[发明专利]土壤水势速测仪及其测定方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤水势测定技术领域，尤其涉及一种土壤水势速测仪及其测定土壤水势的方法。

背景技术

土壤水势高低是作物是否需要灌溉的主要指标。张力计是利用负压计测定土壤水分，是从能量角度研究土壤水分运动的工具，其具有结构简单，灵敏度较高，使用方便等优点，可以定位连续测定土壤水势动态变化。但张力计的缺点是仪器埋入土壤后，土壤水势参数的获得需要在仪器与土壤之间水力达到平衡之后，而这种平衡时间常常要几个小时。因此，用普通张力计就难以对土壤水势进行快速测定。本发明是对张力计的仪器结构进行重新设计、制作而成。

发明内容

所解决的技术问题：本发明针对目前使用张力计测定土壤水势的缺陷，提供一种土壤水势速测仪及其测定土壤水势的方法，该土壤水势速测仪可以迅速测定土壤水势，缩短使用原有张力计测定土壤水势的时间。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种土壤水势速测仪，包括数据采集装置和显示器，其中数据采集装置包括压力传感器、集气室和水势探头，所述集气室通过连接管与水势探头密封连接，压力传感器设于集气室上，压力传感器通过数据线与显示器连接。

所述水势探头为陶土头，其空隙小于2.8微米，漏气值大于1巴，透水速度为0.8毫升/巴·分·厘米²。

所述集气室包括集气管，集气管一端设有活塞阀，活塞阀与集气管密封连接，集气管身设有排气口和压力传感器连接口，所述排气口上设有阀门。

所述活塞阀为螺旋活塞，螺旋活塞头部设有注射器皮头；所述集气管与螺旋活塞连接端的管身车有内螺纹，内螺纹下方套有注射器管。

所述排气口阀门为螺栓，排气口车有内螺纹，内螺纹靠近集气管身的一端设有O型橡皮圈。

所述数据采集装置还包括温度传感器，温度传感器通过数据线显示器连接。

所述显示器包括显示屏、数据信号接口和电源。

所述压力传感器为24PC型压力传感器，测试范围0～100KPa。

土壤水势速测仪测定方法，测定步骤为：使用前，将水势探头在水中浸泡1个小时以上；关闭排气口，拧开集气管上的螺旋活塞，向集气管内注入无气水，直到加满为止，将仪器直立，并见水从陶土管表面渗出，拧松排气口螺丝，使之可以通气透水，拧上螺旋活塞后，活塞的位置应停留在距活塞底尚有5~6mm距离的地方，再拧紧排气口螺栓；用吸水纸吸陶土头内水分；或对陶土头吹风，加速仪器内水分从陶头散发，使真空度上升，约30~60分钟；竖直仪器，轻拍连接管，使气泡集中于集气室，拧松排气口，拧出螺栓活塞，往仪器内加满水，排除气泡，拧入螺栓活塞，使活塞的位置仍停留在距活塞底尚有5~6mm距离的地方，拧紧排气口螺栓；将速测仪垂直插入水中，水浸没水势探头二分之一高度处，约3分钟后，记下显示屏显示读数h，为仪器内水柱压力引起的水势数据；在选好的测定点用土钻打孔至预定深度，把水势探头插入洞中，并使水势探头与土壤密切接触；拧螺旋活塞，使显示器数字显示为35Kpa上下，观察显示的吸力数字变化趋势，若数字变小，表明土壤吸力低于35Kpa；再向下拧螺旋活塞，使显示数为20Kpa，然后再观察显示屏上的数字变化趋势，若此时显示数字往大的方向变，那么我们再向上拧动螺旋活塞，使仪器内真空度变大，达28Kpa上下，如此反复观察显示数字与操作螺旋活塞，找到仪器系统内部真空度与土壤水吸力的平衡点，显示屏上数字不再变化，仪器所显示的读数减去h，得到土壤水势值。

工作原理：土壤水势速测仪的感应原件陶土头是一种多孔体。当仪器内完全充满水，陶土头与土壤紧密接触后，陶土头孔隙中的水便与土壤孔隙中的水相接，产生水力上的联系。土壤系统的水吸力与仪器系统的水吸力不相等时，水便由吸力低处通过陶土头向吸力高处流动，直至两个系统的吸水力平衡为止。因为仪器是密封的，仪器中就产生真空度。对仪器内真空度的测量即可获得土壤水势值。

仪器内的压力与土壤中水的吸力平衡过程，即是仪器中水分向土壤扩散（或相反）的过程，平衡所需的时间是比较长的。因为水从陶土头流向土壤及更远处，直至平衡是一个渐进的过程。特别在土壤比较干燥时，平衡所需时间更长，约需数小时，甚至10多个小时。因此，以往张力计不能在10分钟内测准土壤水势数据。

本仪器在集气室内装上螺旋活塞以后就改变了这种情况。而且利用压力传感器能快速准确反映压力情况的功能，使本仪器可供快速测定土壤湿度用。