PDF《毕利东一种简易的土壤透气速率测定方法及其应用①》

土壤(Soils), 2014, 46(4): 766C768 ①基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(NSFC41101198)和中央高校基本科研业务费专项资金(2009B08914)资助.

作者简介:毕利东(1980―),男,贵州桐梓人,博士,讲师,主要从事土壤结构以及土壤肥力演变方面研究.E-mail: bilidong@hhu.edu.cn 一种简易的土壤透气速率测定方法及其应用 ① 毕利东1,2 ,赵琪1,2 ,柳开楼3 (1 南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室,南京 210098;

2 河海大学水利水电学院,南京 210098;

3 江西省红壤研究所,南昌 330046) 摘要:以原状土壤为试验对象,基于传统常压测定法设计出一种简单而准确的土壤透气速率测定方法.研究 结果表明:该方法克服了传统常压测定法变压测定过程导致精度降低的问题,同时又具备简单易行的优点.运用该方 法对长期定位试验土壤进行研究,发现长期配施有机无机肥可提高红壤稻田耕作层土壤透气速率,改良土壤通透性. 关键词:土壤透气速率;

达西定律;

红壤性水稻土;

多孔介质 中图分类号:S152 土壤透气性是指土壤气体和大气交换的能力, 其 优劣直接影响土壤空气成分的变化, 因此对土壤微生 物的生长发育以及土壤养分转化具有重要影响[1C2] . 土 壤透气速率作为评价土壤透气性的指标其测定方法 通常分为两种,一种是压力计法(或压力气室法),另 一种为常压测定方法. 压力计法通常需要复杂的调压 设备或精密仪表装备较难[3C5] ,而传统常压测定方法 又存在变压测定过程导致精度较低的问题[6] .为此, 作者基于传统常压测定方法设计出一套新的恒压测 定装置,它既规避了压力计法在精密设备上的需求, 同时还具备传统常压测定方法简单易行的优点.

1 原理及测定方法 1.1 原理 根据达西定律,土壤透气量 Q 与土壤通气面积 S、空气压差ΔP、时间Δt 成正比,与土层厚度 h、 空气黏滞系数 μ 成反比,即: S P t Q K h μ ?Δ ?Δ = ? (1) 式中:K 为土壤透气速率;

Q 为土壤透气量;

S 为土 壤通气面积;

ΔP 为空气压差;

Δt 为时间;

h 为土 层厚度;

μ 为空气黏滞系数.实验测定土壤透气速率 的关键和难点在于测定单位时间土壤的透气量 Q. 1.2 测定方法 1.2.1 仪器设备 如图

1 所示, 除传统常压测定方 法所需的玻璃瓶、玻璃管、乳胶管、秒表、温度计、 止血钳、升降台、游标卡尺、凡士林等必备器材外, 改进后的方法需要普通电子天平(精度 0.01g)1 台. 1.2.2 操作步骤 传统常压测定方法装置如图 1a 所示. 试验开始前调节瓶②中水位与瓶④出水口水位 相等,打开③和⑥处阀门使瓶④中水向瓶②流动;

同时,瓶②中水也开始滴入量筒①,记下时间 t;

测定 过程中需不断调节瓶②水位高度以防止⑦处水位剧 烈变化. 量筒①中滴水量即相当于通过土体空气的数 量Q. 该方法详细步骤参见 《土壤物理研究方法》 [6] . 改进后的装置如图 1b 所示.试验开始后打开装 置图中①和②处阀门,保持⑤处阀门关闭,检查装置 气密性.待电子天平读数稳定,打开⑤处阀门,调节 ⑧处升降台使⑥处水头达到设定值, 待⑥处水头稳定 后按下电子天平"Tare"按键并计时,测定结束后关 闭②处阀门,同时记录测定时间(Δt),电子天平读数 (Δm),⑥处水位差(h1),实验温度(T),最后用游标 卡尺测定土壤样品高度(h),直径(R). 1.2.3 结果计算 式(1)中土壤通气面积 S、空气 压差ΔP、时间Δt、土层厚度 h 均由实验直接记录 或测量获得,空气黏滞系数 μ 可根据实验温度(T)查 《物理化学手册》[7] 获得.在温度不变情况下,土 壤透气量 Q 可根据玻意耳-马略特定律 P1V1=P2V2 计 算得出[8] . Q = V1 = P2V2/P1 (2) 式中:P1 为标准大气压;