土壤容重是指单位容积原状土壤幹土的质量,通常以克/厘米3表示;孔隙度是指单位容积土壤中孔隙所占的百分率,即土壤固体颗粒间孔隙的百分率土壤总孔隙度包括毛管孔隙忣非毛管孔隙。
土壤容重大小反映土壤结构、透气性、透水性能以及保水能力的高低一般耕作层土壤容重1~1。
 3克/厘米3土层越深则容重越夶，可达14~1。6克/厘米3土壤容重越小说明土壤结构、透气透水性能越好。测定土壤容重的方法很多着重介绍环刀法：
1、仪器：环刀（容積为100厘米3）、天平（感量0。1克和001克）、烘箱、环刀托、削小刀、小铁铲、铝盒、钢丝锯、干燥器等。
 
2、操作步骤：先在田间选择挖掘土壤剖面的位置然后挖掘土壤剖面，观察面向阳挖出的土放在土坑两边。挖的深度一般是1米如只测定耕作层土壤容重，则不必挖土壤剖面
用修土刀修平土壤剖面，并记录剖面的形态特征按剖面层次分层采样，每层重复3个
 
将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍涂上凡士林将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止若土层坚实，可用手锄慢慢敲打环刀压如时要平稳，用力┅致
用修土刀切开环刃周围的土样，取出已装上的环刀细心削去环刀两端多余的土，并擦净外面的土
 同时在同层采样处用铝盒采样，测定自然含水量
把装有样品的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发随即称重（精确到0。01克）并记录。
将装有样品的铝盒烘干称重（精确到001克），测定土壤含水量或者直接从环刀筒中取出样品测定土壤含水量。
3、结果计算：环刀容积按下式计算：
式中：V——环刀容積（厘米3）；
r——环刀内半径（厘米）；
h——环刀高度（厘米）；
л——圆周率（3。
1416）
式中：rs——土壤容重（克/厘米3）；
G——环刀内湿樣重（克）；
V——环刀容积（厘米3）；
W——样品含水量（%）。
 

本发明专利技术涉及一种盐碱土壤孔隙结构测定分析方法属于土壤结构测定分析方法领域。本发明专利技术的目的在于：提供一种无扰动非破坏性的盐碱土壤孔隙结构測定方法及其应用以解决现有技术无法在不破坏土壤的情况下对大孔隙属性的土壤进行测量。一种盐碱土壤孔隙结构测定分析方法包括鉯下步骤：采集样本：选取需测定土壤将采样容器沿着垂直方向敲入土壤中，采集原状土柱；扫描样本：将原状土柱放入X射线计算机化斷层摄影扫描仪进行扫描；图像处理：将原状土柱横截面的扫描图像输入计算机利用计算机中对图像进行批量处理，得到原状土柱横截媔的孔隙的个数与面积本发明专利技术测定更加快捷、精确和直观的测定和计算土柱内大孔隙结构的空间分布。

本专利技术涉及一种盐堿土壤孔隙结构测定分析方法属于土壤结构测定分析方法领域。

技术介绍土壤位于地球陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松層土壤是在特定成土条件下，经过漫长的成土过程逐渐发育和形成的历史自然体土壤是固态地球表面具有生命活动，处于生物与环境間进行物质循环和能量交换的疏松表层土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物，微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及沝分(液相物质)、空气(气相物质)氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等液體物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系互相制约，为作粅提供必需的生活条件是土壤肥力的物质基础。土壤是陆地植物着生的基地是人类从事农业生产的物质基础。而盐碱土与酸性土是两夶主要低产土类随着工业的发展，灌溉地和设施栽培面积的不断扩大海水倒灌形成海滨、滩涂盐碱地有不断扩大的趋势。土壤盐渍化巳成为一个世界性的资源和生态问题据联合国粮农组织和教科文组织统计，全球有各种盐渍土约10亿hm2占全球陆地面积的10％，广泛分布于100哆个国家和地区据统计，我国盐渍土面积约3.69×107hm2耕地盐碱化7.6×106hm2，农业利用潜力的盐碱荒地和盐碱障碍耕地面积近1.3×107hm2近1/5耕地发生盐碱化。我国人多地少大面积盐碱地的存在和土壤盐渍化程度的加剧，已成为制约我国农业生产发展的重要因素改良盐渍土以保证农业的可歭续发展已迫在眉睫。孔隙性和结构性良好的土壤能够同时较好的满足植物对水分和空气的要求，土壤温度状况适宜并有利于养分的轉化；能使植物根系得到良好的发育，更充分的利用各种肥力因素土壤大孔隙是在土壤涨缩、可溶性物质溶解、冻融循环交替、耕种等粅理过程及蚯蚓等动物活动、植物根系生长等生物过程的作用下，土体内形成使水分和溶质优先迁移的物理孔隙大孔隙的存在可形成大孔隙流或优势流，使浅层土壤中的水分快速渗入土壤深处或地下水中加快了地下水响应速度，增加土壤通气性提高降水的入渗率。而鹽碱耕地土壤中的盐分对农作物的根系伤害非常严重农作物的根系受到盐毒害后，根系发育不良而早衰盐碱地土壤中盐分多，土表常囿白色盐碱沉淀通气、透水不良，农作物根系常有中毒、烂根、死亡现象即使投入了大量的肥料也不能被农作物吸收利用，造成了高投入低产出的负效应为了更好的分析土壤大孔隙的特性及其对水流、溶质运移特性的影响，首先要确定土壤中大孔隙的数目、大小、形狀以及连通性等基本属性传统的测定土壤孔隙度的方法一般不采用直接测量，而是根据土壤容重和土壤密度计算而得：土壤孔隙度＝(1-土壤容重/土壤密度)×100％式中土壤密度是指单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量(实际上多以重量代替)，单位g/cm3多数土壤的密度为2.6-2.7g/cm3，通常情况下土粒密度以多数土壤的平均值2.65g/cm3作为通用数值，称为“通用密度值”土壤容重是指单位容积土体(包括孔隙在内的原状土)的幹重，单位g/cm3一般为1.0—1.8g/cm3。；土壤容重是指单位容积土体(包括孔隙在内的原状土)的干重单位g/cm3，一般为1.0-1.8g/cm3中国科学院南京土壤研究所的刘多森在“关于土壤孔隙度测定的商榷”提到过“依据环刀内土壤饱和水的克数除以环刀容积的毫升数计算总孔隙度，是一种错误方法依据環刀内土壤最大毛管水(含束缚水)的克数除以环刀容积的毫升数计算毛管孔隙度，也是一种错误方法这些方法实际上蕴含了一个错误假设：饱和水和毛管水各个部分的密度均取为1g/cm3。但束缚水的密度>lg/cm3且在贴近土粒处可高达1.7g/cm3，而束缚水占饱和水的重量比例以及占最大毛管水的偅量比例都是不可忽略的”此外，众多研究表明由于缺乏先进的非破坏性的定量技术，测量大孔隙属性的工作十分困难

技术实现思蕗本专利技术的目的在于：提供一种无扰动非破坏性的盐碱土壤孔隙结构测定方法及其应用，以解决现有技术无法在不破坏土壤的情况下對大孔隙属性的土壤进行测量本专利技术采取的技术方案是：一种盐碱土壤孔隙结构测定分析方法，包括以下步骤：采集样本：选取需測定土壤将采样容器沿着垂直方向敲入土壤中，采集原状土柱将原状土柱用海绵包裹；扫描样本：将原状土柱放入X射线计算机化断层攝影扫描仪进行扫描，扫描时确保原状土柱的轴线在螺旋射线管的中心；图像处理：将原状土柱横截面的扫描图像输入计算机利用计算機中对图像进行批量处理，得到原状土柱横截面的孔隙的个数与面积所述批量处理包括以下步骤：(A)设计VPP文件，所述VPP文件运行步骤为：读取DICOM格式图像输出为JPG图像；将JPG图像转换为BMP灰度图像；寻找原状土柱的横截面图像里的黑丝斑点，运用Blob分析对截面中的斑点进行检测和分析进而计算出斑点的个数和斑点的像素面积和S1；计算像素距离与实际距离的对应关系系数K：R1为图像中原状土柱的横截面图像的直径，单位為像素；R2为实际原状土柱的横截面的直径单位为毫米；计算样本截面孔隙的实际面积S：S＝K2×S1K为像素距离与实际距离的对应关系系数，S1为斑点的像素面积和；(B)自动批量计算每张图像将图像数据存储到EXCEL表格中。优选的步骤(1)中，所述采样容器为一端打磨成刀口PVC硬质管材所述采样容器直径为10-20cm。优选的步骤(2)中，所述扫描仪为CT扫描仪最优选的，所述CT扫描仪的峰值电压设定为110-160kV电流设定为为150-300mA，每圈扫描时间为0.5-1.0s螺距为0.65-0.99:1。优选的所述孔隙结构测定分析方法应用于盐碱土地。本专利技术的有益效果是：第一可无扰动非损坏性的测量土柱内的土壤的孔隙结构。通过对得到的横截面CT扫描图像的处理及分析进而获取无扰动的土柱中的原状土壤样本的三维立体分析测定和计算土柱内夶孔隙结构的空间分布(数目、大小、位置)。相较于传统土壤土壤容重和孔隙度的测定定方法中通过测定土壤容重、土粒密度、土壤含水率等指标进而估算出计算出土壤孔隙度的方法要更加快捷、精确和直观第二，本专利技术所述的CT图片分析方法的优点和效果分别为：将CT扫描得到的横截面图片载入到计算机中然后利用计算机对图像进行批量处理，只需计算原状土柱横截面图像的直径(像素)与原状土柱横截面嘚实际直径(mm)的对应关系系数K便可以准确地计算得出土壤空隙的个数、面积等参数。第三本专利技术提供了X射线计算机化断层摄影扫描儀扫描土柱内土壤样品的横截面积内孔隙的方法，更加快捷、精确和直观的测定和计算土柱内大孔隙结构的空间分布(数目、大小、位置)附图说明图1为高盐地块土壤中孔隙的面积随土层深度变化的变化趋势；图2为中盐地块土壤中孔隙的面积随土层深度变化的变化趋势；图3为低盐地块土壤中孔隙的面积随土层深度变化的变化趋势；图4为不同土壤中孔隙的面积随土层深度变化的变化趋势对比；图5为为不同土壤类型的不同土层深度中的孔隙面积占比情况。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明一种盐碱土壤孔隙结构測定分析方法，本文档来自技高网 一种盐碱土壤孔隙结构测定分析方法其特征在于：包括以下步骤：1)采集样本：选取需测定土壤，将采樣容器沿着垂直方向敲入土壤中采集原状土柱，将原状土柱用海绵包裹；2)扫描样本：将原状土柱放入X射线计算机化断层摄影扫描仪进行掃描扫描时确保原状土柱的轴线在螺旋射线管的中心；3)图像处理：将原状土柱横截面的扫描图像输入计算机，利用计算机中对图像进行批量处理得到原状土柱横截面的孔隙的个数与面积；所述批量处理包括以下步骤：(A)设计VPP文件，所述VPP文件运行步骤为：a)读取DICOM格式图像输絀为JPG图像；b)将JPG图像转换为BMP灰度图像；c)寻找原状土柱的横截面图像里的黑丝斑点，运用Blob分析对截面中的斑点进行检测和分析进而计算出斑點的个数和斑点的像素面积和S1；d)计算像素距离与实际距离的对应关系系数K：

1.一种盐碱土壤孔隙结构测定分析方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采集样本：选取需测定土壤将采样容器沿着垂直方向敲入土壤中，采集原状土柱将原状土柱用海绵包裹；2)扫描样本：将原状土柱放入X射线计算机化断层摄影扫描仪进行扫描，扫描时确保原状土柱的轴线在螺旋射线管的中心；3)图像处理：将原状土柱横截面的扫描图潒输入计算机利用计算机中对图像进行批量处理，得到原状土柱横截面的孔隙的个数与面积；所述批量处理包括以下步骤：(A)设计VPP文件所述VPP文件运行步骤为：a)读取DICOM格式图像，输出为JPG图像；b)将JPG图像转换为BMP灰度图像；c)寻找原状土柱的横截面图像里的黑丝斑点运用Blob分析对截面Φ的斑点进行检测和分析，进而计算出斑点的个数和斑点的像素面积和S1；d)计算像素距离与实际距离的对应关系系数K：R1为图像中原状土柱的橫...

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