[科普中国]-含水量试验

目的意义

进行土壤含水量的测定有两个目的：一是为了解田间土壤的实际含水情况，以便及时进行播种、灌排、保墒措施，以保证作物的正常生长；或联系作物长相长势及耕作栽培措施，总结丰产的水肥条件。二是风干土样水分的测定，是各项分析结果计算的基础。

土壤含水量的测定方法很多，如烘干法、酒精燃烧法和中子测量法等，其中烘干法是目前国际上土壤水分测定的标准方法，虽然需要采集土样，并且干燥时间较长但是因为它比较准确，且便于大批测定，故为常用的方法。1

试样制备试样制备方法：试样制备分为干法和湿法两种。

1、干法制备试样应按下列步骤进行，用四分法取代表性土样20g(重型为50kg),风干碾碎,过5mm(重型过20mm或40mm)筛,将筛下土样拌匀,并测定土样的风干含水率。根据土的塑限预估最优含水率,并按本标准第3.1.6条4、5款的步骤制备5个不同含水率的一组试样，相邻2个含水率的差值宜为2%。

轻型击实中5个含水率中应有2个大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限。

2、湿法制备试样应按下列步骤进行，取天然含水率的代表性土样20kg(重型为50kg)碾碎,过5mm筛(重型过20mm或40mm),将筛下土样拌匀,并测定土样的天然含水率。根据土样的塑限预估最优含水率，按本条1注的原则选择至少5个含水率的土样，分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备，应使制备好的土样水分均匀分布。 试样制备应按下列步骤进行：

1、将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座联接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一薄层润滑油。称取一定量试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实试样为25kg,分3层,每层25击;重型击实试样为4-10kg,分5层,每层56击,若分3层,每层94击。每层试样高度宜相等，两层交界处的土面应刨毛，击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。

2、卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外，也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。

3、用推土器将试样从击实筒中推出，取2个代表性试样测定含水率，2个含水率的差值应不大于1%。

4、对不同含水率的试样依次击实。1

土壤自然含水量的测定常用方法土壤自然含水量是指田间土壤中实际的含水量，它随时在变化之中，不是一个常数。

烘干法1．方法原理

将土壤样品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，求出土壤失水重量占烘干重量的百分数。在此温度下，包括吸湿水（土粒表面从空气中吸取活动力强的水汽分子而成的一种水分）在内的所有水分烘掉，而一般土壤有机质不致分解。

2．操作步骤

（1）将铝盒擦净，烘干冷却，在1/100天平上称重，并记下铝盒号码（A）。

（2）在田间取有代表性的土样（0~20cm）20g左右，迅速装入铝盒中，盖好盒盖，带回室内（注意铝盒不可倒置，以免样品撒落），在天平上称重（B），每个样品至少重复测3份。

（3）将打开盖子的铝盒（盖子放在铝盒旁侧或盖子平放在盒下），放人105℃±2℃的恒温箱中烘6~8小时。

（4）待烘箱温度下降至50℃左右时，盖好盖子，置铝盒于干燥器中30分钟左右，冷却至室温，称重（C），如无干燥器，亦可将盖好的铝盒放在磁盘或木盘中，待至不烫手时称重。

（5）然后，启开盒盖，再烘4小时，冷却后称重，一直到前后两次称重相差不超过1%时为止（C）。

3．结果计算

土壤含水量（%）

式中：

A — 铝盒重（g）

B — 铝盒加湿土重（g）

C — 铝盒加烘干土重（g）

4．注意事项

（1）烘箱温度以105℃±2℃为宜，温度过高，土壤有机质易碳化逸失。在烘箱中，一般土壤烘干6小时即可烘至恒重，质地较轻的土壤烘的时间可较短，约5~6小时即可。

（2）干燥器内的干燥剂（氯化钙或变色硅胶）要经常更换或处理。变色硅胶在干燥时呈蓝色，吸湿后呈红色。如呈红色后，须重新放在烘箱中烘到蓝色再放回干燥器使用。

（3）在计算时要以烘干土重为基数，因为：

①只有以烘干土重为基数，才能给土壤水变化的清晰概念。

②化学分析换算要以烘干土重为基数。

③能使不同土壤的分析结果相互比较。因各地的土壤湿度不同，但烘干土的重量是不变的。

（4）本法须进行三次平行测定，取其算术平均值，以一位小数（%）表示，其平行差值不得大于1%。

（5）本法测定本身的误差取决于所用天平的精确度和取样的代表性。所以，在田间取样时，需要注意取样点的代表性，在大范围内测定时需多点重复。

5．仪器设备

铝盒、烘箱、干燥器、分析天平（1/100）、土钻、小刀。1

酒精燃烧法1．方法原理

本方法主要是利用酒精和水互相溶解和酒精在土中燃烧，使其水分蒸发，由燃烧前后土样的减重算出土壤含水量。

酒精在土面上燃烧，在未达到燃点之前即将气化，使火焰与土面保持2~3cm的距离，此时土样温度约在70~80℃之间。但是，在火焰将熄灭前的几秒钟，火焰与土面接触，使土温上升到180~200℃以后温度很快地下降到85~90℃，并缓慢地冷却。即使再度燃烧，土样最高温度也不会超过200~220℃，并且高温阶段的时间甚短，所以土样中的有机质及盐类损失甚微（有机质含量高于50g·kg的样品不适用本方法）。据研究，本法较用烘干法测定土壤含水率的差值一般在0.5~0.8%左右。

用酒精燃烧法测定土壤含水量，全过程只需20分钟，它是一种快速测定方法，很适合于田间进行。

2．操作步骤

（1） 将烘干冷却的铝盒用1/100分析天平称重（A）。

（2） 用铝盒称土样10g左右，注意操作迅速，取样均匀。称重（B）。

（3） 用滴管向铝盒滴加酒精，至盒中呈现自由液面时为止（约用7mL酒精）稍加振荡，使土样均匀分布于盒中。

（4） 点燃酒精（注意勿使火柴屑掉入土样中），经数分钟后熄灭，待土样冷却后，再滴加酒精（2~3mL）进行第二次燃烧。一般情况下，样品经3~4次燃烧后，即可达恒重。然后称重（C），精确到0.01g。

3．结果计算

土壤含水量（%）

式中：

A——铝盒重（g）；

B——湿土加铝盒重（g）；

C——干土加铝盒重（g）。

4．仪器与试剂

天平（感量0.01g）、蒸发皿、酒精（纯度96%以上）、火柴、滴管、量筒（10mL）。1

土壤吸湿水的测定土壤吸湿水的测定主要是运用烘干法。

（1）方法原理

与土壤自然含水量测定相同，即将土壤样品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，求出土壤失水重量占烘干重量的百分数。在此温度下，包括吸湿水（土粒表面从空气中吸取活动力强的水汽分子而成的一种水分）在内的所有水分烘掉，而一般土壤有机质不致分解。。

（2）操作步骤

1．取洗净的有编号的铝盒，放在105℃±2℃的烘箱中烘之恒重，带手套取出放入干燥器中冷却，在分析天平（感量0.0001g）上称得其恒重（A）。

2．用铝盒称5g左右的风干土样均匀地平铺于盒中，准确称重（B）。

3．将铝盒放入105℃±2℃的恒温烘箱中烘6小时左右，铝盒盖放在铝盒旁则或倾斜放在铝盒上。

4．带手套将铝盒取出，盖上盖子，置铝盒于干燥器中20~30分钟，使冷却至室温，称重。启开铝盒盖，再烘2小时，冷却，称至恒重（C），前后两次称重之差不大于3mg。

（3）结果计算

土壤含水量（%）

式中：

A — 铝盒重（g）

B — 风干土加铝盒重（g）

C 一 烘干土加铝盒重（g）。

（4）仪器

分析天平（感量0.0001g）、角勺、铝盒、烘箱、手套、干燥器。1

含水量的其他测试方法1. 红外线照射法

标准烘干法和非标准法的区别在于烘千方式的不同。红外线照射法系将上样置于红外线灯光之下烘千，通常将土样放于距光源5-15咖距离内照射约1h左右即可干燥。试验证明， 用此法所得结果较烘干含水量略大1%左右。红外干燥箱体积小，有商业产品。

2. 炒干法用锅将试样炒干，适用于砂上及含砾较多的土。

3. 实容积法

此法是利用根据波义耳一马略特定律设计的土壤水分速测仪，它通过测定土中固相、液相的体积，按土的经验比重值换算出土的含水量，适用于粘性土。对于少量的试样测试快，而对批量试样则操作过于繁杂。

4，微波加热法

微波是一种超高频的电磁波，微波加热就是通过微波发生器产生微波能，再把这个微波能用波导输送到微波加热器中，加热器中物体受到微波作用后就自身发热。对于土中的水分子来说，其电荷分正、负两种，在微波场作用下不断快速排列和换向，这种运动使水分子本身发热、蒸发。

微波加热器可用商业产品家用微波炉，一批土样一般儿分钟就可烘干。经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5%。但对一些含金属矿物质的土不适用，因为一些金属物质本身在微波作用下发热，其温度会超过：100℃，从而损坏微波炉。

5.碳化钙气压法

碳化钙为吸水剂。将一定量的湿土样和碳化钙置于体积一定的密封容器中，吸水剂与土中的水发生化学反应，产生乙炔气体，乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成

美国1967年就将此法列入公路规程，我国现行《公路土工试验规程》也列入了此法。此法的缺点是要求一种性能稳定的电石粉，而这种要求对试验需求量小，商业社会的今天不易达到。1

特殊土的含水量测试方法1.含石膏土和有机质土的含水量测试法

含石膏土和有机质土的烘干温度在110℃时，对含石膏土会失去结晶水，对含有机质土其有机成分会燃烧，测试结果将与含水量定义不符。这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压力作用下将土干燥，或将烘箱温度控制在75℃-80℃，干燥8h以上为好。

2．元机结合料稳定土的含水量测试法

无机结合料在国外常称为水硬性结合料。它主要指水泥。石灰。粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰，所用术语水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等都是总称。

如水泥与水拌和就要发生水化作用，在较高温度下水化作用发生较快。因此，需将水泥混合料放在原为室温的烘箱内，再启动烘箱升温，则在升温过程中水泥与水的水化作用发生较快，而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水，这样得出的含水量往往偏小，所以应提前将烘箱升温到110℃，使放人的水泥混合料一开始就能在：105℃-110℃的环境下烘干。另外．烘干后冷却时应用硅胶作干燥剂。2