本發(fā)明屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用氣量法測量土壤含水量的裝置及土壤含水量的檢測方法。

背景技術(shù)：

土壤墑情監(jiān)測是抗旱的重要基礎(chǔ)工作，墑情監(jiān)測要求測量墑情站土壤含水量，基本測量方法有人工取土烘干法和自動監(jiān)測儀器法等。墑情自動監(jiān)測儀器按照使用方法可分為固定埋設(shè)式和便攜式，固定埋設(shè)式監(jiān)測儀器所在位置的土壤結(jié)構(gòu)和環(huán)境變化難以與大田保持同步，監(jiān)測數(shù)據(jù)代表性較差。便攜式監(jiān)測儀器可直接在大田使用，但在干旱或土壤粘度較大時，難以插入土壤，容易損壞監(jiān)測儀器，多次多點測量時監(jiān)測儀器傳感器與土壤接觸程度難以保持一致，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。此外，墑情自動監(jiān)測儀器安裝后，還應(yīng)與墑情站土壤建立新的率定公式，通過與人工取土烘干法得到的重量含水量進(jìn)行對比分析，其監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差小于規(guī)范要求時方可使用。而率定公式及對比觀測分析過程中耗費大量人力和資金，耗時較長。相比儀器而言，人工取土烘干法的準(zhǔn)確性較高。但人工取土烘干法耗時長，監(jiān)測數(shù)據(jù)時效性較差，而且野外取樣到室內(nèi)烘干過程中土壤水分有一定損失，而且具體操作時烘干時間掌握尺度不一致，這些因素也會影響監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。此外，現(xiàn)有人工取土方式會破壞環(huán)刀內(nèi)原狀土結(jié)構(gòu)，影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種采用氣量法檢測土壤水分含量的專用裝置和采用該裝置進(jìn)行土壤水分含量檢測的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

氣量法土壤含水量檢測方法，包括如下步驟：

步驟A，將若干粉碎球放入罐體底部；

步驟B，稱量合適重量的待測土壤樣品，放入罐體內(nèi)；

步驟C，將內(nèi)蓋置入罐體頂部且保持罐體呈豎直狀態(tài)，內(nèi)蓋的反應(yīng)平臺上放有稱量合適重量的碳化鈣；蓋好外蓋；

步驟D，稱量反應(yīng)前反應(yīng)罐整體重量；

步驟E，搖動或旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐體，并且令內(nèi)蓋中的全部碳化鈣落入反應(yīng)罐體內(nèi)；

步驟F，持續(xù)搖動或旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐體，令反應(yīng)罐體內(nèi)碳化鈣與土壤充分接觸反應(yīng)；

步驟G，稱量反應(yīng)后反應(yīng)罐整體重量；

步驟H，根據(jù)反應(yīng)前反應(yīng)罐整體重量、反應(yīng)后反應(yīng)罐整理重量、待測土壤樣品重量計算土壤含水量。

進(jìn)一步的，所述步驟E中反應(yīng)罐體放置在自動旋轉(zhuǎn)裝置或自動搖晃裝置中。

氣量法土壤含水量檢測裝置，包括反應(yīng)罐，所述反應(yīng)罐包括罐體、設(shè)置在罐體頂部的外蓋以及設(shè)置在外蓋下方的內(nèi)蓋，所述罐體頂部具有開口，內(nèi)部具有空腔，所述內(nèi)蓋中部具有反應(yīng)平臺，所述反應(yīng)平臺上設(shè)有開口，所述外蓋上設(shè)有若干通孔，所述外蓋與內(nèi)蓋之間設(shè)有過濾層，所述罐體底部為弧面。

進(jìn)一步的，還包括自動旋轉(zhuǎn)裝置或自動搖晃裝置，所述自動旋轉(zhuǎn)裝置用于旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐，所述自動搖擺裝置用于搖晃反應(yīng)罐。進(jìn)一步的，所述反應(yīng)平臺低于罐體頂部。

進(jìn)一步的，所述罐體包括內(nèi)膽和設(shè)置在內(nèi)膽外的外殼。

進(jìn)一步的，所述外殼底部設(shè)有透氣孔。

進(jìn)一步的，所述外殼包括可拆卸的底蓋。

進(jìn)一步的，所述外殼內(nèi)壁上端設(shè)有限位突起，所述限位突起用于限制內(nèi)膽的頂部高度。

進(jìn)一步的，所述過濾層包括兩層濾布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明提供的檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，方法操作簡便，反應(yīng)完全、迅速，能夠準(zhǔn)確地測量土壤在3-60%之間的質(zhì)量含水量，與現(xiàn)有的儀器監(jiān)測法和取土烘干法相比較，大幅降低了成本投入，大幅提升了檢測效率，具有很高的推廣價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的氣量法土壤含水量檢測裝置中反應(yīng)罐剖視圖。

圖2為外蓋仰視圖。

圖3為內(nèi)蓋俯視圖。

圖4為包含有自動旋轉(zhuǎn)裝置的氣量法土壤含水量檢測裝置剖視圖。

圖5為設(shè)置在讀數(shù)裝置上的反應(yīng)罐剖視圖。

附圖標(biāo)記列表：

1-反應(yīng)罐，2-罐體，201-內(nèi)膽，202-外殼，203-透氣孔，204-底蓋，3-內(nèi)蓋，4外蓋，5-通孔，6-壓蓋，7-濾布，8-O形圈，9-開口，10-反應(yīng)平臺，11-旋轉(zhuǎn)座，12-旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，13-顯示屏，14-稱重裝置，15-旋轉(zhuǎn)固定架。

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

請參閱附圖1～4，圖中所示的氣量法土壤含水量檢測裝置包括反應(yīng)罐1，反應(yīng)罐1包括罐體2、罐內(nèi)頂部設(shè)置有內(nèi)蓋3和外蓋4，其中內(nèi)蓋3設(shè)置在外蓋4下方。罐體2頂部具有開口，內(nèi)部具有一定容積的空腔，罐體2底部為弧面，便于罐內(nèi)反應(yīng)物向罐底集中，利于反應(yīng)物的充分反映。本實施例中罐體2為雙層結(jié)構(gòu)，分別包括內(nèi)膽201和套在內(nèi)膽外的隔熱外殼202，內(nèi)膽優(yōu)選采用不銹鋼、鋁等耐用性好且不會與碳化鈣起反應(yīng)的材料制成，由于反應(yīng)罐1內(nèi)在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生熱量，隔熱外殼能夠起到良好的隔熱效果，防止手持罐體反應(yīng)時燙傷。需要說明的是，雙層結(jié)構(gòu)僅僅為罐體的一種優(yōu)選方式，我們也可以采用較為厚實的非金屬材質(zhì)來制作單層反應(yīng)罐，當(dāng)采用自動裝置來旋轉(zhuǎn)晃動反應(yīng)罐時，罐體1僅具備內(nèi)膽層即可滿足需求。內(nèi)蓋3邊緣搭接在內(nèi)膽201頂端，內(nèi)蓋3中部下沉形成反應(yīng)平臺10，在反應(yīng)平臺的一邊設(shè)有開口9，在使用反應(yīng)罐1時，碳化鈣即放置在反應(yīng)平臺上并遠(yuǎn)離開口，反應(yīng)平臺的下沉式設(shè)計便于碳化鈣在需要反應(yīng)時落入開口。外蓋4上設(shè)有若干通孔5，用于氣體逸。外蓋4扣在外殼202頂端，外蓋4底部設(shè)有壓蓋6，壓蓋401上端固定有兩層濾布7，壓蓋6通過O形圈8固定在外蓋4上從而將濾布固定在外蓋底部。濾布能夠防止罐內(nèi)反應(yīng)物在反應(yīng)過程中灑出。實際使用過程中，濾布也可以固定在罐體2頂端，其只要設(shè)置在內(nèi)外蓋之間即可滿足需求，此外，濾布也可采用其他能夠起到過濾效果的材料，如無紡布等。

作為改進(jìn)，在外殼202的底部設(shè)有透氣孔203，用于外殼內(nèi)外空氣交換以便散出反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量，防止罐內(nèi)因密閉過熱導(dǎo)致變形損壞或引發(fā)其他危險事件。

圖1中外殼202底部設(shè)有可拆卸的底蓋204，透氣孔即設(shè)置在底蓋204上。安裝罐體時打開底蓋即可將內(nèi)膽由外殼底部放入外殼中。在外殼內(nèi)壁上端還設(shè)有限位突起，安裝內(nèi)膽時內(nèi)膽應(yīng)正好抵住該限位突起，該限位突起部用于對內(nèi)膽起到限位作用。

此外，本裝置還包括自動搖晃裝置或自動旋轉(zhuǎn)裝置，自動搖晃裝置用于搖晃反應(yīng)罐，自動旋轉(zhuǎn)裝置用于旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐。以圖3中自動旋轉(zhuǎn)裝置為例，自動旋轉(zhuǎn)裝置包括用于固定反應(yīng)罐的旋轉(zhuǎn)固定架15、旋轉(zhuǎn)座11以及能夠驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)12，旋轉(zhuǎn)固定架15固定在旋轉(zhuǎn)座11上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)可采用電機。相似的，自動搖晃裝置應(yīng)包括用于固定反應(yīng)罐的固定部件以及能夠驅(qū)動固定部件搖擺的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)可采用現(xiàn)有的搖擺、搖晃機構(gòu)。

使用上述裝置進(jìn)行土壤含水量檢測的方法，包括如下步驟：

步驟A，將三個粉碎球16放入罐體底部。

步驟B，使用千分之一天平稱15克左右待測土壤樣品，放入罐體內(nèi)；記錄罐體內(nèi)土壤重量并將重量值輸入讀數(shù)裝置。讀數(shù)裝置包括單片機、顯示屏13和稱重裝置14，能夠稱量重量并可進(jìn)行簡單的記錄和計算功能。

步驟C，將內(nèi)蓋置入罐體頂部且保持罐體呈豎直狀態(tài)，內(nèi)蓋的反應(yīng)平臺上放有稱量20克碳化鈣，可在內(nèi)蓋置入罐體之前將碳化鈣放在內(nèi)蓋上，也可以先將內(nèi)蓋放在罐體上后再將碳化鈣放在內(nèi)蓋上，注意這時切勿使內(nèi)蓋中的碳化鈣接觸到罐體底部的土壤；隨后蓋好外蓋。

步驟D，保持反應(yīng)罐內(nèi)蓋中的碳化鈣不接觸到罐體底部的土壤，稱量反應(yīng)前反應(yīng)罐整體重量；可采用讀數(shù)裝置進(jìn)行稱重記錄，如圖5所示。

步驟E，如圖4所示，將反應(yīng)罐放置在自動搖晃裝置或自動旋轉(zhuǎn)裝置上，用自動搖晃裝置搖晃反應(yīng)罐體或用自動旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐體，并且令內(nèi)蓋中的全部碳化鈣落入反應(yīng)罐體內(nèi)；采用自動搖晃裝置或自動旋轉(zhuǎn)裝置持續(xù)搖動或旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐，令反應(yīng)罐體內(nèi)碳化鈣與土壤充分接觸反應(yīng)。當(dāng)實際操作條件有限時，也可人工搖晃、旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐進(jìn)行充分接觸反應(yīng)。

步驟G，稱量反應(yīng)后反應(yīng)罐整體重量并記錄，可采用讀數(shù)裝置進(jìn)行稱重記錄，如圖5所示；

步驟H，根據(jù)反應(yīng)前反應(yīng)罐整體重量、反應(yīng)后反應(yīng)罐整理重量、待測土壤樣品重量，通過以下公式計算土壤質(zhì)量含水量。

上式中：θ為土壤質(zhì)量含水量

a為初始土壤質(zhì)量（15g左右）

x為初始的總重量（罐內(nèi)反應(yīng)前的所有東西的重量）

y為反應(yīng)完全后罐子的總重量

上述數(shù)據(jù)均記錄在讀數(shù)裝置中，公式優(yōu)選預(yù)先設(shè)置在單片機內(nèi)，由讀數(shù)裝置自動計算出土壤質(zhì)量含水量。

測試完畢后打開反應(yīng)罐，倒出罐體內(nèi)物質(zhì)，并用瓶刷刷干凈內(nèi)腔，用濕布擦凈粉碎球。

采用上述裝置和方法可以準(zhǔn)確的測量3-60%之間的土壤質(zhì)量含水量，與取土烘干法相比較，誤差率小于1%。

本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。