CN112362529A - 一种土壤容重测定方法 - Google Patents

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毕卫华
杨化超
王辉
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Wanbei Coal Electricity Group Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
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Wanbei Coal Electricity Group Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/02—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring weight of a known volume
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Abstract

本发明涉及土壤容重技术领域，具体涉及一种土壤容重测定方法。包括在需要测定土壤容重的位置，挖一个坑，挖出的土壤装入土样袋内密封；将具有固定体积的小球填入土坑内，倒入一层沙子填满缝隙；计算填入坑中的小球数量以及沙子的加入量，由小球数量计算土坑中小球体积加上填入土坑中沙子的体积即为土坑体积；将取样袋中的土壤烘干至恒重称量得土壤质量；依据所得土壤质量和土坑体积计算土壤容重。本发明使用具有固定体积的小球替换大量的填充土坑所使用的水或者沙子，可大大减少土坑中可流动变形物体的填充量，小球在测量结束后可回收用于下一样本的测量，使可流动变形物体的使用量大大减少，为外出大量采集样品提供便捷。

Description

一种土壤容重测定方法
技术领域
本发明涉及土壤容重技术领域，具体涉及一种土壤容重测定方法。
背景技术
土壤容重是土壤最重要的物理性质之一，可以用于计算土壤的孔隙度，反应土壤的松紧程度。目前，普遍采用的方法有环刀法、水替代法、封蜡法、计算法等。对于一般土壤，环刀法是标准方法，即用环刀采集原状土壤，然后在105℃烘干原状土，用原状土壤的烘干重量除以环刀的容积即得到土壤的容重。但是，对于含有较多砾石的土壤，或者土壤中存在较多的植物根系及其他侵入体、新生体，环刀无法顺利压入土壤中取得固定体积的原状土壤，因此无法采用环刀法测定容重。这种情况下通常可以采用水替代的方法，即在需要取样的位置用土铲挖一小土坑，将挖出的土及砾石等装入取样袋密封包装，用薄塑料袋装水放入土坑，使水正好装满土坑，用量筒量取水的体积来替代土坑的体积，再用105℃烘干土壤，烘干土的重量除以土坑体积即得到土壤容重。但是，该方法不适宜测定坡面土壤和剖面土壤的容重，并且需要携带液体和量筒，取样数较多时也不方便。而且，对于存在大量具有锋利边缘的片状砾石的土壤，容易刺破装水塑料袋，水取代法也不适宜；封蜡法和计算法比较麻烦。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种土壤容重测定方法，以具有固定体积的小球填充大部分土坑体积，然后使用细小的沙子填充缝隙，通过对小球和沙子的使用量可快速计算出土坑体积，从而精准计算土壤容重。
一种土壤容重测定方法，包括以下步骤：
(1)在需要测定土壤容重的位置，挖一个近似圆柱形坑，将该坑挖出的土壤立刻装入土样袋内密封保存；
(2)将具有固定体积的小球依次填入土坑内，每填一层小球，倒入一层沙子填满缝隙，直至填满土坑；
(3)计算填入坑中的小球数量以及沙子的加入量，由小球数量计算土坑中小球体积加上填入土坑中沙子的体积即为土坑体积；
(4)将取样袋中的土壤在105℃烘干至恒重称量得土壤质量；
(5)依据步骤(4)所得土壤质量和步骤(3)土坑体积计算土壤容重。
具体的，土坑体积计算公式为：
V＝N1×V1+V2 (1)
其中V为土坑体积，N1为小球数量，V1为小球体积，V2为沙子体积；
所述土壤容重计算公式为：
S＝M/V (2)
其中S为土壤容重，M为土壤质量，V为土壤体积。
进一步地，所述小球体积不大于5cm3。
进一步地，所述小球为体积比为3：2：1的三种小球。
此时，土坑体积计算公式为：
V＝Na×Va+Nb×Vb+Nc×Vc+V2 (3)
其中，Na、Na、Nc分别为不同体积小球的数量，Va、Va、Vc分别为对应小球的体积。
进一步地，所述小球体积分别为3cm3，2cm3，1cm3；
进一步地，所述小球由硬橡胶或玻璃制备而成。
进一步地，所述沙子粒度为20～40目。
与现有技术相比，本发明具有以下有意效果：
(1)现有技术中以沙子或者水等可流动变形物体作为测定土坑体积的介质，在填入土坑后往往不能回收，因此，当需要采集多个样品时需要携带大量的介质样品，造成携带不便；而本发明技术方案中，使用具有固定体积的小球替换大量的填充土坑所使用的可流动变形物体，可大大减少土坑中可流动变形物体的填充量，小球在测量结束后可回收用于下一样本的测量，使可流动变形物体的使用量大大减少，为外出大量采集样品提供便捷。
(2)本发明方法适用于于各种条件的土壤，包括含砾石、植物根系等较多的土壤(测定过程中需要用常规方法去掉非土壤部分的重量和体积)，地形坡度较大的土壤等，可极大降低测量难度。
(3)使用体积比为3：2：1的三种小球相互配合可以进一步减少小球填充土坑时的孔隙量，进一步节约可流动变形物体的施用量。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明以下实施例中所用的沙子为粒度为20～40目石英砂，使用的小球体积分别为3cm3，2cm3，1cm3。
实施例1
在需要测定容重的土壤表面清除杂物后挖小坑，将挖出的土壤小心装入已经标记的取样袋中(如果需要测定水分含量可先将土样封装在塑料袋中)，使用带有刻度的玻璃杯承装20～40目石英砂至1L，将体积分别为3cm3，2cm3，1cm3的小球依次填入土坑内，每填一层小球，倒入一层沙子填满缝隙，直至填满土坑。记录使用的石英砂体积以及小球数量分别为：
石英砂体积使用体积30mL,体积为3cm3的小球使用量15个，体积为2cm3的小球使用量8个，体积为1cm3的小球使用量22个；
取出的土壤带回实验室105℃烘干至恒重称量得土壤质量为137.4g。
计算土壤容重S＝137.4/(3×15+2×8+1×22+30)＝1.21g/cm3。
实施例2
在需要测定容重的土壤表面清除杂物后挖小坑，将挖出的土壤小心装入已经标记的取样袋中(如果需要测定水分含量可先将土样封装在塑料袋中)，使用带有刻度的玻璃杯承装20～40目石英砂至1L，将体积分别为3cm3，2cm3，1cm3的小球依次填入土坑内，每填一层小球，倒入一层沙子填满缝隙，直至填满土坑。记录使用的石英砂体积以及小球数量分别为：
石英砂体积使用体积35mL,体积为3cm3的小球使用量22个，体积为2cm3的小球使用量5个，体积为1cm3的小球使用量12个；
取出的土壤带回实验室105℃烘干至恒重称量得土壤质量为131.6g。
计算土壤容重S＝131.6/(3×22+2×5+1×12+35)＝1.07g/cm3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种土壤容重测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在需要测定土壤容重的位置，挖一个近似圆柱形坑，将该坑挖出的土壤立刻装入土样袋内密封保存；
(2)将具有固定体积的小球依次填入土坑内，每填一层小球，倒入一层沙子填满缝隙，直至填满土坑；
(3)计算填入坑中的小球数量以及沙子的加入量，由小球数量计算土坑中小球体积加上填入土坑中沙子的体积即为土坑体积；
(4)将取样袋中的土壤在105℃烘干至恒重称量得土壤质量；
(5)依据步骤(4)所得土壤质量和步骤(3)土坑体积计算土壤容重。
2.根据权利要求1所述的土壤容重测定方法，其特征在于，所述小球体积不大于5cm3。
3.根据权利要求1所述的土壤容重测定方法，其特征在于，所述小球为体积比为3：2：1的三种小球。
4.根据权利要求3所述的土壤容重测定方法，其特征在于，所述小球体积分别为3cm3，2cm3，1cm3。
5.根据权利要求1-4任一项所述土壤容重测定方法，其特征在于，所述小球由硬橡胶或玻璃制备而成。
6.根据权利要求1-4任一项所述土壤容重测定方法，其特征在于，所述沙子粒度为20～40目。
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