寧夏回族自治區(qū)田間持水量測定研究

張芳 高學芳

【摘要】田間持水量作為計算土壤相對濕度的重要土壤本底特征值，是抗旱服務(wù)工作的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文詳細闡述了寧夏地區(qū)田間持水量測定方法并根據(jù)寧夏地區(qū)特點，提出影響寧夏地區(qū)田間持水量測定影響要素并提出了解決方法 。

【關(guān)鍵詞】田間持水量；影響；方法

1、前言

田間持水量是指在地下水較深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允許水分充分下滲，并防止其水分蒸發(fā)，經(jīng)過一定時間，土壤剖面所能維持的較穩(wěn)定的土壤水含量。目前，我國抗旱部門主要采用土壤相對濕度指標評估農(nóng)業(yè)旱情程度。田間持水量作為計算土壤相對濕度的重要土壤本底特征值，是抗旱服務(wù)工作的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。近年來，寧夏水文局在全區(qū)范圍內(nèi)開展了田間持水量測定分析工作，積累了一些測定經(jīng)驗，確定了影響寧夏地區(qū)田間持水量測定的若干要素，對田間持水量測定提出若干建議，為今后開展田間持水量測定分析工作奠定了一定基礎(chǔ)。

2、田間持水量測定方法

2.1 田間采樣

選擇具有代表性的地塊，去除地表浮土，在土壤處于半濕半干狀態(tài)時，利用容積100cm3的環(huán)刀進行剖面開挖千斤頂水平取土法或水平開挖橡膠錘垂直取土法分別在10cm、20cm、40cm三個土層深度采集原裝土樣，去除環(huán)刀兩端多余土樣，使得原狀土體積正好為100cm3，帶回實驗室進行處理。

2.2 土樣浸泡

土樣浸泡的目的是讓土壤含水量達到飽和狀態(tài)。將裝有原裝土樣的環(huán)刀去除環(huán)刀頂蓋，蓋上環(huán)刀底蓋，放入平底容器中，向容器內(nèi)緩慢注入清水，始終保持水面低于環(huán)刀上邊沿1 mm～2mm，當環(huán)刀中土壤表面出現(xiàn)一層水膜時，表明土壤已達飽和狀態(tài)，停止浸泡。

2.3 土樣退水及稱重

土樣退水及稱重的目的是讓土壤含水量達到田間持水量狀態(tài)，即重力水排凈，全為毛管水的狀態(tài)。將土樣浸泡飽和的環(huán)刀移去底蓋，蓋上頂蓋，稱重，然后將環(huán)刀放置在沙箱中，蓋上沙箱蓋，進行退水。為了確定每種土樣在沙箱中達到田持的時間，分時段稱重，點繪退水過程線。當相鄰12小時測次質(zhì)量相差小于0.2g，說明達到田間持水量狀態(tài)，停止稱重。退水過程中，始終保持外置水箱水深在10cm，目的是使沙箱中的石英砂保持毛細懸著水，不從土樣中吸取除重力水以外的多余水分，使環(huán)刀中土壤垂向運動的水分達到平衡。

2.4 烘干及稱重

去掉土樣環(huán)刀頂蓋、濾紙和橡皮筋，在大鋁盒中將環(huán)刀內(nèi)濕土用切土刀取出并切碎，將合格土樣整體（濕土+環(huán)刀+鋁盒+切土刀）進行稱重記錄，之后在105±2℃條件下持續(xù)恒溫12h烘干。烘后土樣冷卻至室溫，將烘干土樣整體稱重。

2.5 土壤田間持水量計算

土壤田間持水量計算：

3、根據(jù)寧夏地區(qū)特點，探求田間持水量測定影響要素及消除不利因素的方法

3.1 用“剖面開挖，采用千斤頂慢慢推入環(huán)刀”的水平取樣法進行田間采樣。

我區(qū)的土壤質(zhì)地多以沙壤土為主，在多次現(xiàn)場取樣中發(fā)現(xiàn)，這種土壤取樣時，不管橡皮錘如何輕微的敲打環(huán)刀手柄取樣，環(huán)刀中的土樣都會出現(xiàn)細細的裂紋或者小塊土樣脫落。針對這種情況，經(jīng)對田間采樣的方法進行多種嘗試，最終尋找出以“剖面開挖，采用千斤頂慢慢推入環(huán)刀”的水平取樣法進行田間采樣，具體做法是：開挖符合技術(shù)要求的取樣坑，標出需取樣的位置，將千斤頂?shù)捻敹伺c環(huán)刀手柄進行固定，用一塊木板作為千斤頂?shù)撞康闹危龑h(huán)刀推入土壤中，最后挖出環(huán)刀，后續(xù)操作方法與技術(shù)規(guī)范相同。該方法不但取樣快捷，而且從根本上解決了橡皮錘敲打造成原狀土產(chǎn)生擾動的問題，提高了取樣的成功率。

3.2 增加土樣數(shù)量，避免二次取樣

田間持水量測定對土樣的要求嚴格，不容許土樣中有石塊或草根，但在實際情況中，土壤中不可避免的會有石塊、草根、作物根須等，且考慮到一些墑情站點位置偏遠，運輸路程較長，測定要求每層的土樣的數(shù)量為6個（技術(shù)要求每層取樣3個），對于一些土壤情況復雜的站點，可根據(jù)情況每層取9個土樣。

3.3 注意浸潤深度和土壤前期含水量影響

一般來說，原來就比較濕潤的土壤，被灌溉水包圍下，土壤孔隙中的空氣就少，濕潤層也厚，田間持水量的數(shù)值就偏高，入滲開始后，有一部分土壤空氣（尤其開始供水強度大時）來不及溢出，被水封閉在孔隙中，從而使入滲率降低，故田間持水量偏低，因此在測定田間持水量時，不宜大強度灌水，采取多次少灌的辦法，減少灌溉過猛引起的觀測偏差。

3.4 注意避免溫度的影響

土壤中的水從溫度高處流向低處，無論在飽和還是非飽和土壤中都是如此，試驗資料表明，土壤溫度升高20度時，可以使土壤水的入滲率增加20%，由于寧夏春季測定田間持水量容易出現(xiàn)淺層土壤水分數(shù)值偏高，深層土壤水分數(shù)值偏低的現(xiàn)象。所以，從土壤溫度呈季節(jié)性剖面變化的角度看，3～5月，9～10月有宜進行田間持水量的測定，尤其是北部地區(qū)，山區(qū)和半山區(qū)。

3.5 對退水快的土壤增加稱重頻率

沙土和部分沙壤土退水較快，按照技術(shù)要求中的第一天每3小時稱重一次，退水曲線上的點太疏，不利于退水曲線的確定。我們根據(jù)土樣的實際情況，對退水快的土樣采取第一天每1小時或半小時稱重一次。

3.6 將沙箱中沙面濕度調(diào)整到合適的狀態(tài)

沙箱制作完畢后，在使用前如果發(fā)現(xiàn)沙面較干或者濕度較大，都不符合實驗要求。實際操作中，我們通過略微降低沙箱中沙面的高度或者降低水箱中水面的高度（調(diào)整幅度不超過1cm），經(jīng)過一段時間后（至少2小時），再次判斷沙箱是否具備實驗要求。

3.7 采用沙箱頂蓋打孔的方法消除大氣壓影響

在退水階段，蓋沙箱頂蓋時沙箱內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，導致沙箱內(nèi)的重力水無法排出，進而出現(xiàn)沙箱內(nèi)大濾紙、沙面潮濕，當石英砂表面濕度過大時，環(huán)刀內(nèi)的重力水則無法排出，出現(xiàn)田持實驗數(shù)據(jù)偏大現(xiàn)象。而去除頂蓋，使原有平衡被打破，沙箱內(nèi)外均為大氣壓，重力水再次排出。當重力水徹底排除后，出現(xiàn)田持實驗數(shù)據(jù)偏小的現(xiàn)象。因此，經(jīng)過多次實驗對比，最終總結(jié)出采用沙箱頂蓋打孔的方法消除大氣壓影響。