土壤容重

土壤容重

地質領域用語
土壤容重亦稱“土壤假比重”。一定容積的土壤烘幹後的重量與同容積水重的比值。它與包括孔隙的1立方厘米烘幹土的重量用克來表示的土壤容重,在數值上是相同的。一般含礦物質多而結構差的土壤,土壤容積比重在1.4-1.7之間;含有機質多而結構好的土壤,在1.1-1.4之間。土壤容積比重可用來計算一定面積耕層土壤的重量和土壤孔隙度;也可作為土壤熟化程度指标之一,熟化程度較高的土壤,容積比重常較小。
    中文名:土壤容重 外文名: 别名: 英文名:Soil bulk density 别稱:土壤假比重 定義:田間自然壘結狀态下單位容積土體 符号:ρb表示

概述

土壤容重是指土壤在未受到破壞的自然結構的情況下,單位體積中的重量,通常以克/厘米3表示。土壤容重的大小與土壤質地、結構、有機質含量、土壤緊實度、耕作措施等有關。砂土容重較大,粘土容重較小。一般腐殖質多的表層容重較小。耕作土壤中,耕層容重一般為1.0-1.3克/厘米3,土層越深則容重越大,可達1.4-1.6克/厘米3。沼澤土的潛育層容重可達1.7-1.9克/厘米3或更大。土壤容重不僅用于鑒定土壤顆粒間排列的緊實度,而且是計算土壤孔隙度和空氣含量的必要數據。測定土壤容重的方法很多,如環刀法、蠟封法、水銀排開法等。環刀法是常用的方法之一。

容重是土壤最基本的物理性狀之一,是衡量土壤退化的核心指标,研究其空間變化對防治土壤侵蝕具有重要意義。

特點

由于Vt大于Vs,故ρb小于ρs。若土壤孔隙Vf占土壤總容積Vt的一半,則ρb為ρs的一半,約為1.30~1.35g/立方厘米左右。土壤容重與土壤質地、壓實狀況、土壤顆粒密度、土壤有機質含量及各種土壤管理措施有關。土壤越疏松多孔,容重越小,土壤越緊實,容重越大。

粘質土的容重(1.0~1.5g/立方厘米)小于砂質土(1.2~1.8g/立方厘米);有機質含量高、結構性好的土壤容重小;耕作可降低土壤容重。

一定容積的土壤(包括土粒及粒間的孔隙)烘幹後的重量與同容積水重的比值。它與包括孔隙的1立方厘米烘幹土的重量用克來表示的土壤容重,在數值上是相同的。

一般含礦物質多而結構差的土壤(如砂土),土壤容積比重在1.4-1.7之間;含有機質多而結構好的土壤(如農業土壤),在1.1-1.4之間。土壤容積比重可用來計算一定面積耕層土壤的重量和土壤孔隙度;也可作為土壤熟化程度指标之一,熟化程度較高的土壤,容積比重常較小。

公式

土壤容重是由土壤孔隙和土壤固體的數量來決定的。根據土壤容重可以計算出任何單位土壤的重量。其式為:土壤重量=體積×容重

例如,耕地面積667平方米,耕作層厚0.15m,土壤容重為1.34g/立方厘米(1340kg/立方米、1.34T/立方米),土壤重量為:667×0.15×1.34×1000=134067kg。

測量方法

環刀法

實驗原理

利用一定容積的環刀切割未攪動的自然狀态的土樣,使土樣充滿其中,稱量後計算單位體積的烘幹土重量。本法适用于一般土壤,對堅硬和易碎的土壤不适用。

實驗步驟

準備工作:用凡士林在環刀内壁薄薄的塗抹一層,同時準備一定數量的鋁盒,将鋁盒逐個編号并稱量記錄鋁盒的重量(準确到0.1g),記為G0。

采樣:在野外采樣點選擇好土壤剖面點,挖掘土壤剖面并按土壤發生層次自下而上在每個土壤發生層次中部平穩打入環刀,待環刀全部進入土壤後,用鐵鍬挖去環刀周圍的土壤,取出環刀,小心脫出環刀上端的環刀托,然後用削土刀削平環刀兩端的土壤,使得環刀内土壤容積一定。

在采樣過程中,每一個操作步驟都要小心确保不擾動環刀内的土壤,如發現環刀内土壤虧缺或松動,則應該棄掉已采集土樣,重新采集。

烘幹:将已采集好的環刀内土壤樣品小心的全部轉移到已知重量的鋁盒内,稱量鋁盒及新鮮土壤樣品地重量,記為G1。将樣品帶回室内,放在105℃烘箱内烘幹至恒重,稱量烘幹土及鋁盒重量,記為G2。

測定土壤表層容重要做5個重複,底層做3個重複,測定表層土壤含水量要做3個重複,底層做2個重複。

比重瓶法

實驗原理:

将已知重量的土樣放入液體中,排盡空氣,求出由土壤代換出的液體的體積。以烘幹土重(105℃)除以體積,即得土壤比重。

實驗步驟:

稱土:取通過1mm孔篩的風幹土樣約10克(精确到0.001克),記為G0,同時稱取5克左右土樣,測定其吸濕水的含量W%。

加蒸餾水:沿比重瓶注滿經煮沸并冷卻後的無氣水,加水到瓶口,塞好瓶塞,使多餘的水從頸孔溢出,用濾紙擦幹溢出在瓶壁的水珠,稱量比重瓶和水的合重,記為g1。

加入土樣:将比重瓶内的蒸餾水倒出一半,将已經稱好的土樣通過小漏鬥裝入比重瓶内,徐徐搖動比重瓶使得土粒充分浸潤并與水混合均勻。

加熱:将比重瓶放在電熱闆上加熱煮沸1小時(叢煮沸時開始計時),煮沸過程中要經常搖動比重瓶,使較徹底地排除土粒及水中的空氣。

冷卻:從電熱闆上取下比重瓶,冷卻,再加入預先煮沸過的無氣的蒸餾水,加至略低于瓶頸即可,同時用手指輕輕敲打瓶壁,使殘留土中的空氣逸出,粘附于瓶壁的土粒沉入瓶底。若液面漂浮有泡沫,可用細鉛絲略為攪動浮沫,使懸浮在液面的細土粒或細根旋入液中。靜置冷卻,澄清後測量瓶内水溫,記為T1℃。

定容:冷卻澄清後,在比重瓶内繼續加入蒸餾水至瓶頸,塞好瓶塞,使多餘的水從頸孔溢出,用濾紙查幹溢出在瓶壁的水珠。

稱重:立即稱量比重瓶、水、土的總重量(精确到0.001克),記為g2。

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