浅议淮安市墒情站田间持水量测定

胡承超　孙　克　曹　杰　申　迪（江苏省水文水资源勘测局淮安分局　淮安　223005）

浅议淮安市墒情站田间持水量测定

胡承超孙克曹杰申迪
（江苏省水文水资源勘测局淮安分局淮安223005）

田间持水量常用来作为灌溉上限和衡量土壤保水性能的重要指标，是土壤干旱指标的重要组成部分，对农业生产及抗旱有着指导意义。室内环刀测定田间持水量较其他方法简便易行，有利于广泛采用，其测定数值也较为可靠。

墒情站环刀法测定田间持水量

淮安市地处江苏北部，淮河下游，西滨中国第五大淡水湖洪泽湖。随着经济的发展，各地用水量增大，洪水的过境水量难以存蓄，加之自然等因素，淮安市近些年面临旱涝双重灾害。为了给抗旱决策提供依据，江苏省水文局在淮安境内布设了3处墒情站，以监测旱情。本文对该3站田间持水量测定方法和结果进行简要介绍。

田间持水量测定方法常用的有环刀法、围框淹灌法、天然降水法等几种方法。由于后两种是在田间测定，所得结果可靠，但工作量大，测定时间长，工作难度较大。而环刀法是在室内测定，较田间测定法简便易行，故此次测定采用室外操作时间较短的环刀法。

1　测定步骤

1.1田间采样

此次取样分别取涟水、金湖、盱眙三个墒情站的三层12个土样。采集土壤样本与日常墒情监测地块一致，选定地块的土质较为均匀，同一采集深度的土壤质地相同，在10cm、20cm、40cm三个土层深度采样，同一深度采集4个土样，做的时候取用3个，1个备用。采样前，按照各测站及采样深度对环刀顶盖、底盖及环刀进行统一编号，避免混淆。

1.2土样吸水

土样吸水的目的是让土壤含水量达到饱和状态。在取样后立即把各测站样本土壤同时浸泡，以便提高工作效率。

浸泡时打开环刀顶盖，将装有原状土样的环刀（垫有滤纸、带底盖）放入铺有石英砂的容器中，石英砂上面需铺一层大张滤纸或纱布。向容器内缓慢注入清水，水面低于环刀顶1～2mm时停止注水；浸泡过程中不断向容器内补水，保持水面低于环刀上沿1～2mm不变。环刀土样浸水时间不少于24h，确保土壤样本浸泡均匀（砂土、壤土1d，粘土2～3d），使环刀中的土壤水分达到饱和状态（此时可以看到环刀中土壤表面的空隙中都充满了水，表面有一层水膜）。也不能泡时间太长，以免土样出现液化现象。

1.3土样退水及称重

土样退水及称重的目的是让土壤含水量达到田间持水量状态，即重力水排净，全为毛管水的状态。

土样退水是在一个仿照自然环境的沙箱中完成的，沙箱具体构造为圆筒立式结构，分沙箱桶、外置水箱两部分，采用不锈钢材质。沙箱桶高80cm，直径40～60cm，壁厚不小于1mm；底部带有通水孔。通水口直径不大于1cm，通水孔数量4～8个。

外置水箱箱壁高10cm，直径50～70cm（比沙箱直径大10cm左右），水箱壁厚不小于1mm。

将洗过的石英砂装进沙箱中，至少分两层装入，每铺一层，注水至砂面以上，使其自然滤水下沉，当水面降至砂面以下时，再铺下一层，目的是清除石英砂中的空气和空隙，模拟土壤田间持水量状态下的毛管孔隙结构，以满足实验要求。

最后一次铺砂，注水后要将砂面用整平尺抹平，砂面无水后静置2h以上，形成成品沙箱。

去除土样环刀的底盖，将环刀周围水分擦拭干净，盖上顶盖，称重，称重前应调平校准天平。然后将环刀（含滤纸、橡皮筋、顶盖）放置在大张滤纸上。

盖上沙箱盖，保持一定时间。为了确定每种土样在沙箱中达到田间持水的时间，需分时段称重，点绘退水过程线，称重前将天平调平校零，每称一个都要拭净托盘。第一天每3h称重一次，每次称重后立即将原样放入沙箱中，直至最后一次；第二天每6h称重一次，第三天后每12h称重一次，直至相邻测次质量相差小于0.5g为止。根据土质不同，田间持水量出现的时间节点分别为：砂土1～2d，壤土2～3d，粘土3～7d。

在此过程中，外置水箱水深始终保持在10cm，目的是使沙箱中的石英砂保持毛细悬着水，不从土样中吸取除重力水以外的多余水分，使环刀中土壤垂向运动的水分达到平衡。

1.4烘干及称重

提前将大铝盒和切土刀编号称重。湿土称重前应用抹布将浸泡好的环刀外壁擦干，去掉土样环刀顶盖、滤纸和橡皮筋，在大铝盒中将环刀内湿土用切土刀取出并切碎，注意不能漏损土样至大铝盒之外，如果发现土样中含有大的植物根系和石块等杂物，则放弃该土样。将合格土样整体（湿土+环刀+铝盒+切土刀）进行称重记录，之后进行烘干操作，应在105±2℃条件下持续恒温12h。烘干后取出，放入干燥器内冷却至室温后，将烘干土样整体（干土+环刀+铝盒+切土刀）称重。计算干土质量、水分质量。

表1　淮安市田间持水量成果表

1.5计算田间持水量

1.5.1土壤重量含水量

土壤重量含水量按下面公式计算：

式中：ω—土壤重量含水量，%；

w1—湿土+容器的重量，g；w2—干土+容器的重量，g；w0—容器的重量，g。

1.5.2土壤容重

土壤容重按如下公式计算：

式中：γ0—干容重，g/cm3；

wg—干土质量，g；

V—原状土样体积即环刀体积，cm3。

1.5.3平均田间持水量计算

同一采集深度的3个土样，田持的最大值与最小值之差值≤1.5%，则取3个的均值；田持的最大值与最小值之差值大于1.5%且中间值与最大、最小值之差绝对值≤1.0%，则取相近的2个取均值；否则该站样本作废。

单站平均田间持水量采用土层深度加权平均计算，计算方法可按下面公式计算：

式中：θ-—垂向平均田间持水量，%；

θi—第i土层的平均田间持水量，%。其中，第一土层（0～10cm）平均田间持水量θ1=θ10，第二土层（10～20cm）平均田间持水量θ2=（θ10+θ20）/2，第三土层（20～40cm）平均田间持水量θ3=（θ20+θ40）/2。θ10、θ20、θ40分别为10cm、20cm、40cm采集点的土壤田间持水量；

hi—第i土层的平均土壤厚度，cm；第一土层h1、第二土层h2的平均土壤厚度均为10cm，第三土层h3的平均土壤厚度均为20cm；

H—采集深度，cm，取40cm。

根据上式，则单站垂向平均田间持水量计算公式可简化为：

θ-10、θ-20、θ-40分别为10cm、20cm、40cm采集深度的平均土壤田间持水量。

2　建议和结论

此次用环刀法测得淮安市三处墒情站田间持水量分别为26.34%、26.41%、30.33%。其具体成果见表1。

田间持水量与土壤容重、土壤类型和结构密切相关，土壤质地不同，其蓄水能力和持水能力也不同，土壤含水量也不同。所以对各处进行田间持水量测定是十分必要的。较为准确地测定田间持水量数据需要注意以下两个方面：

（1）采样时应保证土壤样本代表所在地块土质，应在平时取样同一地块，且避免大的植物根须、石块等杂质掺入土壤样本，影响样本的代表性。如果土壤采集条件不理想，则应多采土样以作备用。

（2）取样应在较理想的采样时机进行，即土壤处于半干半湿具有一定可塑性时进行。建议在有效降水过后、表土无积水时采样，或人工浇水后采样。

3　合理性检查

田间持水量的合理性检查可以从四个方面进行：

（1）根据土壤的物理性质，颗粒越细，其表面积越大，垒结后形成的空隙也就越小，对水的吸持能力就越大，田间持水量相对较高，也就是砂土、壤土、粘土田间持水量依次增大。同一地域土壤质地相同者，田间持水量不应有明显偏差。

（2）复测成果应与现有田持成果进行比较，若差距较大应查明原因，经论证后采用。

（3）利用该站历史旱情资料检验，即利用复测成果评价历史旱情等级，评价结果符合生产实际即为合理。

（4）利用有关文献资料、成果（如农业部门的田持成果）进行对照检验。

（5）经以上几点检验，此次田间持水量测定结果比较合理，符合要求■