微波炉和烘箱对比测定土壤含水率试验报告

1、微波炉和烘箱对比测定土壤含 水率试验报告微波炉和烘箱测定土壤含水率对比试验报告宿州水文水资源局二00年一月1取样4.1.1采样点土质4.1.2取样方法4.2烘干5.2.1烘干设备5.2.2烘干方法5.3称重6.3.1称重仪器6.3.2称重方法6.4试验成果6.4.1含水率计算 6.4.2微波炉与烘箱对比试验成果 7.4.2.1微波炉高火烘干误差 7.4.2.2微波炉中高火烘干误差 7.4.2.3微波炉中火烘干误差 8.4.2.4三种火力误差比较 8.4.3物理天平与分析天平对比试验成果 94.4微波炉不同火力与烘干时间组合试验成果 1 04.4.1高火与不同烘干时间组合试验 1.04.4.2中

2、高火与不同烘干时间组合试验 114.4.3中火与不同烘干时间组合试验 1.15结论12微波炉和烘箱测定土壤含水率对比试验报告（宿州水文水资源局）2005年初，省水文局从省水利科学研究院处接收的 24个墒情监测站，采 用微波炉烘土、物理天平称重来测定土壤含水率，这与水文系统使用烘箱烘 土、分析天平称重来测定土壤含水率不一致，另外，根据调查，这些站点在 使用微波炉烘土时，火力控制和烘土时间也不够统一。为了检验微波炉测墒 与烘箱测墒的误差大小，若误差在允许范围内，进一步确定与火力控制相对 应的合适烘烤时间，省水文局水情处委托我局和阜阳局进行比测试验工作。我局杨楼站承担具体试验工作。在 411月，该站

3、按照省水文局水情处下 发的利用烘箱和微波炉测定土壤含水率进行试验的技术要求，共进行了 30 次试验。现试验工作已经结束，以下是试验成果报告。1取样1.1采样点土质采样点位于萧县杨楼镇吴楼村东南方 300m。土壤属潮土类，030cm深 为中壤土， 3050cm为沙壤土。耕作层为灰黄棕色，碎块状结构，根系多， 较疏松。犁底层为灰黄棕色，片块状结构，根系较少，比较密实。新土层细 粉沙含量高，浅灰黄色，较密实，层面内沙土中掺杂有少量的暗黄棕色中壤 土块，4050cm深有少量锈斑，50cm上下有灰色横向条纹。该采样点土质在 当地有一定的代表性。1.2取样方法按照省局水情处下发的安徽省淮北地区墒情监测手册

4、要求，每次试 验在1m2范围内取3孔土样，孔与孔之间距离不超过0.5m，取样层分别为地面以下10 cm、20 cm、30 cm、40 cm和50cm处。取出的样品一分为二，分装在铝盒和瓷杯里，一份用烘箱进行烘干，另一份用微波炉进行烘干。2烘干2.1烘干设备电烘箱 型号：6402，功率2000W，最高温度300Eo微波炉 格兰仕牌，额定输出功率 800W，额定微波频率2450MHz。有 5种火力，分别为高火、中高火、中火、中低火和低火，相邻火力之间强度相 差 20%。采用2种设备平行烘干土样的目的，在于用电烘箱来验证微波炉烘干测 定土壤含水率的精度。2.2烘干方法电烘箱烘干法 烘干时按墒情监测要

5、求进行，即温度控制在1O5115C 之间，以烘箱温度达到100C时开始记时，烘土时间不少于 4小时。本次试验，采用烘箱烘烘干土样试验共进行30次。微波炉烘干法烘干时按照省局水情处要求，分别使用高火、中高火和 中火与不同烘土时间（10、15、20、25分钟）组合对土样进行烘干处理。烘 干标准，以前后两次土样称重相差w 0.03g来判定，若相差大于0.03g，再延 长一个烘干时段（5分钟）。采用不同烘干火力与时间组合试验，目的是确定 与各种火力控制相对应的最佳适宜烘干时间。本次试验，烘箱烘与微波炉烘干法对比试验共进行30次，其中烘箱与微波炉高火、烘箱与中高火、烘箱与中火对比试验各10次。微波炉烘干

6、时，一次置入的样本数量有 15盒和6盒两种形式。3称重3.1称重仪器分析天平 分度值1/1000物理天平 分度值1/103.2称重方法对于采用烘箱烘干的土样，在烘干前和烘干后用分析天平各称重一次。采用微波炉烘干的土样，在烘干前和烘干的每个时段结束时，都要用物 理天平和分析天平各称重一次。采用2种设备平行称重，在于用分析天平来检验物理天平对于测定土壤含水率的误差。称重时普通天平估读至0.05g,分析天平读至0.01g。4试验成果4.1含水率计算土壤含水率（重量）为同一土样中水分的重量占干土重量的百分数。用 公式表示为：3 =W co/Ws 100式中：3为土壤含水率；W 3为土样中水分的重量；W

7、s为土样中干土的重量。W3、Ws利用称重法求出。测验土壤含水率时，根据墒情监测要求，在一定范围的同一土层深度 取3个样本，分别测定每个土样的含水率，用其平均值表示不同深度的土壤 含水率。4.2微波炉与烘箱对比试验成果微波炉烘干与烘箱烘干土样测定土壤含水率的误差分析，采用下面公式：/ = 3微-3烘S =（3 微-3 烘）/3 烘*100式中：/表示绝对误差，3表示相对误差；3微和3烘分别表示微波炉和烘箱烘干测定的土壤含水率。4.2.1微波炉高火烘干误差微波炉高火烘干与烘箱烘干对比测定土壤含水率试验共进行10次，取得单个土样含水率对比数据105组（见附表1-1）,分层土样平均含水率对比数据 35

8、组（见附表1-2）。其中：单个土样含水率误差的统计结果是：最大绝对误差/ =1.85 ,/w 土 0.5 的68组，占总组数的64.8%;/w 土 1.0的94组，占总组数的86.7%;/w ± 1.5的101组，占总组数的96.2%系统误差0.137。分层土样平均含水率误差的统计结果是：最大绝对误差/=1.33 ,/w 土0.5的26组，占总组数的 72.2%;/w 土 1.0的35组，占总组数的 97.2%。 系统误差0.12。4.2.2微波炉中高火烘干误差微波炉中高火烘干与烘箱烘干对比试验共进行 10次，取得单个土样含水 率对比数据69组（见附表1-3），分层土样平均含水率对比

9、数据 23组（见附表 1-4）。其中：单个土样含水率误差的统计结果是：最大绝对误差/=3.20;/w土 0.5的54 组，占总组数的78.3% 土 1.0的66组，占总组数的95.7% ;/ <± 1.5的67组，占总组数的97.1% 土 2.0的68组，占总组数的98.6%。 系统误差0.07。分层土样平均含水率误差的统计结果是：最大绝对误差/=1.16 ,/w 土0.5的20组，占总组数的 87.0%;/w 土 1.0的21组，占总组数的 91.3%。系统误差0.07。423微波炉中火烘干误差微波炉中火烘干与烘箱烘干对比试验共进行10次，取得单个土样含水率 对比数据78组(

10、见附表1-5)，分层土样平均含水率对比数据 26组(见附表1-6)。 其中：单个土样含水率误差的统计结果是：最大绝对误差/ =2.49 ,/w 土 0.5 的63组，占总组数的80.8%;/w 土 1.0的75组，占总组数的96.2%;/w ± 1.5的76组，占总组数的97.4%;/w 土 2.0的76组，占总组数的97.4%。 系统误差0.06。分层土样平均含水率误差的统计结果是： 最大绝对误差/ =1.30; /w土 0.5的23组，占总组数的88.5% ; /<± 1.0的25组，占总组数的96.2% ; /<± 1.5的26组，占总组数的10

11、0%。系统误差0.06。4.2.4三种火力误差比较表1、表2是微波炉三种火力烘干与烘箱烘干测定土壤含水率的误差统 计表。比较表1、表2中的数据，可以得出如下 2结论：(1) 分层土样平均含水率的误差比单样小，如 100%层样的绝对误差/ <± 1.5，相对误差5<± 10% ;而单样绝对误差/<± 1.5的最高只能达到 97.4%，相对误差5<± 10%的只有中火烘干的一组。(2) 中火烘干误差中高火小，中高火比高火小。如高火、中高火和中火 烘干，分别有86.7%、95.7%和97、4%的单样绝对误差/<± 1.0

12、,分别有 81.9、92.8% 和 100% 相对误差 5<± 5%。出现中火误差小于中高火、中高火小于高火的原因，在于中火对土壤中 有机物破坏较小。之所以这样说，是因为在对同一火力的不同土层深度的土样的进行误差 分析时，发现深度50cm的比10cm的误差小。而这一现象的可能解释是深度 50cm的比10cm有机物含量少。表1微波炉与电烘箱测定的土壤含水率绝对误差（/）统计表对比方式样本类型样本组数指定指标的样本组数占总组数的百分数（% )最大 绝对误差士 0.5士 1士 1.5士 2单样o A OOQ 74 O C高火-烘箱1U564.886.796.21.85层样3572.2

13、97.21001.33中高火-烘箱单样6978.395.797.198.63.2层样238791.31001.16中火-烘箱单样7880.896.297.497.42.49层样2688.596.21001.3表2 微波炉与电烘箱测定的土壤含水率相对误差（S）统计表对比方式样本类型样本组数3W指定指标的样本组数占总组数的百分数（% )最大相对误差3<± 2.53<± 53<± 10高火-烘箱单样10561.981.995.211.95层样3568.888.91005.84中咼火-烘箱单样6976.892.898.617.8层样238791.3100

14、6.81中火-烘箱单样7884.696.21007.65层样2688.51004.414.3物理天平与分析天平对比试验成果物理天平与分析天平称重测定土壤含水率的误差分析，采用下面公式：/ = 3物-3分3 =（3 物-3 分）/ 3 分*100式中：/表示绝对误差，3表示相对误差；式中：3表示绝对误差，3物和3分分别表示物理天平和分析天平称重测 定的土壤含水率。本次对比试验，物理天平与分析天平称重测定土壤含水率对比试验数据 共有658组（见附表2-1），误差情况如下：最大绝对误差/ =0.81 o / W 土 0.50的数据占总数据的98.9% ; / W 土 0.25 的数据占总数据的92.

15、6%。系统误差0.02。最大相对误差3 =6.49% o 3W± 5%的数据占总数据的99.8% ; 3<± 2.5的数据占总数据的97.3%4.4微波炉不同火力与烘干时间组合试验成果烘干时间与火力大小有关，与置入微波炉中的样本数量多少有关，具体 试验成果如下。4.4.1高火与不同烘干时间组合试验高火与不同烘干时间组合试验共进行10次，其中置入15盒样本和6盒样本的试验各做5次。一次置入微波炉15盒样本的烘干试验，取得不同时间烘干的样本数据 50 个（见附表3-1）。采用高火烘干，样本达到烘干标准，与所用时间的试验结 果见表3。从表3中可以看出，置入15盒土样，实施高

16、火烘干所需时间至少要20分钟。表3 不同烘干历时样本达到烘干标准的数量统计表（高火、15盒样本）按单个样本进行统计按实施烘干次数进行统计烘干持续 时间达到烘干的 样本数量总样本数量烘干样本占 总样本的比例微波炉里样本全 部达到烘干次数实施烘干 次数微波炉中样本全 部烘干次数占总次数比例10分钟1502%05015分钟325064%05020分钟485096%4580%25分钟5050100%55100%置入6盒样本的烘干试验，取得不同时间烘干的样本数据20个（见附表3-1）。采用高火烘干，样本达到烘干标准，与所用时间的试验结果见表4。从表4中可以看出，置入6盒土样，实施高火烘干所需时间至少要1

17、5分钟。表4 不同烘干历时样本达到烘干标准的数量统计表（高火、6盒样本）按单个样本进行统计按实施烘干次数进行统计烘干持续 时间达到烘干的 样本数量总样本数量烘干样本占 总样本的比例微波炉里样本全 部达到烘干次数实施烘干 次数微波炉中样本全 部烘干次数占总 次数比例10分钟52025%05015分钟2020100%55100%20分钟2020100%55100%442中高火与不同烘干时间组合试验中高火与不同烘干时间组合试验共进行 10次，其中置入15盒样本的试 验做1次，置入6盒样本的试验做9次。置入15盒样本的烘干试验，取得不同时间烘干的样本数据10个（见附表3-2）。采用中高火烘干，样本达到

18、烘干标准，与所用时间的试验结果见表5。 从表5中可以看出，置入15盒土样，实施中高火烘干所需时间要 20分钟。 但是，这样的试验只做了 1次，有偶然性，结论不一定可靠。通过与其它组 合试验结果比较来看，烘干时间应再延长一些比较合适。表5 不同烘干历时样本达到烘干标准的数量统计表（中高火、15盒样本）按单个样本进行统计按实施烘干次数进行统计烘干持续 时间达到烘干的 样本数量总样本数量烘干样本占 总样本的比例微波炉里样本全 部达到烘干次数实施烘干 次数微波炉中样本全 部烘干次数占总 次数比例10分钟010001015分钟51050%01020分钟1010100%11100%25分钟1010100%

19、11100%置入6盒样本的烘干试验，取得不同时间烘干样本的数据36个（见附表3-2）。采用中高火烘干，样本达到烘干标准，与所用时间的试验结果见表6。从表6中可以看出，置入6盒土样实施中高火烘干所需时间要 20分钟。表6不同烘干历时样本达到烘干标准的数量统计表（中高火、6盒样本）按单个样本进行统计按实施烘干次数进行统计烘干持续 时间达到烘干的 样本数量总样本数量烘干样本占 总样本的比例微波炉里样本全 部达到烘干次数实施烘干 次数微波炉中样本全 部烘干次数占总 次数比例10分钟103628%09015分钟233664%5956%20分钟3636100%99100%25分钟3636100%99100

20、%4.4.3中火与不同烘干时间组合试验中火与不同烘干时间组合试验共进行 10次，其中置入15盒样本的试验2次，置入6盒样本的8次置入15盒样本的烘干试验，取得不同时间烘干样本的数据20个（见附表3-3）。样本烘干与所用时间的试验结果见表7。从表7中可以看出，置入15盒土样，实施中火烘干所需时间要25分钟。但是，这样的试验只做了2次，结论也不一定可靠。通过中火置入6盒的试验结果来看，中火15盒土样烘干时间应在2530分钟，才是比较合适的。表7 不同烘干历时样本达到烘干标准的数量统计表 （中火、15盒样本）按单个样本进行统计按实施烘干次数进行统计烘干持续时间达到烘干的样本数量总样本数量烘干样本占总样本的比例微波炉里样本全 部达到烘干次数实施烘干次数微波炉中样本全 部烘干次数占总 次数比例10分钟020002015分钟020002020分钟142070%02025