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      土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)在安哥拉馬蘭熱地區(qū)的應用研究

      2017-07-19 15:33:57邱康鍵陳冰
      現代農業(yè)科技 2016年16期
      關鍵詞:土壤質地馬蘭土壤水分

      邱康鍵++陳冰

      摘要 通過測定土壤水分含量,分析降雨量、土壤質地等相關影響因素對土壤水分的影響及土壤水分日變化規(guī)律,為土壤水分含量提供直觀的數據支持并指導大田農事生產。

      關鍵詞 MiniTrase監(jiān)測儀;土壤水分;安哥拉馬蘭熱區(qū)

      中圖分類號 S152.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)16-0174-03

      馬蘭熱黑石農場位于馬蘭熱省蓬戈安東戈(Pungo Andongo)地區(qū)(南緯9°35′48″~ 9°42′38″,東經15°38′31″~ 15°44′58″)距離馬蘭熱市70 km,該地區(qū)為高原丘陵地貌,海拔1 000~1 200 m,屬亞熱帶草原氣候,年均降水量1 000 mm左右,全年雨季和旱季明顯,當年9月至翌年4月為雨季,降雨量年內分布不均,其中集中降雨在9月中下旬至12月初和2月中旬至4月中旬,4月下旬至9月上旬為旱季,基本無降水[1]。

      土壤水分檢測系統(tǒng)采用時域反射原理(time delay ref-lectometry,簡稱TDR),通過均勻的時間間隔取樣,記錄脈沖從波段管的始端傳到末端的時間,利用時間差識別土壤水分的表征,從而監(jiān)測土壤水分變化情況[2]。2015年10月23日至12月27日,在馬蘭熱農場應用MiniTrase(型號6050-X3K5B-MiniTrase Kit)定點定時測定土壤的TDR值來表示土壤水分含量,從而歸納土壤水分與降雨量、土壤質地的關系。

      1 土壤水分的影響因素

      1.1 土壤水分與降雨量

      2015年10月23日至12月27日,用MiniTrase在馬蘭熱農場定點(農場具備代表性的2#、10#地塊)定時測定土壤水分,結果表明:土壤水分與降雨量關系最為密切(降雨量見圖1、2,土壤水分見圖3、4)。

      從圖1~4可以看出:土壤含水量隨著降雨量而逐漸增加,一般在降雨結束1~2 d內出現峰值。10月26日降雨66.8 mm,隨后6 d無降雨,土壤水分未出現明顯的變化,因為經過近4個月旱季,土壤含水量低,同時該次降雨量大且急,大部分雨量變成地表徑流而流失,土壤含水量無明顯變化。土壤含水量在11月5—12日、11月24—25日、12月3—4日出現3個高峰。11月2—12日,有連續(xù)11 d雨量不等的降雨,強度不大,連續(xù)降雨;11月19日至12月18日基本天天有降雨,降雨量≥10 mm以上的集中在11月19—24日,11月25—30日只有1 d 12.0 mm的降水,12月1—14日連續(xù)降雨,其中有3 d降雨量>30 mm,12月17日、18日降雨量分別為6.1、14.5 mm,12月19—31日有3次合計11.2 mm的降雨。連續(xù)的降雨,同時強度在10 mm以上或連續(xù)幾天不到10 mm,有1 d 10 mm以上的降雨對土壤水分貢獻最大。

      1.2 土壤含水量與土壤質地

      從圖3、表1可以看出,10#地土壤水分含量通常表現為坡中>坡上>坡下,只有在持續(xù)降雨時,坡上接近坡中,說明坡上、坡中都是黏土,坡上的水分依靠降雨下滲,坡中除了降雨下滲,還有坡上的側滲補給,因此能維持較高的水分;坡下因是砂壤而且坡度較大,補給的水很快下滲和側滲,因此水分含量不高。

      從圖4可以看出,2#地土壤水分在雨季通常表現為坡底>坡上>坡中>坡下,坡上是黏土,坡中、坡下、坡底是砂土,保水性差。坡底的地下水位較高,因此上部下來的水在此聚集,所以在雨季能長期保持較高的水分。

      1.3 土壤水分日變化規(guī)律

      12月23—27日基本無降雨(除12月26日早晨有3.3 mm的降雨),一天中早晨土壤水分含量最高,隨時間推移而逐漸降低,下午最低;第2天早晨土壤水分有所回升,因為馬蘭熱農場夜間經常有霧,遇到植物后凝聚成水,植物自身可以吸收,多時會滴落至土壤。如果沒有降雨,即使有霧水或霧雨(12月19日和12月24日,0.3 mm),對于一天的蒸發(fā)量而言是微不足道的,可以忽略不計(圖5、6)。

      12月26日早晨有3.3 mm降雨對土壤水分有所補充,土壤水分有所回升,但維持1~2 d,通過Mini-trase測定土壤含水量計算土壤散失量(蒸騰+蒸發(fā)),推算出每天的蒸發(fā)量5~6 mm,因此5 mm以下的降雨對土壤水分基本沒有影響。

      2 土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)(Mini-trase)的應用

      2.1 萎蔫系數(灌溉研究)

      在種植作物的田塊上,當作物出現永久萎蔫時,測定的土壤水分含量就是萎蔫系數。作物永久萎蔫之前意味著無降雨就必須人工給水(灌溉),判斷農田補水截止點一般為土壤萎蔫系數之上1.5%~2.0%[3]。

      2.2 田間持水量

      土壤的相對含水量在45%~50%時作物出現萎蔫,那么可以初略估算出最大田間持水量是萎蔫系數的2倍。例如作物出現萎蔫土壤測定的含水量即萎蔫系數是10%,那么這塊地的最大田間持水量是20%。

      2.3 土壤質地

      根據土壤最大田間持水量判斷土壤質地。砂土的土壤最大田間持水量17%~25%,壤土的土壤最大田間持水量22%~32%,黏土的土壤最大田間持水量30%~39%[4-7]。

      通過Mini-trase的應用,可以科學地測定土壤含水量,為大田農事生產提供科學指導。

      3 參考文獻

      [1] 周繼軍.安哥拉馬蘭熱黑石農場旱季無補充水源作物種植探析[J].現代農業(yè)科技,2013(19):79.

      [2] 趙永明,蔡永革,呂新.土壤水分實時監(jiān)測的應用與現狀[J].江西農業(yè)學報,2007,19(3):31-33.

      [3] 伍永秋,劉寶元黃土高原土壤水分的自動監(jiān)測-TDR系統(tǒng)及其運用[J].水土保持學報,2001,15(2):108-111.

      [4] 胡泮,楊鵬,史旺旺,等.基于WSN的低功耗水稻土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)[J].農機化研究,2015(1):100-104.

      [5] 常波,倪桑晨.基于無線傳感器網絡的土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].湖北農業(yè)科學,2011(20):4285-4289.

      [6] 張增林,郁曉慶.基于無線傳感器網絡的農田土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)[J].安徽農業(yè)科學,2012(6):3806-3808.

      [7] 馬履一.國內外土壤水分研究現狀與進展[J].世界林業(yè)研究,1997(5):26.

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