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穩(wěn)定凋萎含水量檢測

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發(fā)布時間：2025-07-31 20:26:31 更新時間：2025-07-30 20:26:32

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

穩(wěn)定凋萎含水量檢測

穩(wěn)定凋萎含水量（Permanent Wilting Point, PWP）是土壤水分狀況研究中的一個核心參數(shù)，指植物因吸收不到足夠水分而發(fā)生永久萎蔫（即使置于飽和水汽環(huán)境中也不再恢復(fù)）時，土壤中所能保持的含水量。它是土壤有效水分的下限，標(biāo)志著植物可利用水的耗盡點，對于農(nóng)業(yè)灌溉決策、作物抗旱性評價、土壤水資源評估及生態(tài)環(huán)境研究具有極其重要的意義。準(zhǔn)確測定穩(wěn)定凋萎含水量，是理解土壤-植物-水分關(guān)系、優(yōu)化水資源管理的基礎(chǔ)。

檢測項目

本檢測的核心項目即為穩(wěn)定凋萎含水量 (PWP)。具體而言，其目標(biāo)是測定當(dāng)特定植物（通常是向日葵等敏感指示植物）在特定土壤中達(dá)到永久萎蔫狀態(tài)時，該土壤所對應(yīng)的質(zhì)量含水量（或體積含水量）。此項目直接關(guān)聯(lián)土壤的保水能力和植物可利用水的范圍。

檢測儀器

測定穩(wěn)定凋萎含水量主要依賴以下關(guān)鍵儀器設(shè)備：

壓力膜儀 (Pressure Plate Apparatus/Pressure Membrane Apparatus): 這是最常用且標(biāo)準(zhǔn)的儀器。核心部件包括耐壓室、多孔陶瓷板或膜、壓力源（如壓縮氣體或液壓系統(tǒng)）和收集滲出液的裝置。樣品在特定壓力（通常為15 bar 或 1.5 MPa）下達(dá)到平衡后，所剩余的含水量即為PWP。
高速離心機 (High-Speed Centrifuge): 也可用于間接測定。通過施加強大的離心力（模擬土壤水吸力）使土壤水排出，在相當(dāng)于15 bar吸力條件下平衡后測定剩余含水量。
精密電子天平 (Precision Electronic Balance): 用于精確稱量土壤樣品在烘干前后的質(zhì)量，計算含水量。
烘箱 (Drying Oven): 用于在105-110°C下烘干土壤樣品至恒重，確定干土質(zhì)量。
樣品環(huán)/鋁盒 (Soil Cans/Aluminum Tins): 用于盛放和烘干土壤樣品。

檢測方法

最廣泛采用且被標(biāo)準(zhǔn)化的方法是基于壓力膜法 (Pressure Membrane Method)：

樣品制備： 采集代表性原狀土或制備過篩（通?！?mm）的風(fēng)干擾動土樣，使其達(dá)到飽和狀態(tài)（常采用真空飽和法）。
裝樣： 將飽和的土壤樣品置于壓力膜儀中已預(yù)先飽和的多孔陶瓷板（或膜）上。陶瓷板/膜的孔徑?jīng)Q定了其所能承受的最大吸力（15 bar板是標(biāo)準(zhǔn)配置）。
施加壓力： 向壓力室內(nèi)施加并維持恒定的1.5 MPa (或15 bar) 壓力。此壓力相當(dāng)于植物根部為克服土壤吸力獲取水分所需克服的張力（即永久凋萎點對應(yīng)的吸力）。
平衡： 在恒壓條件下，保持足夠長的時間（通常24-48小時，具體視土壤質(zhì)地和儀器而定），讓土壤中的自由水在壓力作用下通過陶瓷板/膜排出，直至樣品達(dá)到水力平衡（不再有水分滲出）。
含水量測定： 達(dá)到平衡后，迅速取出土壤樣品，立即稱取其濕重（W_wet）。然后將樣品放入烘箱中，在105±5°C下烘干至恒重（通常24小時），冷卻后稱取其干重（W_dry）。
計算： 穩(wěn)定凋萎含水量 (PWP) 以質(zhì)量含水量表示：
PWP (%) = [(W_wet - W_dry) / W_dry] × 100%

注：經(jīng)典的植物萎蔫法（在密閉容器中種植指示植物直至永久萎蔫，再測定土壤水分）耗時很長（數(shù)周至數(shù)月）且受植物種類和生長狀態(tài)影響大，現(xiàn)主要用于驗證或特定研究，不作為常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

穩(wěn)定凋萎含水量的測定遵循多個國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)的可靠性和可比性：

GB/T 50123-2019 《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》： 中國國家標(biāo)準(zhǔn)，在其“土壤水分常數(shù)測定”部分明確規(guī)定了采用壓力膜儀測定土壤凋萎含水量的方法（通常指穩(wěn)定凋萎含水量）。
ASTM D6836-02(2008) 或 ASTM D6836-16: 美國材料與試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，“Standard Test Methods for Determination of the Soil Water Characteristic Curve for Desorption Using a Hanging Column, Pressure Extractor, Chilled Mirror Hygrometer, or Centrifuge”。其中壓力提取器法（Pressure Extractor Method）是測定包括15bar吸力（PWP）在內(nèi)多個吸力點水分含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。
ISO 11274:2019: 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)，“Soil quality — Determination of water-retention characteristic — Laboratory methods”。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了多種測定土壤水分特征曲線的方法，包括在控制吸力（如15bar）下測定含水量的方法，可用于確定PWP。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范： 如水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)規(guī)程或規(guī)范，也可能包含PWP的測定要求和方法，通常參考或等效于上述國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)行穩(wěn)定凋萎含水量檢測時，必須嚴(yán)格遵循所選適用標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程，包括樣品處理、儀器校準(zhǔn)、壓力設(shè)定、平衡時間判斷、烘干溫度控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度。同時，報告中需清晰注明所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。