一种土壤团聚体测定装置及方法与流程

1.本技术涉及土壤检测技术领域，具体而言，涉及一种土壤团聚体测定装置及方法。


背景技术：

2.土壤团聚体是表征土壤结构稳定性的重要指标，是由土壤细小颗粒经过凝聚、胶结和重排列形成。土壤团聚体会影响许多土壤理化性质，如孔隙性、持水性、土壤生物活性等。它一方面可以提升土壤结构的稳定性，增加土壤抵抗降雨和径流侵蚀的能力，另一方面可以有效防止土壤有机质流失，提高土壤质量，是衡量土壤质量的关键指标。因此，土壤团聚体稳定性是评价土壤抗蚀性能和土壤质量的重要指标。
3.目前国内外使用最多的团聚体稳定性测定方法是湿筛法。湿筛法易于操作，所测数据还能计算平均质量直径(mwd)、几何平均直径(gmd)、分形维数等多个指标，有利于土壤团聚体研究的深化。然而，湿筛法模拟的是水流对土壤团聚体的消散，无法反映雨滴对团聚体的消散作用。
4.实际的土壤侵蚀过程受径流冲刷与雨滴打击的共同作用，通过水滴冲击法研究团聚体稳定性能够补充湿筛法的不足，但是现有的方法测定土壤团聚体较为费时费力，无法满足大批量土样测定需求，且存在计数困难的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有的水滴冲击法测定土壤团聚体较为费时费力，无法满足大批量土壤测定需求的问题，本技术提供了一种土壤团聚体测定装置及方法：
6.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种土壤团聚体测定装置，包括无风仓、滑移机构、多个滴水机构及多个测定机构，所述滴水机构及所述测定机构均设置于所述无风仓内部；
7.所述滴水机构包括储水器、滴水杆及在所述滴水杆底部安装的滴水头，所述储水器固定安装于所述无风仓底部，所述滴水头与所述储水器通过滴水软管连接，所述滴水杆可伸缩设置；
8.所述滑移机构包括在所述无风仓顶部设置的滑移轨道及在所述滑移轨道上安装的多个挂钩，多个所述滴水机构中的所述滴水杆的顶部与所述挂钩连接；
9.所述测定机构包括在所述无风仓底部设置的承接台、承接筛子及水盆，所述所述承接筛子设置于所述承接台上方，所述水盆放置于所述承接台下方，所述承接筛子上用于放置待测定的土壤团聚体样品，所述水盆用于盛装落下的水和泥土，多个所述测定机构间隔设置于所述滑移轨道正下方。
10.在一些实施例中，在所述滴水软管上设置有流速调节器。
11.在一些实施例中，所述测定装置还包括计数机构；
12.所述计数机构包括显示装置、计数器及多个传感器，所述显示装置安装于所述无风仓内部的侧壁，所述计数器安装于所述显示装置一侧，多个所述传感器分别固定安装于
所述滴水头上。
13.在一些实施例中，在所述储水器侧壁设置有水位刻度计。
14.在一些实施例中，在所述无风仓侧壁设置有观察窗，在另一侧的侧壁开设有实验门。
15.在一些实施例中，在所述无风仓中还设置有温度控制设备及湿度控制设备。
16.在一些实施例中，所述承接台为镂空设置。
17.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种土壤团聚体测定方法，包括：
18.根据测定需求挑选承接台，在挑选的承接台上放置待测定的土壤团聚体样品；
19.基于待测定的土壤团聚体样品数量及挑选的承接台，将多个滴水杆分别通过滑移机构移动至待测定的土壤团聚体样品上方；
20.根据测定需求调整滴水杆的长度，以调整滴水头的高度；
21.根据测定需求调节无风仓中的温度及湿度；
22.控制滴水头开始对土壤团聚体样品进行滴水测定，并调节滴水速度；
23.通过传感器收集每个滴水头的滴水数量，并观察土壤团聚体；
24.在土壤团聚体完全消散时，关闭其顶部的滴水头，并记录对应的计数器的滴水数量。
25.本技术的有益效果；
26.无风仓能够保证水滴冲击法试验的环境，使其试验过程中不会被外界风吹影响，使水滴位置及下落速度受到影响，并且通过温度控制设备与适度控制设备对无风仓内部的试验环境进行控制；
27.多个滴水机构及多个测定机构的设置，使得能够同时对多个土壤团聚体进行试验，以满足大批量测定的需求，并且多个滴水机构在不需要使用时，全部回收于滑移机构的一侧，在需要使用时，再根据需求将一定数量滴水机构移动至需要的位置，以进行试验；
28.通过传感器及计数器能够便捷的收集每个土壤团聚体进行水滴冲击法试验的滴水数量。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1示出了本技术一实施例提供的测定装置的结构示意图；
31.图2示出了本技术另一实施例中测定装置内部剖面结构示意图；
32.图3示出了本技术一实施例提供的测定方法的流程示意图。
33.附图说明：1、无风仓；2、储水器；3、滴水杆；4、滴水头；5、滑移轨道；6、挂钩；7、滴水软管；8、承接台；9、承接筛子；10、水盆；11、流速调节器；12、传感器；13、计数器；14、显示装置；15、水位刻度计；16、观察窗；17、实验门；18、温度控制设备；19、湿度控制设备。
具体实施方式
34.为使本技术的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本技术示例性实施例中的附图，对本技术示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.需要说明的是，本技术中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本技术的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
36.本技术中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
37.术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
38.土壤团聚体是表征土壤结构稳定性的重要指标，是由土壤细小颗粒经过凝聚、胶结和重排列形成。土壤团聚体会影响许多土壤理化性质，如孔隙性、持水性、土壤生物活性等。它一方面可以提升土壤结构的稳定性，增加土壤抵抗降雨和径流侵蚀的能力，另一方面可以有效防止土壤有机质流失，提高土壤质量，是衡量土壤质量的关键指标。因此，土壤团聚体稳定性是评价土壤抗蚀性能和土壤质量的重要指标。
39.目前国内外使用最多的团聚体稳定性测定方法是湿筛法。湿筛法易于操作，所测数据还能计算平均质量直径(mwd)、几何平均直径(gmd)、分形维数等多个指标，有利于土壤团聚体研究的深化。然而，湿筛法模拟的是水流对土壤团聚体的消散，无法反映雨滴对团聚体的消散作用。实际的土壤侵蚀过程受径流冲刷与雨滴打击的共同作用，通过水滴冲击法研究团聚体稳定性能够补充湿筛法的不足。
40.国内目前常用传统的基于水滴冲击法的土壤团聚体测定步骤为：将塑料桶底部打孔，在其中装一半土壤，土壤表面压平，上面铺一层滤纸。将水桶置于装有水的水盆中(土壤表面比水面高15cm)，目的是使桶中土壤与滤纸一直保持湿润状态，采集的土样(采样位置与湿筛法相同)风干后过筛，获得1～2，2～3，3～4，4～5，5～7，7～10mm粒级的干土粒。每个粒级挑选30个干土粒置于滤纸上，使土粒缓慢吸水24h达到完全浸润。用塑料勺取浸润后的土粒于1mm筛网中，在1m高处挤压滴管落下的水滴(60次/min)冲击土粒直到完全消散，记录所需的水滴数，重复30次取平均值。水滴数反映土壤团聚体的抗打击能力，称为团聚体稳定性。该方法测定土壤团聚体较为费时费力，无法满足大批量土样测定需求，且存在计数困难的问题。
41.因此，针对上述问题，本技术提出了一种土壤团聚体测定装置。
42.下面结合图1－图2描述本技术提供的土壤团聚体测定装置。
43.图1示出了本技术一实施例提供的测定装置的结构示意图；
44.图2示出了本技术另一实施例中测定装置内部剖面结构示意图。
45.如图2所示，测定装置包括无风仓1、滑移机构、多个滴水机构及多个测定机构，所述滴水机构及所述测定机构均设置于所述无风仓1内部；
46.所述滴水机构包括储水器2、滴水杆3及在所述滴水杆3底部安装的滴水头4，所述
储水器2固定安装于所述无风仓1底部，所述滴水头4与所述储水器2通过滴水软管7连接，所述滴水杆3可伸缩设置；
47.所述滑移机构包括在所述无风仓1顶部设置的滑移轨道5及在所述滑移轨道5上安装的多个挂钩6，多个所述滴水机构中的所述滴水杆3的顶部与所述挂钩6连接；
48.所述测定机构包括在所述无风仓1底部设置的承接台8、承接筛子9及水盆10，所述所述承接筛子9设置于所述承接台8上方，所述水盆10放置于所述承接台8下方，所述承接筛子9上用于放置待测定的土壤团聚体样品，所述水盆10用于盛装落下的水和泥土，多个所述测定机构间隔设置于所述滑移轨道5正下方。
49.可以看出，无风仓1能够保证水滴冲击法试验的环境，使其试验过程中不会被外界风吹影响，使水滴位置及下落速度受到影响，多个滴水机构及多个测定机构的设置，使得能够同时对多个土壤团聚体进行试验，以满足大批量测定的需求，并且多个滴水机构在不需要使用时，全部回收于滑移机构的一侧，在需要使用时，再根据需求将一定数量滴水机构移动至需要的位置，以进行试验。
50.在一些实施例中，如图2所示，在所述滴水软管7上设置有流速调节器11。
51.其中，流速调节器11是用于通过控制滴水软管7的压力及大小，以控制通过其中的水滴流速，可以使用常见的医用输液流速调节器11，以调节水滴速度的快慢。
52.在一些实施例中，如图2所示，所述测定装置还包括计数机构；
53.所述计数机构包括显示装置14、计数器13及多个传感器12，所述显示装置14安装于所述无风仓1内部的侧壁，所述计数器13安装于所述显示装置14一侧，多个所述传感器12分别固定安装于所述滴水头4上。
54.其中，传感器12可以选用光电传感器12，传感器12与滴水头4出水位置齐平，能够在滴水头4滴水时向计数器13传递信号，以便计数器13计数，并通过显示装置14显示，以便更好的观察。
55.在一些实施例中，如图2所示，在所述储水器2侧壁设置有水位刻度计15。
56.其中，通过水位刻度计15能够便捷的对储水器2中的储水量进行观察，以便对其进行水量的补充。
57.在一些实施例中，如图1所示，在所述无风仓1侧壁设置有观察窗16，在另一侧的侧壁开设有实验门17。
58.其中，试验人员能够通过观察窗16便捷的对进行测定试验的土壤团聚体状态进行观察，试验人员通过实验门17进出，减少对正在进行测定试验的影响。
59.在一些实施例中，如图2所示，在所述无风仓1中还设置有温度控制设备18及湿度控制设备19。
60.其中，通过温度控制设备18及湿度控制设备19能够有效的对无风仓1中的环境进行控制保持。
61.在一些实施例中，所述承接台8为镂空设置。
62.其中，镂空设置的承接台8，能够方便承接筛子9中的水流及散开的土壤下落。
63.因此，针对上述问题，本技术提出了一种土壤团聚体测定方法。
64.图3示出了本技术一实施例提供的测定方法的流程示意图。
65.下面结合图3描述本技术提供的土壤团聚体测定方法，测定方法包括以下步骤：
66.步骤100：根据测定需求挑选承接台8，在挑选的承接台8上放置待测定的土壤团聚体样品；
67.步骤200：基于待测定的土壤团聚体样品数量及挑选的承接台8，将多个滴水杆3分别通过滑移机构移动至待测定的土壤团聚体样品上方；
68.步骤300：根据测定需求调整滴水杆3的长度，以调整滴水头4的高度；
69.步骤400：根据测定需求调节无风仓1中的温度及湿度；
70.步骤500：控制滴水头4开始对土壤团聚体样品进行滴水测定，并调节滴水速度；
71.步骤600：通过传感器12收集每个滴水头4的滴水数量，并观察土壤团聚体；
72.步骤700：在土壤团聚体完全消散时，关闭其顶部的滴水头4，并记录对应的计数器13的滴水数量。
73.具体来说：在一些实施例中，在使用本技术的方法进行测定时，需要对三个土壤团聚体进行测定，因此选择最左侧的三个承接台8，将土壤团聚体放置在承接筛子9上，再选择三个滴水杆3，将三个滴水杆3分别移动至三个承接台8的正上方，同时根据测定的需求调节滴水杆3的长度，使滴水头4距承接筛子9底部保持1m高度，并通过温度控制设备18及湿度控制设备19调节无风仓1内的环境，然后将流速调节器11调节到最低档，以防储水器2注水时水流从滴水头4流出，将储水器2注满自来水，缓慢调节流速条件器使滴水头4处有适宜频率水滴滴下(60次/min)，使水滴开始打击团聚体，同时，打开传感器12与计数器13进行计数，待承接筛子9内待测定土壤团聚体完全消散时，将流速调节器11调节到最低档，并关闭计数器13，记录计数器13显示数值，完成实验。
74.本技术的一些实施例的有益效果：无风仓1能够保证水滴冲击法试验的环境，使其试验过程中不会被外界风吹影响，使水滴位置及下落速度受到影响，并且通过温度控制设备18与适度控制设备对无风仓1内部的试验环境进行控制；多个滴水机构及多个测定机构的设置，使得能够同时对多个土壤团聚体进行试验，以满足大批量测定的需求，并且多个滴水机构在不需要使用时，全部回收于滑移机构的一侧，在需要使用时，再根据需求将一定数量滴水机构移动至需要的位置，以进行试验；通过传感器12及计数器13能够便捷的收集每个土壤团聚体进行水滴冲击法试验的滴水数量。
75.为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

技术特征：
1.一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，包括无风仓、滑移机构、多个滴水机构及多个测定机构，所述滴水机构及所述测定机构均设置于所述无风仓内部；所述滴水机构包括储水器、滴水杆及在所述滴水杆底部安装的滴水头，所述储水器固定安装于所述无风仓底部，所述滴水头与所述储水器通过滴水软管连接，所述滴水杆可伸缩设置；所述滑移机构包括在所述无风仓顶部设置的滑移轨道及在所述滑移轨道上安装的多个挂钩，多个所述滴水机构中的所述滴水杆的顶部与所述挂钩连接；所述测定机构包括在所述无风仓底部设置的承接台、承接筛子及水盆，所述所述承接筛子设置于所述承接台上方，所述水盆放置于所述承接台下方，所述承接筛子上用于放置待测定的土壤团聚体样品，所述水盆用于盛装落下的水和泥土，多个所述测定机构间隔设置于所述滑移轨道正下方。2.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，在所述滴水软管上设置有流速调节器。3.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，所述测定装置还包括计数机构；所述计数机构包括显示装置、计数器及多个传感器，所述显示装置安装于所述无风仓内部的侧壁，所述计数器安装于所述显示装置一侧，多个所述传感器分别固定安装于所述滴水头上。4.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，在所述储水器侧壁设置有水位刻度计。5.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，在所述无风仓侧壁设置有观察窗，在另一侧的侧壁开设有实验门。6.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，在所述无风仓中还设置有温度控制设备及湿度控制设备。7.如权利要求1所述一种土壤团聚体测定装置，其特征在于，所述承接台为镂空设置。8.一种土壤团聚体测定方法，其特征在于，包括：根据测定需求挑选承接台，在挑选的承接台上放置待测定的土壤团聚体样品；基于待测定的土壤团聚体样品数量及挑选的承接台，将多个滴水杆分别通过滑移机构移动至待测定的土壤团聚体样品上方；根据测定需求调整滴水杆的长度，以调整滴水头的高度；根据测定需求调节无风仓中的温度及湿度；控制滴水头开始对土壤团聚体样品进行滴水测定，并调节滴水速度；通过传感器收集每个滴水头的滴水数量，并观察土壤团聚体；在土壤团聚体完全消散时，关闭其顶部的滴水头，并记录对应的计数器的滴水数量。

技术总结
本申请涉及土壤检测技术领域，具体而言，涉及一种土壤团聚体测定装置及方法，可以解决现有的水滴冲击法测定土壤团聚体较为费时费力，无法满足大批量土壤测定需求的问题。所述装置包括无风仓、滑移机构、多个滴水机构及多个测定机构，滴水机构及测定机构均设置于无风仓内部；滴水机构包括储水器、滴水杆及在滴水杆底部安装的滴水头，储水器固定安装于无风仓底部，滴水头与储水器通过滴水软管连接，滴水杆可伸缩设置；滑移机构包括在无风仓顶部设置的滑移轨道及在滑移轨道上安装的多个挂钩，多个滴水机构中的滴水杆的顶部与挂钩连接；测定机构包括在无风仓底部设置的承接台、承接筛子及水盆，承接筛子设置于承接台上方，水盆放置于承接台下方。于承接台下方。于承接台下方。


技术研发人员：耿韧 毕博 雷少华 卞雪 吴小扁 赵广举 金秋 卢慧中
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13