為何土壤要測總體密度和粒子密度

土壤分為: a.沙子b.沃土c.黏土
    土壤，俗稱泥土，是地球陸地上能夠生長植物并產(chǎn)生收獲的疏松表層。土壤一般分成六層。O層是枯枝落葉層，A層是腐殖質(zhì)層。E層是淋溶層。以上三層為表土層。B層是淀積層。C層是風(fēng)化層。R層是巖石層。以上三層為心土層。所謂“資源”是對人類可以利用而言，因此，土壤資源是指在一定科學(xué)技術(shù)條件下和一定時間內(nèi)可以為人類利用的土壤。
    一定容積自然土塊所含烘干土壤的重量，稱為土塊密度，即土壤總體密度，單位為g/cm3。一般而言，土壤總體密度介于1.0-1.9 g/cm3之間。
    較適合于植物生長者在 1.1-1.4 g/cm3之間，大于1.4g/cm3則因土壤密實，植物根系發(fā)展受阻，且通氣、排水不良，植物生長差。
 

測試方法：
石蠟?zāi)しǎ和寥缐K
    將未受外力影響而遭壓擠之自然土壤在田間狀態(tài)或特定水分張力狀態(tài)下，以石蠟?zāi)じ脖?，稱取土塊在空氣中及在水中的重量，求得質(zhì)量與體積，進(jìn)而總體密度。

比重瓶法：粒子密度
    干燥的土壤其毛孔是充滿著空氣，而潮濕的土壤其毛孔包含空氣和水。如果完全地弄濕土壤然后允許它排出.則更小的毛孔數(shù)量稱為微孔,主要是測定水含量. 而更大的毛孔主要是測定空氣含量。
    微孔主要是土壤的濕氣保持又稱為澆灌.空氣活動也許被禁止此歸結(jié)于缺乏大的毛孔。相反情況也許犧牲充分含水容量將導(dǎo)致過份排水設(shè)備和通風(fēng)的增加。
    沙子、被鍛燒的黏土和其它土壤改良,可以被用于修改土壤多孔性的特性。沙子的多孔性是多變。被分級為好的沙子比大小一致的沙子有較少孔隙。被鍛燒的黏土微粒是非常多孔的。若已知體密度和粒子密度，則土壤的總多孔率可以被計算。

前言:
    烘干土是土壤在105℃ 烘干，直到它達(dá)到一個恒定的質(zhì)量。體密度是土壤的一個基本的物理特性。它幾乎參與到了土壤水分含量的每一次計算，以確定大體積土壤的重量，比如土壤片的重量或者以公頃為單位的土壤重量。根據(jù)一個簡單的原理，你能從一個體密度值里讀出很多內(nèi)容，它和孔隙率呈反比關(guān)系，而且能夠被我們用來判斷土壤結(jié)構(gòu)。黏土變化范圍為1.1-1.6 g/ cm3,沙質(zhì)土可達(dá)到1.8 g/cm3.，土壤結(jié)構(gòu)，土壤的松散度，黏土的收縮和膨脹特性都能夠影響體密度。

土壤石蠟?zāi)し?Paraffin Technique) ASTM C20/C134/C437
    此法系將未受外力影響而遭壓擠之自然土壤在田間狀態(tài)或特定水分張力狀態(tài)下，以石蠟?zāi)じ脖?，稱取土塊在空氣中及在水中的重量，求得質(zhì)量與體積，進(jìn)而計算總體密度。
設(shè)備：臘粒、溫控蠟爐、烘箱或水分計、JT-300J比重天平、干燥器、小刀。
1、將石臘粒保存在溫度為60-70℃之間的溫控蠟爐中
2、溫度控制在100-110℃的烘箱或水分計
3、JT-300J比重天平：準(zhǔn)確度±0.01 g. 0.001g/cm3
4、干燥器：含活性干燥劑 如高氯酸鎂或硫酸鈣
5、小刀。
 

方法：
1.自田間取回欲測定總體密度的土塊，大小約200cm3；
2.把土塊置于陰涼處風(fēng)干，并取部分土塊烘干至恒重，可求得該土塊之風(fēng)干土含水量。
3.以小刀將風(fēng)干土塊遭擠壓之部份及不齊之粗糙表面修平。
4.將土塊置于天平上秤重，求得烘干土塊重(W1)
5.將土塊投入液化的石蠟70℃(其溶點在60℃左右)中，迅即取出，為避免土塊吸入過多之石蠟液而影響測值，如果土塊表面過干，浸蠟前以細(xì)噴水壺噴濕土塊表面，浸蠟時應(yīng)避免在蠟液中滯留，放冷后，檢視土塊表面完全為石蠟所包裹，置于天平上秤重(W2)；
6.天平秤水中重量(W3)；
7. 石蠟重量＝W2-W1
石蠟體積(V1)＝(W2-W1)/ ρ蠟
土塊加石蠟體積(V2)＝(W2-W3)/ ρ水
土塊體積(V3)＝V2-V1
總體密度Db＝W1/V3=W1/【(W2-W3)/ρ-(W2-W1)/0.9】

         
比重瓶的浸漬置換法測定的粒子密度：SL237-005-1999  ASTM ?854-02
粒子密度:是土壤微粒重量除以土壤微粒的單位體積。通常用g/cc表示。
(1)沃土的土壤; (2) 被分級很好的沙子; (3)圓一致的沙子;角一致的沙子(4)被鍛燒的黏土。
土的顆粒比重是土在105~110℃下烘至恒值時的品質(zhì)與土粒同體積4°C純水品質(zhì)的比值.
 

按照土粒粒徑不同,分別用下列方法進(jìn)行比重測定:
1. 粒徑小于 5mm 的土用比重瓶法、用煮沸法、真空飽和水法進(jìn)行，取其加權(quán)平均值作為土粒比重.。
2. 一般土粒的比重用純水測定,含有可溶鹽親水性膠體或有機(jī)質(zhì)的土須用中性液體(如煤油) 測定。

設(shè)備：
容量50ml專用比重瓶、比重天平:稱量300g  精度0.01g、恒溫水槽: 準(zhǔn)確度±1℃。
烘 箱、,純水,中 性液體(如煤油 ).2mm孔徑 5mm篩,漏斗,滴管、恒溫水槽、真空抽氣設(shè)備等。
煮沸法操作步驟:
1.先將稱量皿在天平上扣重.取經(jīng)由2mm孔徑5mm篩選取5mm以下烘干土12g樣品。稱重  md
2.將比重瓶烘干,裝純水入50ml比重瓶內(nèi)至近滿.輕輕放入溫度計,使多余水分自瓶塞毛細(xì)管中溢出,將瓶外水分擦干后,瓶水和烘干土12g樣品一起稱量。m1
3. 將比重瓶的純水倒除,使剩下1/3,將烘干土12g樣品裝入比重瓶內(nèi).為排除土中的空氣,將已裝有干土的比重瓶注純水至瓶的一半處搖動比重瓶,并將瓶放在砂浴上煮沸,煮沸時間自懸液沸騰時算起,砂及砂質(zhì)粉土不應(yīng)少于30 min,粘土及粉質(zhì)粘土不應(yīng)少于1h.。煮沸時應(yīng)注意不使土液溢出瓶外。
4.再將純水注入專用比重瓶,應(yīng)注水至近滿.有恒溫水槽時可將比重瓶放于恒溫水槽內(nèi)待瓶內(nèi)懸液溫度穩(wěn)定及瓶上部懸液澄清。
5.輕輕放入溫度計,使多余水分自瓶塞毛細(xì)管中溢出,將瓶外水分擦干后,稱瓶水土總品質(zhì)m2,稱量后(記得將稱量皿放回天平上),立即測出瓶內(nèi)水的溫度。
6.按下式計算土粒比重:
              md
GS= ------------------Gwt
         (m1+md)-m2
Gs: 土粒比重    md: 干土重量   m1: 瓶水重量    m2: 瓶水土重量
Gwt: t°C 時純水的比重

測定含有可溶鹽親水性膠體或有機(jī)質(zhì)的土比重時,使用真空抽氣法:
操作步驟:使用中性液體(如煤油)
1.先將稱量皿在天平上扣重.取經(jīng)由2mm孔徑5mm篩選取5mm以下烘干土12g樣品。求得 md
2.將比重瓶烘干,裝煤油入50ml比重瓶內(nèi)至近滿.輕輕放入溫度計,使多余的煤油自瓶塞毛細(xì)管中溢出,將瓶外煤油擦干后,瓶煤油和烘干土12g樣品一起稱量。  求得  m’1
3.將比重瓶的煤油倒除,使剩下1/3,將烘干土12g樣品裝入比重瓶內(nèi)。
4.為排除土中的空氣,將已裝有干土的比重瓶煤油至瓶的一半處,搖動比重瓶或使用真空抽氣法排除土中空氣抽氣,真空度須接近1個大氣壓,從達(dá)到1個大氣壓時算起抽氣時間一般為30分鐘直至懸液內(nèi)無氣泡逸出時為止。
5.將煤油再注入專用比重瓶,應(yīng)注入煤油至近滿.可將比重瓶待瓶內(nèi)懸液溫度穩(wěn)定及瓶上部懸液澄清。
6.輕輕放入溫度計,使多余煤油自瓶塞毛細(xì)管中溢出,將瓶外煤油擦干后,稱瓶中煤油與土總品質(zhì). 求得m’2(記得將稱量皿放回天平上),稱量后立即測出瓶內(nèi)中性液體(如煤油)的溫度。

用中性液體測定時計算土粒比重 Gs:

m’1:瓶中性液體總品質(zhì)
m’2: 瓶中性液體土總品質(zhì)
Gkt: t°C 時中性液體的比重