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凋萎系數(shù)檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-30 19:38:14 更新時(shí)間：2025-07-29 19:38:14

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

凋萎系數(shù)檢測

凋萎系數(shù)，又稱為永久凋萎點(diǎn)，是土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)、植物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)中的一個重要物理參數(shù)。它指的是植物開始發(fā)生永久性凋萎（即無法在土壤水分恢復(fù)后重新恢復(fù)膨壓和生長）時(shí)，土壤中所能保持的最大含水量。這個指標(biāo)對于理解植物-水分關(guān)系、制定科學(xué)的灌溉制度、評估土壤抗旱保水能力以及進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理具有極其關(guān)鍵的意義。凋萎系數(shù)并非一個固定值，它會受到土壤質(zhì)地（砂土、壤土、粘土）、土壤結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、植物種類及品種、根系深度等多種因素的影響。例如，粘土由于其顆粒細(xì)小、比表面積大、持水能力強(qiáng)，其凋萎系數(shù)通常高于砂質(zhì)土壤；而深根植物可能比淺根植物具有更強(qiáng)的從深層土壤吸水的潛力，其有效凋萎系數(shù)相對較低。因此，準(zhǔn)確測定特定土壤-植物組合下的凋萎系數(shù)，對于優(yōu)化水資源利用、保障作物產(chǎn)量和維持生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要。

檢測項(xiàng)目

凋萎系數(shù)檢測的核心項(xiàng)目就是確定特定植物在特定土壤中達(dá)到永久凋萎狀態(tài)時(shí)的土壤含水量（通常以重量含水量或體積含水量表示，如g/g, g/cm3, 或 %）。檢測過程需要明確結(jié)合：

土壤： 明確待測土壤的類型（質(zhì)地分類）、采樣深度、原狀土或擾動土（重塑土）。通常建議使用原狀土柱或盆栽試驗(yàn)以更接近田間實(shí)際狀態(tài)。
植物： 明確用于試驗(yàn)的植物種類和品種。不同植物的根系吸水能力和耐受干旱的能力差異顯著，直接影響凋萎系數(shù)的測定值。通常選擇該土壤上計(jì)劃種植的主要作物或代表性植物。
環(huán)境條件： 主要是試驗(yàn)期間的光照、溫度、濕度等氣候條件，需要在可控環(huán)境（如溫室、人工氣候室）中進(jìn)行以避免不可控因素的影響，重點(diǎn)控制光照（光周期和強(qiáng)度）和溫度。
凋萎判定標(biāo)準(zhǔn)： 清晰定義植物達(dá)到“永久凋萎”的視覺或生理指標(biāo)（如葉片在黑暗高濕環(huán)境中放置一定時(shí)間后仍不能恢復(fù)膨壓）。

檢測儀器

凋萎系數(shù)的測定主要依賴以下儀器設(shè)備：

1. 盆栽或土柱裝置： 用于種植植物和容納土壤樣品?？梢允翘囟ㄒ?guī)格的花盆、PVC管或其他容器，底部需有排水孔和承托網(wǎng)。
2. 恒溫恒濕培養(yǎng)箱/人工氣候室： 為植物生長和凋萎過程提供穩(wěn)定、可控的光照、溫度和濕度環(huán)境。
3. 精密電子天平： 用于精確稱量盆栽/土柱（含植物、土壤）的總重量，通過重量變化監(jiān)測土壤水分消耗。精度通常要求達(dá)到0.1g甚至0.01g。
4. 烘箱： 用于烘干土壤樣品以測定其干重，從而計(jì)算土壤含水量（105°C ± 2°C 烘至恒重）。
5. 鋁盒/稱量皿： 盛裝待烘干的土壤樣品。
6. 干燥器： 用于冷卻烘干后的土壤樣品，防止吸濕。
7. 壓力膜儀 (可選，用于間接法)： 用于測定土壤水分特征曲線，通過施加特定的吸力（通常為15巴或1.5 MPa）來模擬植物根系的極限吸水力，此時(shí)對應(yīng)的土壤含水量即為凋萎系數(shù)的理論值。
8. 土壤水分傳感器 (可選)： 如TDR、FDR等，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤含水量變化，輔助判斷。

檢測方法

凋萎系數(shù)的測定主要有兩種經(jīng)典方法：

方法一：直接法（盆栽稱重法/幼苗法） - 最常用

樣品準(zhǔn)備： 將待測土壤按田間容重（或特定要求）均勻填充到多個已知重量的花盆或土柱中，底部放置濾網(wǎng)和砂礫層以保證排水。
播種/移栽： 在每盆土壤中播種（保證出苗率）或移栽生長一致、健壯的幼苗（通常1-3株）。
培育： 將盆置于溫室或人工氣候室中，提供適宜植物生長的光照、溫度和濕度條件。保持土壤水分充足（接近田間持水量），讓植物正常生長至一定階段（如幼苗長出幾片真葉）。
停止供水與稱重： 停止向土壤供水。為防止蒸發(fā)，可用塑料薄膜或鋁箔覆蓋土壤表面（留出植物莖部）。每天定時(shí)（通常在清晨）用精密天平稱量所有盆的總重量（盆+土+植物）。
觀察凋萎： 密切觀察植物狀態(tài)。當(dāng)植物下部或老葉在傍晚或早晨仍不能恢復(fù)挺立狀態(tài)，表現(xiàn)出永久凋萎特征（如葉片下垂、卷曲、失去光澤、變脆）時(shí)，記錄該盆植物達(dá)到凋萎狀態(tài)。
取樣測含水： 立即將達(dá)到永久凋萎的盆中植物小心移除。取盆內(nèi)代表性土壤樣品，裝入已知重量的鋁盒（W_盒）中，立即稱取濕土+盒重（W_濕）。
烘干稱重： 將鋁盒（打開蓋子）放入105°C烘箱中烘干至恒重（通常6-8小時(shí)以上）。取出放入干燥器冷卻至室溫，蓋好蓋子稱重（W_干）。
計(jì)算： 計(jì)算該土壤樣品的重量含水量：θ_m = (W_濕 - W_干) / (W_干 - W_盒)。此含水率即為該土壤-植物組合在試驗(yàn)條件下的凋萎系數(shù)。通常需要做多個重復(fù)，取平均值。

方法二：間接法（壓力膜法/土壤水分特征曲線法）

樣品制備： 取原狀土或按容重制備的重塑土樣（通常為環(huán)刀樣）。
飽和處理： 將土樣緩慢飽和。
施加吸力： 將飽和土樣放入壓力膜儀中，施加一系列遞增的吸力（如0.1, 0.3, 0.5, 1, 3, 5, 10, 15 bar）。每次施加新吸力需平衡至無水分滲出（通常24-48小時(shí)或更久）。
測定平衡含水量： 在每次吸力平衡后，取出土樣稱重，計(jì)算對應(yīng)的土壤含水量。
繪制曲線與取值： 以土壤吸力（對數(shù)坐標(biāo)）為橫軸，對應(yīng)的土壤含水量為縱軸，繪制土壤水分特征曲線。取吸力為15 bar（或1.5 MPa）處對應(yīng)的土壤含水量，即視為該土壤的凋萎系數(shù)（代表一般植物根系的極限吸水能力對應(yīng)的水分）。

注意： 直接法更貼近植物實(shí)際反應(yīng)，但耗時(shí)長、受植物狀態(tài)影響大。間接法（以15 bar為標(biāo)準(zhǔn)）簡便快捷，是土壤物理性質(zhì)的常規(guī)測定，但忽略了植物種類差異，是一個理論/經(jīng)驗(yàn)近似值。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

凋萎系數(shù)的測定通常遵循相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。在中國，主要的參考標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. NY/T 1121.16-2021《土壤檢測第16部分：土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體組成的測定》：雖然標(biāo)題是關(guān)于團(tuán)聚體，但該標(biāo)準(zhǔn)系列是土壤理化性質(zhì)測定的重要基礎(chǔ)，其原理和方法（如烘干法測含水量）是凋萎系數(shù)測定的基礎(chǔ)。
2. LY/T 1215-1999《森林土壤水分-物理性質(zhì)的測定》：林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了包括凋萎系數(shù)（采用盆栽法）在內(nèi)的森林土壤水分物理性質(zhì)的測定方法。
3. GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》：國家標(biāo)準(zhǔn)，主要針對工程地質(zhì)勘察，其第10部分“土的物理性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)”中的含水量測定方法（烘干法）是基礎(chǔ)。