观察刻度杆可以精确定位环刀中心距离地面深度，能够精确采集土壤样品；现场取土称重方式还能有效避免土壤水分损失。本发明专利技术采用的方法精确测定了土壤含水量，能够避免仪器检测法和传统人工取土烘干法的种种缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤墒情监测
，涉及一种土壤含水量测定方法。
技术介绍
土壤墒情监测是抗旱的重要基础工作，墒情监测要求测量墒情站土壤含水量，基本测量方法有人工取土烘干法和自动监测仪器法等。墒情自动监测仪器按照使用方法可分为固定埋设式和便携式，固定埋设式监测仪器所在位置的土壤结构和环境变化难以与大田保持同步，监测数据代表性较差。便携式监测仪器可直接在大田使用，但在干旱或土壤粘度较大时，难以插入土壤，容易损坏监测仪器，多次多点测量时监测仪器传感器与土壤接触程度难以保持一致，影响监测数据准确度。此外，墒情自动监测仪器安装后，还应与墒情站土壤建立新的率定公式，通过与人工取土烘干法得到的重量含水量进行对比分析，其监测数据误差小于规范要求时方可使用。而率定公式及对比观测分析过程中耗费大量人力和资金，耗时较长。相比仪器而言，人工取土烘干法的准确性较高。但人工取土烘干法耗时长，监测数据时效性较差，而且野外取样到室内烘干过程中土壤水分有一定损失，而且具体操作时烘干时间掌握尺度不一致，这些因素也会影响监测数据准确度。此外，现有人工取土方式会破坏环刀内原状土结构，影响测量数据的准确性。因此目前，尚缺乏一种准确度较高的土壤含水量测定方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种在现场测定土壤含水量的方法，直接在大田作物下取土称重，通过公式计算得到监测数据。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种现场测定土壤含水量的方法，包括如下步骤：步骤一，标定标准容积干土重：步骤1，使用若干个相同容积的环刀，在同一土壤深度分别钻取若干份土壤样品，取土过程如下：步骤A，在采集位置地面处，将取土设备钻头向下令钻头底部接触地面，垂直缓慢旋转取土设备，边旋转边下压，通过观察刻度杆上的刻度确定钻进深度位置；步骤B，当环刀达到采集深度后，旋转提出取土设备，所述旋转方向与步骤A取土设备旋转方向相同；步骤C，使用削土刀分别探进钻头和定位座上的各切土口，切断环刀上下两端附近的土壤。步骤D，分别旋转卸下钻头和环刀，使用削土刀削平环刀上下两端的土壤，完成一个深度土壤样品的采集；步骤2，将取得的土壤样品盖上环刀底盖和顶盖带回室内，把揭开顶盖的环刀放入烘箱中烘干；步骤3，取出烘干后的环刀及其内土壤样品，盖好顶盖放入干燥器中冷却至常温时称重，记录环刀+干土+底盖+顶盖的重量，除去干土擦净环刀，再次称量环刀+底盖+顶盖的重量，计算两次称量数据差得到标准容积环刀内干土重；步骤4，通过步骤2-3得到步骤1中取出的所有环刀干土重后，计算其平均值作为该墒情站标准容积的干土重w2；步骤二，现场取土称重测量土壤含水量；步骤1，采用取土设备，利用步骤A-D的方法在墒情站钻取相同容积的原状土，盖好底盖和顶盖；步骤2，在取土现场使用电子天平称重；步骤3，将称重后重量减去已知的环刀+底盖+顶盖的重量，得到湿土重w1。步骤4，采用以下公式计算土壤含水量：ω=w1-w2w2×100%]]>式中：ω——土壤重量含水量，百分数表示(％)；w1——湿土重量，单位为克(g)；w2——干土重量，单位为克(g)。进一步的，当土壤样品采集深度较大时，在取土过程中每钻进一段距离提出取土设备，使用推土杆顶出钻头和环刀内的土壤后继续钻进。进一步的，所述烘箱温度设置在105℃±2℃，持续恒温至少24h。进一步的，当土壤样品为黏性土壤时延长烘干时间5-12小时。进一步的，所述取土设备包括钻头、环刀、定位座、刻度杆，所述环刀可拆卸式地连接在定位座底部，所述钻头可拆卸式地连接在环刀底部，所述定位座连接在刻度杆底部，所述刻度杆、定位座、环刀、钻头内均具有空腔且彼此连通，刻度杆内设有推土杆，推土杆底部连接有推土栓，推土杆能够在空腔内上下移动，所述推土杆和刻度杆能够通过固定装置连接，所述钻头侧面设有若干下切土口，所述下切土口高度低于或等于环刀下边缘高度，所述定位座侧面设有若干上切土口，所述上切土口高度高于或等于环刀上边缘高度。进一步的，所述环刀上部设有若干上立柱，所述定位座侧面底部设有用于容纳上立柱的定位座卡口，所述环刀下部设有若干下立柱，所述钻头侧面顶部设有用于容纳下立柱的钻头卡口，所述定位座卡口和钻头卡口方向相反。进一步的,所述钻头底部设有若干钻土切角。进一步的，所述钻土切角连接有导土槽。进一步的，所述推土杆上设有至少两个固定孔。进一步的，所述固定装置包括插拔销。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术采用专用取土设备，在大田作物下采用钻进方式进行旋转取土，可以避免对原状土的震动破坏，钻孔对大田植被作物和土壤结构的影响最低，便于快速回填。另外，通过观察刻度杆可以精确定位环刀中心距离地面深度，能够精确采集土壤样品；现场取土称重方式还能有效避免土壤水分损失。因此，本专利技术采用的方法精确测定了土壤含水量，能够避免仪器检测法和传统人工取土烘干法的种种缺陷。附图说明图1为钻取标准容积原状土的取土设备总体结构示意图；图2为钻取标准容积原状土的取土设备下端部分结构示意图；图3为定位座和连接座结构示意图，其中(a)为纵向剖视图，(b)为俯视图；图4为环刀结构示意图，其中(a)为外立面结构图，(b)为俯视图；图5为钻头结构示意图，其中(a)为纵向剖视图，(b)为俯视图；图6为钻取标准容积原状土的取土设备顶端部分结构示意图，其中(a)为插拔销插入下固定孔的状态示意图；(b)为(a)的俯视图；图7为称重设备示意图。附图标记列表：10-环形钻头，11-钻土切角，12-导土槽，13-刃口，14-下切土口，15-钻头卡口，20-环刀，21-环刀中心线，22-下立柱，23-上立柱，30-定位座，31-卡口，32-上切土口，40-连接座，41-螺丝，50-刻度杆，51-突柱，52-刻度杆把手，53-插拔销，54-挡片，55-弹簧，60-推土杆，61-推土栓，62-推土杆把手，63-下固定孔，64-上固定孔。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。请参阅图1、图2、图3，本专利技术采用专用的钻取标准容积原状土的取土设备进行取土，尽可能不破坏土壤状态，取土设备结构从下至上包括钻头10、环刀20、定位座30、刻度杆50，其中，钻头10、环刀20均为圆筒形，图中，钻头10连接在环刀20底部，环刀20连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种现场测定土壤含水量的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，标定标准容积干土重：步骤1，使用若干个相同容积的环刀，在同一土壤深度分别钻取若干份土壤样品，取土过程如下：步骤A，在采集位置地面处，将取土设备钻头向下令钻头底部接触地面，垂直缓慢旋转取土设备，边旋转边下压，通过观察刻度杆上的刻度确定钻进深度位置；步骤B，当环刀达到采集深度后，旋转提出取土设备，所述旋转方向与步骤A取土设备旋转方向相同；步骤C，使用削土刀分别探进钻头和定位座上的各切土口，切断环刀上下两端附近的土壤；步骤D，分别旋转卸下钻头和环刀，使用削土刀削平环刀上下两端的土壤，完成一个深度土壤样品的采集，所述旋转方向与步骤A旋转方向相反；步骤2，将取得的土壤样品盖上环刀底盖和顶盖带回室内，把揭开顶盖的环刀放入烘箱中烘干；步骤3，取出烘干后的环刀及其内土壤样品，盖好顶盖放入干燥器中冷却至常温时称重，记录环刀+干土+底盖+顶盖的重量，除去干土擦净环刀，再次称量环刀+底盖+顶盖的重量，计算两次称量数据差得到标准容积环刀内干土重；步骤4，通过步骤2‑3得到步骤1中取出的所有环刀干土重后，计算其平均值作为该墒情站标准容积的干土重w2；步骤二，现场取土称重测量土壤含水量；步骤1，采用取土设备，利用步骤A‑D的方法在墒情站钻取相同容积的原状土，盖好底盖和顶盖；步骤2，在取土现场使用电子天平称重；步骤3，将称重后重量减去已知的环刀+底盖+顶盖的重量，得到湿土重w1；步骤4，采用以下公式计算土壤含水量：ω=w1-w2w2×100%]]>式中：ω——土壤重量含水量，百分数表示(％)；w1——湿土重量，单位为克(g)；w2——干土重量，单位为克(g)。...

【技术特征摘要】
1.一种现场测定土壤含水量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，标定标准容积干土重：
步骤1，使用若干个相同容积的环刀，在同一土壤深度分别钻取若干份土壤样品，取土
过程如下：
步骤A，在采集位置地面处，将取土设备钻头向下令钻头底部接触地面，垂直缓慢旋转
取土设备，边旋转边下压，通过观察刻度杆上的刻度确定钻进深度位置；
步骤B，当环刀达到采集深度后，旋转提出取土设备，所述旋转方向与步骤A取土设备
旋转方向相同；
步骤C，使用削土刀分别探进钻头和定位座上的各切土口，切断环刀上下两端附近的土
壤；
步骤D，分别旋转卸下钻头和环刀，使用削土刀削平环刀上下两端的土壤，完成一个深
度土壤样品的采集，所述旋转方向与步骤A旋转方向相反；
步骤2，将取得的土壤样品盖上环刀底盖和顶盖带回室内，把揭开顶盖的环刀放入烘箱
中烘干；
步骤3，取出烘干后的环刀及其内土壤样品，盖好顶盖放入干燥器中冷却至常温时称重，
记录环刀+干土+底盖+顶盖的重量，除去干土擦净环刀，再次称量环刀+底盖+顶盖的重量，计
算两次称量数据差得到标准容积环刀内干土重；
步骤4，通过步骤2-3得到步骤1中取出的所有环刀干土重后，计算其平均值作为该墒
情站标准容积的干土重w2；
步骤二，现场取土称重测量土壤含水量；
步骤1，采用取土设备，利用步骤A-D的方法在墒情站钻取相同容积的原状土，盖好底
盖和顶盖；
步骤2，在取土现场使用电子天平称重；
步骤3，将称重后重量减去已知的环刀+底盖+顶盖的重量，得到湿土重w1；
步骤4，采用以下公式计算土壤含水量：
ω=w1-w2w2×100%]]>式中：
ω——土壤重量含水量，百分数表示(％)；
w1——湿土重量，单位为克(g)；
w2——干土重量，单位为克(g)。
2.根据权利要求1所述的现场...

【专利技术属性】
技术研发人员：金福一，章树安，杨威，刘满红，陈敏，李剑辉，王占林，张云，陈媛媛，杨桂莲，于钋，王红霞，
申请(专利权)人：辽宁省水文局，水利部水文局，水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心，
类型：发明
国别省市：辽宁;21