土壤負(fù)壓計(jì)使用說明

1、負(fù)壓式土壤濕度計(jì)（張力計(jì)）使用說明書一、原理與特點(diǎn)土壤濕度計(jì)是測(cè)定土壤水分的一種儀器。眾所周知，土壤水分受土壤孔隙的毛管引力和土粒的分子引力的作用，使土壤孔隙中的水分處于負(fù)壓（吸力）狀態(tài)，土壤吸力愈大，土壤孔隙中的水分愈少，土壤含水量也就愈低；反之，土壤吸力愈小，土壤孔隙中的水分愈多，則土壤含水量愈高。所以土壤濕度計(jì)指示的數(shù)據(jù)就能大致反應(yīng)出土壤的含水量狀況，負(fù)壓試土壤濕度計(jì)（也稱張力計(jì)）就是測(cè)定這種土壤吸力（或稱土壤基質(zhì)勢(shì)）的儀器。負(fù)壓式土壤濕度計(jì)由陶土頭、腔體、集氣室、計(jì)量指標(biāo)器等部件組成。陶土頭是儀器的感應(yīng)部件，具有許多微小的孔隙，陶土頭被水浸潤(rùn)后，在孔隙中形成一層水膜。當(dāng)陶土頭中的孔隙全

2、部充水后，孔隙中水就具有張力，這種張力能保證水在一定壓力下通過陶土頭，但阻止空氣通過。當(dāng)充滿水且密封的土壤濕度計(jì)插入水分不飽和的土壤時(shí)，水膜就與土壤水連接起來，產(chǎn)生水力上的聯(lián)系。土壤系統(tǒng)的水勢(shì)不相等時(shí)，水便由水勢(shì)高處通過陶土頭向水勢(shì)低處流動(dòng)，直至兩個(gè)的系統(tǒng)的水勢(shì)平衡為止。當(dāng)忽略了重力勢(shì)、溫度勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)后，系統(tǒng)的水勢(shì)即為壓力勢(shì)和基質(zhì)勢(shì)之和，土壤的壓力勢(shì)（以大氣壓力參考）為零，儀器里無基質(zhì)，基質(zhì)勢(shì)為零，土壤水的基質(zhì)勢(shì)便可由儀器所示的壓力（差）來量度。非飽和土壤水的基質(zhì)勢(shì)抵于儀器里的壓力勢(shì)，土壤就透過陶土頭向儀器吸水，直到平衡為止。因?yàn)閮x器是密封的，儀器中就產(chǎn)生真空度或吸力（抵于大氣參照壓力的壓力）

3、。這樣儀器內(nèi)的負(fù)壓便計(jì)量器或傳感器測(cè)行，這就是土壤的吸力。土壤水吸力與土壤水基質(zhì)勢(shì)在數(shù)值上是相等的，只是符號(hào)相反，在非飽和土壤中，基地勢(shì)為負(fù)值，吸力為正值，張力計(jì)較多地用于非飽和土壤上，其基質(zhì)勢(shì)為負(fù)值，礦張力計(jì)又稱負(fù)壓計(jì)。土壤水吸力是土壤水勢(shì)的強(qiáng)度指標(biāo)和土壤水的流動(dòng)，對(duì)植物的有效性有密切的關(guān)系。與土壤含水率的含義不同，它是在土壤水勢(shì)的強(qiáng)弱上面不是在多寡上反映土壤的干濕程度。一般來說，土壤吸力愈大含水量愈??；土壤吸力愈小含水量愈多。所以土壤濕度計(jì)指標(biāo)的資料也能大致反映出土壤的含水量狀況。儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以定點(diǎn)定位連續(xù)測(cè)定土壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的縱橫變化。為

4、灌溉、排水、作物生長(zhǎng)提供必要的科學(xué)根據(jù)。二、結(jié)構(gòu)與指標(biāo)負(fù)壓計(jì)由陶土頭、腔體、集氣室、計(jì)量指示器等部件組成。用真空表作計(jì)量指示裝置的稱為真空表型負(fù)壓計(jì)(附圖)。真空表型負(fù)壓計(jì)（真空表的精度為2.5級(jí)）：測(cè)量范圍：085Kpa；精度：2.5Kpa；靈敏度：儀器的靈敏度決定于負(fù)壓表的代換容量（單位水量變化引起負(fù)壓值的變化）和陶土頭的透水速度。儀器的靈敏度直接影響著測(cè)定的平衡時(shí)間，當(dāng)然平衡時(shí)間還取決于儀器的除氣程度，土壤的濕度狀況及土壤脫吸水分的過程等因素。儀器按入土深度分為三種，30cm，50 cm，70 cm。如使用單位需要特定的長(zhǎng)度可與我公司聯(lián)系定制。三、使用方法儀器安裝：出廠前儀器已安裝好，可

5、以直接使用。如果出廠時(shí)沒有安裝好時(shí)，則儀器必須先除氣：步驟如下：1、將自來水煮沸20分鐘后，放置冷卻備用。2、開啟集氣管的蓋子，并將儀器傾斜，用塑料瓶徐徐注入經(jīng)煮沸后冷卻的無氣水，直到加滿為止，儀器直立1020分鐘（不要加蓋子），讓水把陶土管濕潤(rùn)，并見水從陶土頭表面滴出。3、再將儀器注滿無氣水，用干布或吸水性能好的紙從陶土頭表面吸水（或在注水中處塞入一個(gè)插有注射針頭的橡皮器，用注射器進(jìn)行抽氣，抽氣時(shí)注意針尖必需穿過橡皮塞并伸入儀器內(nèi)部。同時(shí)用左手頂住橡皮塞，不讓其松動(dòng)漏氣）。此時(shí)，可以看到真空表的指針，指向40 Kpa左右，并有氣泡從真空表內(nèi)逸出，逐漸聚集在集氣管中。緩緩拔去塞子，讓真空表指針

6、緩慢退回零位。繼續(xù)將儀器注滿無氣水，仍用上述方法進(jìn)行抽氣。這樣重復(fù)3-4次，真空表內(nèi)的空氣即可除去大部份。4、將儀器注滿無氣水，加上塞子，加以密封，并將儀器直立，讓陶土管在空氣中蒸發(fā)，約二小時(shí)后，即可見真空表的指針指向40 Kpa或更高。此時(shí)從陶土管真空表塑料管及集氣管中會(huì)有埋藏的氣泡逸出，同時(shí)，輕輕將儀器上下倒置，使氣泡集中到集氣管中。5、將陶土管浸入無氣水中，此時(shí)，可見真空表指針回零，打開蓋子，重新注滿無氣水，加上蓋子，再讓陶土管在空氣中蒸發(fā)。此時(shí)，真空表的指針可升至50 Kpa或更高。同時(shí)輕輕將儀器上下倒置，收集逸出的空氣。6、按以上步驟進(jìn)行2-3次，每進(jìn)行一次之后真空表的指針可升得更高

7、，直到指針達(dá)到80 Kpa時(shí)將陶土管浸入無氣水中，真空指針轉(zhuǎn)動(dòng)回零。打開蓋子，注滿水，蓋子蓋緊，將陶土管浸在無氣水中備用。零位校正：儀器密封后，真空表至測(cè)點(diǎn)（陶土頭中部）間存在一個(gè)靜水壓力值，如作精確測(cè)量，此靜水壓力差應(yīng)予以消除，這就需要進(jìn)行零位校正。校正方法：儀器灌水后即在空氣中蒸發(fā)，使負(fù)壓升至20 Kpa左右時(shí)，將陶土管的一半浸入水中，靜后真空表指針緩緩回零，直到不動(dòng)。此時(shí)的讀數(shù)即為儀器的零位校正值。測(cè)量值減去零位校正值就是測(cè)點(diǎn)的土壤吸力。現(xiàn)場(chǎng)安裝：在需要測(cè)量土壤吸力的地方，以一直徑相當(dāng)于陶土管的鉆孔器開孔到待測(cè)的深度（以陶土頭中心計(jì)算），倒入少許泥漿，垂直插入儀器，使陶土管與土壤緊密接觸

8、，然后將周圍填土搗實(shí)（切勿踩實(shí)），以免雨水沿管壁周圍松土下滲到測(cè)點(diǎn)，致使測(cè)量不準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集：儀器安裝好24小時(shí)之后，便可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。土壤水吸力受溫度、容重等影響，應(yīng)注意不要踩實(shí)儀器周圍的土壤，盡量在溫度變化小的時(shí)間采集（最好在清晨）以避免測(cè)點(diǎn)和儀器因溫度不同而造成的誤差。如對(duì)數(shù)據(jù)懷疑，可輕輕叩打具空表，以消除可能產(chǎn)生的摩擦力。水分測(cè)定：土壤濕度計(jì)是測(cè)定土壤某個(gè)測(cè)點(diǎn)上的土壤吸力值，安裝時(shí)須將陶土頭的中部放在該被測(cè)點(diǎn)的位置上。儀器的量程為85 Kpa，超過此限度時(shí)，儀器因陶土管壁的水膜破裂而漏氣，使儀器失去作用。將連續(xù)采集的土壤吸力讀值繪到坐標(biāo)紙上，所繪成的曲線是灌溉、排水極好的參考資料。儀器的

9、真空表刻度采用國(guó)家公布的度量衡標(biāo)準(zhǔn)，其單位為千帕斯卡（Kpa）。單位換算：1000 Kpa1巴1000毫巴75.01厘米汞柱1020厘米水柱四、定期檢查1、儀器在使用過程中，必須定期檢查集氣管中的空氣容量，如果空氣容量超過集氣管容積的一半，必須重新補(bǔ)滿水，補(bǔ)水時(shí)不要拔出儀器，也不要搖動(dòng)儀器，只要緩緩擰開蓋子，用無氣水灌滿。若在操作過程中，陶土管與原來接觸的土壤松動(dòng)，應(yīng)在附近重新打孔，重新安裝。2、一般來講，如埋設(shè)前儀器中的空氣基本除凈，且土壤的濕度在儀器的測(cè)量范圍內(nèi)，則可以連續(xù)維持10-25天，不必重新加水。五、注意事項(xiàng)1、陶土頭切忌油污，以免堵塞微孔，使儀器失靈。2、儀器的量程為85 Kpa

10、，超過此限度時(shí)，儀器因陶土管壁的水膜破裂而漏氣，使儀器失去作用。3、開盒子時(shí)，應(yīng)緩緩打開，否則，真空表指針因壓力差突然消失而猛撞0點(diǎn)檔柱，容易造成真空表內(nèi)油絲（鐘表油絲）損壞，使真空表失靈。4、蓋蓋子時(shí)，應(yīng)緩緩擰入，將多余水從陶土頭滲出。切不可將橡皮塞快速按入儀器內(nèi)，否則，儀器內(nèi)將產(chǎn)生高的正壓力，使真空表?yè)p壞，傳感器損壞。5、當(dāng)氣溫下降到冰點(diǎn)前，應(yīng)將埋設(shè)在室外的儀器撤回，以免凍裂。附件一：植物需澆水時(shí)土壤吸力范圍（供參考）種 類10-20 Kpa20-30 Kpa30-50 Kpa>50 Kpa花卉濕生花卉類：熱帶蘭類；火鶴花；鳳梨科花卉；秋海棠類；觀音蓮；水晶花燭；鐵線蕨屬；扇葉鳳尾蕨

11、。紫薇；八仙花；玉蘭；金絲桃；杜鵑；金蓮花；白玉常春藤；細(xì)葉卷柏。牡丹；桂花；月季；薔薇；櫻花；木槿；西府海棠；無花果；金銀花；茶花；茉莉花；常春藤（日本）；鳥巢卷柏。耐旱花卉類：仙人掌類；景天科花卉；龍舌蘭科；虎尾蘭屬花卉；黃邊短葉竹蕉；臘梅。蔬菜果樹黃瓜（溫室）；善茄（溫室）小青菜等葉菜類蔬菜；草莓。芹菜；青椒；黃瓜；甜瓜；露地蕃茄；柑桔；果實(shí)膨大期的梨、蘋果。豌豆；馬鈴薯；檸檬；葡萄；香蕉。卷心菜；萵苣；洋蔥；胡蘿卜；花椰菜；園榧；鱷梨；蘋果；梨。其它作物茶葉。煙草；甘蔗；草皮草。玉米；小麥；大麥；小米；牧草；高梁附件二：土壤水分特性曲線的測(cè)定土壤水分特性曲線 （又稱特征曲線，持水曲線）

12、是土壤水吸力土壤含水量的關(guān)系曲線。由于土壤性質(zhì)、狀態(tài)各異，不同土壤具有各自的水分特性曲線。土壤水分干濕過程的特性曲線不相重合（滯后現(xiàn)象），就某一土壤而言就是脫水、吸水兩條不同過程的特性曲線，特性曲線的測(cè)定可在田間進(jìn)行，也可以采樣在室內(nèi)進(jìn)行。田間測(cè)定法：田間埋設(shè)張力計(jì)，于不同土壤水吸力時(shí)，在張力計(jì)附近的同樣深度，采樣測(cè)定土壤含水量，記錄下濕潤(rùn)或干燥過程，逐漸積累起資料，再繪制曲線。室內(nèi)測(cè)定法：（以汞柱型土壤溫度計(jì)為例）準(zhǔn)備好特制的支架，支架上安裝張力計(jì)，張力計(jì)上要帶有容量刻度，汞柱管要事先量好容積，陶土管要調(diào)節(jié)到所需高度，并經(jīng)除氣處理。將陶土管浸泡在水中，水面達(dá)到陶土管的中心位置，讀取汞柱左邊高

13、度（h1），移去盛水容器，擦去陶土管外水漬，迅速稱取整套裝置重量（g2）。用容重環(huán)刀（g1）從田間采回土樣，放在支架上，將陶土管埋在土樣中，先進(jìn)行脫水過程的測(cè)定。測(cè)定須在恒溫條件下進(jìn)行，將土壤浸泡在水中，直至飽和。移去盛水容器，擦去環(huán)刀外壁及支架上的水漬，記錄汞柱高度（h1·h2），并將整套連同環(huán)刀、土樣一并稱重（g3）。讓土樣自然蒸發(fā)，在蒸發(fā)過程中逐日記錄汞柱高度，同時(shí)稱重。當(dāng)集氣室中聚有氣泡時(shí)，亦應(yīng)記錄下氣泡容量，但不必除氣，干燥過程一直測(cè)至640毫米汞柱為止。然后進(jìn)行吸水過程的測(cè)定，向土面加少量水，用塑料紙封住土面，讓水分逐漸均勻分布土中。次日，掀去塑料紙進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定完再加水

14、，覆蓋塑料紙，待水分平衡，下一日再進(jìn)行測(cè)定。如此重復(fù)，直到土樣飽和為止。取出陶土管，陶土管和環(huán)刀上的土要全部刮出，將土樣烘干（105）稱重（g）。結(jié)果計(jì)算：土壤水吸力按前面講的方法進(jìn)行計(jì)算。土壤含水量計(jì)算公式如下：g3-( g2+ g1+g-g4)W%= X100%g 式中W為土壤含水量（%）； g為干土重（g）；g1為環(huán)刀重(g)；g2為張力計(jì)整套裝置重量(g)；g3為張力計(jì)整套裝置重量、環(huán)刀、濕土重（g）;g4為集氣室及汞柱管的水分重量校正（g）。根據(jù)土壤水吸力及含水量值，各對(duì)應(yīng)繪制成特性曲線。土壤水分特性曲線（單位：毫巴）。附三： 毫米汞柱-毫巴對(duì)照表毫米汞柱（mmHg）毫巴(10-3巴)毫巴(10-3巴)毫米汞柱（mmHg）11.332910.750150675038751001007510013315011215020020015020026725018825033330022530040035026335046740030040053345033345060050037550066655041