土壤透气性是根据土壤在常压条件下单位时间、单位面积(1cm)及以单位厚度(1cm)所通过的空气数量(mL)测得的 。
通常测定土壤透气性是在变压条件下进行的,这种方法简便,但测得的结果不够精确(透气过程气压不是常数)。
测定土壤透气性的简便方法有常压测定法和压力计法。
常压测定法测定仪装置可自行制作。仪器主要由盛土铝筒(或硬质塑料或不锈钢制成),筒底中间设有管孔、压力表、缓冲瓶(大于25L),下口瓶及量筒构成。
测定步骤如下。
用原状土取土器于田间采取预测土样,置于盛土筒中(筒底最好铺3层纱布)。
实验开始先调节调整瓶4,使其水位与下口瓶5的出水口高度相等,打开夹子12,瓶5中水即流入瓶4,同时,瓶4中水也开始滴入量筒11中。当量筒11滴人第一滴水时,记下时间t,为了防止气压计6中水银柱在滴水过程中跳动,故仪器装有缓冲瓶3。在滴水时应保持气压计压力不变,可通过不断调整瓶4中水位来保持气压计压力稳定。
在观测t时间内,量筒中滴水量Q即相当于空气通过土样(土体)的数量。
测定结果计算如下。
土壤透气量Q与土壤通气面积F、空气压力P、时间△t成正比,与土层厚度h、空气黏滞度ƞ成反比,即
K值为比例系数,即为土壤透气系数,它的物理意义是:当气体的黏滞度为1P(1P=0.1Pa·s)时,在单位空气压力下,在单位时间内,透过每单位面积、单位土层厚度的空气量。由于气体的黏滞度过小(25℃,相对湿度为95%时,黏滞度值为1.2×10P),因此,以一个泊作为透气系数标准时不够合理,而且,所得K值也太小。为此,通常以某一固定温度(如25℃)的空气黏滞度作为标准进行校正,即
式中:ƞt为测定透气温度t℃时空气黏滞度,P;ƞ25为25℃时空气黏滞度,P;△P为压力计水银柱高度,cm;ΔΔ为透气过程中的时间,min;F为通气土壤面积,cm;h为通气土壤厚度,cm;Q为通气量(即流水量),mL。ƞt和ƞ25可由物理化学手册中查找。
压力计法是根据计算拉平容积内外压力比降所需要的时间t来设计的。压力计法适于田间测定土壤透气性。
测定步骤如下。
将直径10~15cm、高3~5cm套圈7置入欲测土壤表面,中间安放直径1cm硬质塑料(或玻璃)管10,塑料管固定在支架9上,塑料管口应与土壤表面紧密接触,套圈7中土壤表面涂抹熔化石蜡8。关闭开关6,打开开关5,用打气筒4向气筒1中打气,使气压计2中水柱升高30~40cm。
关闭开关5,打开开关6,气筒中空气经过胶管及玻璃管10进入土壤,经过t,时,压力计返回原来位置。
将玻璃管10抽出,置于空气中,同上述步骤,测定玻璃管10于空气中压力计上水银柱返回原来位置所需时间。
土壤透气系数K按下式计算:
K(%)=t1/t2×100%
式中:K为土壤透气系数,无量纲;t1为向土壤排一定量的气体所需要的时间,min;t2为向空气中排等量的气体所需要的时间,min。