土壤中质量含水量和体积含水量的关系

土壤中质量含水量和体积含水量的关系
一、实验目的
掌握质量含水量和体积含水量的测定原理和方法
二、原理
质量含水量：是指土壤中水分的质量与干土质量的比值，因在同一地区重力加速度相同，所以又称作重量含水量。

土壤质量含水量=土壤水质量/干土质量*100％
体积含水量：是指单位土壤总容积中水分所占的容积分数，又称容积湿度。

土壤体积含水量=土壤水容积/土壤总容积*100%
土壤容重ρ=质量含水量 /体积含水量通过测量土壤中水分的含量、干土的质量、土壤水容积、土壤总容积来求得质量含水量和体积含水量，继而寻找二者之间的关系得出土壤容重=质量含水量/体积含水量。

三、仪器
环刀（100cm³）、电子秤、量筒
四、实验步骤
用环刀切割未搅动的自然状态的干土，使干土充满其中，称取干土和环刀的质量，然后在环刀中加水至最大持水量，称取湿土和环刀的重量，重复做五组，取其平均数后根据公式算出质量含水量。

用环刀切割未搅动的自然状态的干土，使干土充满其中，在环刀中加水至最大持水量，重复做五组，记录加水的量，取其平均数后根据公式算出体积含水量。

得出结论：质量含水量 /体积含水量=土壤容重。

(三)土壤水分含量及其有效性

称土壤力学性质，主要包括粘结性、粘着性和塑性等。

土壤耕性是土壤在耕作时所表现的综合性状，如耕作的难易、耕作质量的好坏、宜耕期的长短。

土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。

土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内，土粒粘附在外物上的性质。

塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限）田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素

来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含水量

在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空气数量与土壤水分含量是相互消长关系轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少，相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。

112土壤水分-物理性质分析原始记录

2.烘干土质量m1（g）=湿土质量（g）×K1。
3.土壤质量含水量（g/kg）=1000×（m2’-m’）/m’
4.土壤密度（Mg/m3）=m’/v
5.土壤体积含水量（g/L）=土壤质量含水量（g/kg）×土壤密度（Mg/m3）/水的密度（Mg/m3）
6.土壤贮水量（m3/hm2）=水层毫米数×10注：[10-土壤贮水量换算系数]
土壤水分-物理性质分析原始记录
项目编号：第页共页
分析项目
森林土壤水分-物理性质
采样日期
年月日
分析方法
《森林土壤水分-物理性质的测定》LY/T1215-1999
分析日期
年月日
仪器名称、型号及编号
电子天平JM-A5002 QH-YQ-G-014
土层厚度（cm）
5
水密度（mg/m3）
1000
环刀体积v（cm3）
13.合理灌溉定额（m3/hm2）=合理灌溉定额（mm）×10[注：10-合理灌溉定额转换系数]
9.最佳含水量下限（g/kg）=最小持水量（g/kg）×0.7
10.最佳含水量下限（mm）=0.01×土层厚度（cm）×土壤密度（Mg/m3）×最佳含水量下限（g/kg）/水的密度（Mg/m3）
11.排水能力（mm）=最大持水量（mm）-最小持水量（mm）
12.合理灌溉定额（mm）=最小持水量（mm）×0.3
7.土壤贮水量（mm）=0.01×土壤质量含水量（g/kg）×土壤密度（Mg/m3）×土层厚度（cm）/水的密度（Mg/m3）8.最大持水量（g/kg）=（mA-m-m’）/m’×1000
9.最大持水量（mm）=0.01×土层厚度（cm）×土壤密度（Mg/m3）×最大持水量（g/kg）/水的密度（Mg/m3）

(整理)土的三相比例指标及换算关系推导

土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。

三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。

为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中的实际上处于分散状态的三相物质理想化地分别集中在一起，构成如图1－4所示的三相图。

在图1－4中，右边注明各相图的体积，左边注明各相的质量或重力。

土样的体积V 为土中空气的体积Va 、水的体积Vw 和土粒的体积Vs 之各；土样的质量m 为土中空气质量ma 、水的质量mw 和土粒的质量ms 之和；通常认为空气的质量可以忽略，则土样的质量就仅为水和土料质量之各。

图1－4 土的三相图三相比例指标可分为二种，一种是试验指标；另一种是换算指标。

一、试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土料密度和含水量。

1．土的密度是单位体积土的质量，如令土的体积为V ，质量为m ，则土的密度ρ可由下式表示：1s sat d γλγ=-3(/)mg cm Vρ= （1－8a ）土的密度常用环刀法测定，其单位是g/cm 3，一般土的密度为1.60～2.20 g/cm 3。

对天然土求得的密度称为天然密度，相应的重度称为天然重度，以区别于其他条件下的指标，如下面要讲到的干密度、饱和密度和饱和重度等。

2．土粒密度s ρ是干土料的质量s m 与基体积s V 之比，由下式表示：3(/)ss sm g cm V ρ=（1－9）3．土的含水量w 是土中水的质量w m 与固体（土粒）的质量s m 之比，由下式表示：100%wsm w m =⨯ （1－10）含水量常用烘干法测定，是描述土的干湿程度的重要指标，常以百分数表示。

土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。

二、换算指标除了上述三个试验指标之外，还有六个可以计算求得的指标，称为换算指标，包括土的干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和饱和度。

土壤中质量含水量和体积含水量的关系

土壤中质量含水量和体积含水量的关系土壤中质量含水量和体积含水量是描述土壤水分含量的两种重要指标，它们之间存在一定的关系。

质量含水量是指土壤中水的质量与土壤质量的比值，通常以百分比表示。

它反映了土壤中水的相对含量，是衡量土壤水分状况的重要参数。

质量含水量受到土壤质地、孔隙状况、有机质含量等多种因素的影响。

体积含水量是指土壤中水的体积与土壤总体积的比值，通常以百分比表示。

它反映了土壤中水的相对体积，是衡量土壤水分在土壤中的空间分布和土壤空隙状况的重要参数。

体积含水量与质量含水量之间的关系受到土壤孔隙率和密度的制约。

对于同一土壤来说，在土壤密度一定的情况下，土壤孔隙率越高，体积含水量越高，质量含水量也越高。

因此，质量含水量和体积含水量是相互关联的，它们之间存在正相关关系。

然而，需要注意的是，这种关系并不是线性的。

在低水分含量时，随着水分含量的增加，质量含水量和体积含水量的增长趋势可能较为接近。

而在高水分含量时，由于土壤孔隙率已经趋于饱和，体积含水量的增长速度可能会放缓，而质量含水量的增长速度可能相对较快。

因此，在描述土壤水分状况时，需要综合考虑质量含水量和体积含水量的关系，以便更准确地评估土壤水分状况和其对植物生长的影响。

在实际应用中，测量土壤质量含水量和体积含水量的方法有很多种。

例如，可以采用烘干法、电阻法、中子法等方法来测量土壤质量含水量。

而测量土壤体积含水量的方法则包括电容法、TDR法、FDR法等。

这些方法各有优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法进行测量。

另外，需要注意的是，不同地区的土壤类型、气候条件、植被状况等因素都会影响土壤中质量含水量和体积含水量的关系。

因此，在实际应用中，需要根据当地实际情况进行具体分析和调整。

总之，土壤中质量含水量和体积含水量是描述土壤水分状况的两个重要指标，它们之间存在一定的关系。

在实际应用中，需要综合考虑这两个指标来评估土壤水分状况和其对植物生长的影响。

同时，还需要注意不同地区的实际情况对质量含水量和体积含水量的影响。

土壤容重与含水量

N soil v a b N reference
10
TDR测定土壤含水量
L
L2 L1 Ka L
2
Kw: 80, Ks: 3-5, Ka: 1
L1
L2
v = -5.3 x 10-2 + 2.92 x 10-2Ka - 5.5 x 10-4Ka2 + 4.3x10-6Ka3
22
步骤：TDR技术

在田间取容重样的深度将时域反射探头水平插入土壤，将探头连接到时域反射仪；打开时域反射仪，调节视窗尺度，找到电磁信号的两个反射点并记录记录其位置L1和L2；另选2个点，重复上述步骤；利用TDR测定结果计算土壤介电常数和体积含水量。
L2 L1 Ka L
土壤容重与含水量
中国农业大学 2012-9-20
任图生
1
土壤容重(Bulk Density)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概念：单位体积土壤（固、液、气）包含的固体的质量。
常用rb表示，单位为Mg m-3或g cm-3。
意义：
– 质量单位与体积单位转化；
– 土壤紧实度指标； – 与水分和空气流动、根系和微生物呼吸密切相关。
2
3 2 4.3106 Ka 5.5 104 Ka 2.92102 Ka 5.3102
23
结果与讨论

计算测定结果的平均值和标准差；
利用烘干法结果，计算体积含水量、孔隙度、三相比
和饱和度；比较TDR测定结果与烘干法测定结果（作图）；

环刀取样法测定容重有何优缺点？

影响因子： – 颗粒组成；
– 颗粒的空间排列； – 粘粒的收缩性能：粘壤和粘土等，田间呈动态变化。

含水量计算的公式

含水量计算的公式
含水量是指物质中所含水分的质量或体积占总质量或总体积的比例。

在许多领域中都有广泛的应用，例如工业生产、环境监测和农业生产等。

下面介绍几种不同的含水量计算公式。

1. 质量含水量计算公式
质量含水量是指物质中所含水分的质量与总质量之比，通常用百分比表示。

计算公式如下：
质量含水量(%) = (m2 - m1) / m1 × 100%
其中，m1为物质的干重，m2为物质的湿重。

这个公式适用于具有一定形状和体积的物质，例如土壤和食品等。

2. 体积含水量计算公式
体积含水量是指物质中所含水分的体积与总体积之比，通常用百分比表示。

计算公式如下：
体积含水量(%) = (V2 - V1) / V1 × 100%
其中，V1为物质的干体积，V2为物质的湿体积。

这个公式适用于具有一定形状和体积的物质，例如土壤和木材等。

3. 比表面积含水量计算公式
比表面积含水量是指物质中含水量与比表面积之比，通常用百分比表示。

比表面积是指物质单位质量或单位体积所占据的表面积。

计算公式如下：
比表面积含水量(%) = (m2 - m1) / (m1 × S) × 100%
其中，m1为物质的干重，m2为物质的湿重，S为物质的比表面
积。

这个公式适用于高度多孔或微孔的物质，例如岩石和粉末等。

以上是一些含水量计算公式的介绍，根据不同的应用场景和具体情况，可以选择不同的公式进行计算。

土壤相对含水量计算公式

土壤相对含水量（Soil Moisture Content）的计算公式通常可以使用以下形式之一：
1. **基于质量的计算公式：**
\[ \text{相对含水量} (\%) = \left( \frac{\text{湿重} - \text{干重}}{\text{干重}} \right) \times 100 \]
其中，
- 湿重是土壤的湿重（含水重量），
- 干重是土壤的干重（不含水重量）。

2. **基于体积的计算公式：**
\[ \text{相对含水量} (\%) = \left( \frac{\text{体积含水量} - \text{体积干重}}{\text{体积干重}} \right) \times 100 \]
其中，
- 体积含水量是土壤的含水体积，
- 体积干重是土壤的干体积（不含水体积）。

请注意，具体的计算方法可能会因使用的测量单位而有所不同，例如质量可以用克或千克，体积可以用立方米或升。

在实际应用中，请确保一致使用相同的测量单位。