濰坊市土壤田間持水量實(shí)驗(yàn)研究

唐培軍，王麗丹，張曉晗

（濰坊市水文局，山東 濰坊 261061）

濰坊市土壤田間持水量實(shí)驗(yàn)研究

唐培軍，王麗丹，張曉晗

（濰坊市水文局，山東 濰坊 261061）

利用環(huán)刀法對(duì)濰坊市的20處人工墑情監(jiān)測(cè)站、三層土深進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，田間持水量與土壤特征、土層深度等具有密切關(guān)系，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為濰坊市確定墑情和旱情評(píng)價(jià)的參數(shù)指標(biāo)。

田間持水量；環(huán)刀法；土壤墑情

濰坊市位于山東半島東部，地處北溫帶季風(fēng)區(qū)，是山東省糧食主產(chǎn)區(qū)之一，受地理位置和水文氣象等特征影響，該區(qū)存在“十年九旱、旱澇急轉(zhuǎn)”的特征，基于以上因素，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)布設(shè)有人工墑情監(jiān)測(cè)站的20處地塊，測(cè)定不同土壤特征和土層深度的田間持水量。

1 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用環(huán)刀法來(lái)測(cè)定不同區(qū)域、三層土深的田間持水量。環(huán)刀法是利用環(huán)刀在實(shí)驗(yàn)地塊上采集原狀土帶回室內(nèi)，在人工干預(yù)條件下，使土樣含水量達(dá)飽和，排出重力水后，測(cè)定的土壤含水量即為田間持水量。環(huán)刀法屬于實(shí)驗(yàn)室方法，此方法取樣不受天氣限制、易于操作、節(jié)省人力物力，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。

1.1 實(shí)驗(yàn)器材

環(huán)刀法的采樣工具和設(shè)備有容積為100 cm3環(huán)刀、環(huán)刀柄、鐵鍬、錘子、厘米尺、鋁盒、削土刀、濾紙、橡皮筋、盛水容器、粒徑小于1 mm的石英砂、孔徑1 mm的篩子、托盤(pán)、感量0.01 g的天平、電熱恒溫干燥箱、干燥器、沙箱等。

1.2 田間采樣

在墑情監(jiān)測(cè)地塊，土壤質(zhì)地均勻處，于10 cm、20 cm、40 cm三個(gè)土層深度采樣。采樣時(shí)機(jī)為土壤處于半濕半干狀態(tài)，可在一次有效降水過(guò)后，表土無(wú)積水時(shí)，可采取人工干預(yù)澆水后采樣；壤土、黏土耕作層采取剖面開(kāi)挖水平取土法；沙土耕作層采用水平開(kāi)挖垂直取土法。

1.3 內(nèi)業(yè)土樣處理和田間持水量計(jì)算

將裝有原狀土樣的環(huán)刀放入鋪有沙子的平底盆中，向盆內(nèi)緩慢注入清水，水面低于環(huán)刀頂1～2 mm時(shí)停止注水，保持水面高度浸泡環(huán)刀土樣不少于24 h，確保土壤樣本浸泡均勻。將飽和土樣放入退水砂箱退水，按一定時(shí)間間隔進(jìn)行稱重，直至相鄰測(cè)次質(zhì)量相差小于0.5 g為止，繪制退水過(guò)程曲線。濕土稱重后烘干，烘箱溫度設(shè)置在105℃±2℃，采用二次烘干法，第一次環(huán)刀整體烘干，時(shí)間為24 h，第二次土樣切碎后放入稱過(guò)重的大鋁盒中，再次烘干8～12 h后冷卻稱重。算術(shù)平均計(jì)算每層平均田間持水量，土層深度加權(quán)平均計(jì)算垂線平均土壤田間持水量。本實(shí)驗(yàn)共在濰坊市20處人工墑情監(jiān)測(cè)站用環(huán)刀采集60組240個(gè)土樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

2 實(shí)驗(yàn)成果分析

2.1 按土壤類型和地域位置分析

同一站點(diǎn)不同土層深度的田間持水量差異明顯，20處測(cè)站中寒亭區(qū)濰北農(nóng)場(chǎng)站差異最大，其中10 cm和40 cm深度的田間持水量相差9.4%，說(shuō)明本站土壤質(zhì)地隨深度變化較大；青州市益都站差異最小為0.3%，說(shuō)明本站土壤質(zhì)地較為均勻。同一地域土壤質(zhì)地相似站點(diǎn)比較，田間持水量差異不明顯。

一般情況下，土壤的顆粒越細(xì)，其表面積越大，板結(jié)后形成的空隙也就越小，對(duì)水的吸持能力就越大，田間持水量相對(duì)較高，也就是說(shuō)砂土、壤土、黏土田間持水量依次增大。砂土田間持水量為14%～20%，壤土為20%～28%，黏土為25%以上。本次測(cè)定田間持水量成果基本符合此規(guī)律。

2.2 與歷次測(cè)定成果比較分析

1）與2009年測(cè)定成果比較。本次測(cè)定成果較2009年測(cè)定成果略大，10 cm測(cè)定成果較2009年測(cè)定成果平均偏大4.1%，最大11.8%；20 cm測(cè)定成果較2009年測(cè)定成果平均偏大3.6%，最大9.0%；40 cm測(cè)定成果較2009年測(cè)定成果平均偏大4.1%，最大7.9%。分析原因：一是2009年測(cè)定吸水過(guò)程是采用干土吸水，可能存在過(guò)吸水現(xiàn)象，即2009年測(cè)定成果偏小；二是因本次測(cè)定部分站退水時(shí)間短，可能影響測(cè)定成果偏大。

退水時(shí)間大于2 d的站點(diǎn)成果與2009年測(cè)定成果比較，五蓮站偏大1.1%～3.0%，墻夼水庫(kù)站偏大1.2%～1.8%，高密站偏大3.0%～8.0%，高崖水庫(kù)站-0.9%～0.5%，寒橋站偏大4.1%～6.2%，總體說(shuō)與2009年測(cè)定成果相近略偏大。

2）與2014年測(cè)定干容重成果比較。本次測(cè)定的干容重成果與2014年干容重成果比較略小，平均偏小0.02 g/cm3，最大相差0.34 g/cm3，分析原因可能為2014年測(cè)定條件限制 （測(cè)站烘干條件等）造成。分析認(rèn)為本次測(cè)定成果較為可靠。

3）與最近4年實(shí)測(cè)最大值比較分析。本次測(cè)定的干容重與最近4年來(lái)實(shí)測(cè)最大值比較，本次測(cè)定成果平均偏小2.8%，最大相差19.5%，分析原因墑情實(shí)測(cè)過(guò)程中為定時(shí)監(jiān)測(cè)，有時(shí)會(huì)遇到大雨或剛灌溉后，土壤含水量介于飽和含水量和田間持水量之間，此時(shí)的實(shí)測(cè)值會(huì)大于田間持水量。

4）與規(guī)范參考數(shù)值比較。點(diǎn)繪田間持水量與干容重關(guān)系圖（見(jiàn)下圖），發(fā)現(xiàn)田間持水量與干容重關(guān)系圖大致呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即土壤的干容重越大，土壤越密實(shí)，孔隙度越小，田間持水量越小，反之，干容重越小，土壤越松散，孔隙度越大，田間持水量越大。

根據(jù)土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范（SL364-2006）附錄B.1“各類土壤水分常數(shù)和容重”表對(duì)照分析，相關(guān)趨勢(shì)與規(guī)范參考數(shù)值分布規(guī)律一致，均分布于規(guī)范參考值右側(cè)，說(shuō)明同一干容重情況下，本次測(cè)定的田間持水量較規(guī)范參考值大，分析原因，可能與本次多數(shù)土樣退水時(shí)間（12～24 h）偏小，致使部分重力水未退完，影響成果偏大。

2.3 利用測(cè)定成果分析歷史旱情

為了便于進(jìn)行干旱等級(jí)分析，一般用土壤相對(duì)土濕 （土壤含水量與田間持水量的百分比）來(lái)劃分干旱等級(jí)指標(biāo)，大于60%為無(wú)旱，50%～60%為輕度干旱，40%～50%為中度干旱，30%～40%為重度干旱，小于30%為特別重度干旱，為驗(yàn)證本次成果的合理性，利用本次成果計(jì)算實(shí)測(cè)墑情的相對(duì)土濕，進(jìn)而分析繪制墑情情勢(shì)圖與以往分析繪制的墑情情勢(shì)圖進(jìn)行比較來(lái)分析本次測(cè)定成果的合理性。利用本次測(cè)定成果和以往成果分析繪制墑情情勢(shì)圖，進(jìn)行對(duì)比，可以看出利用本次成果分析的受旱范圍較以往成果分析的略大，消除了以往相對(duì)土濕大于100%的不合理現(xiàn)象，并且根據(jù)旱情調(diào)查受旱面積分布也比利用以往成果分析的更合理，更符合生產(chǎn)實(shí)際。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)濰坊市20處人工土壤墑情監(jiān)測(cè)站的土壤田間持水量的實(shí)驗(yàn)研究分析成果，證明土壤田間持水量與土壤類型和地域位置密切相關(guān)，本次土壤田間持水量測(cè)定成果較以往更為精準(zhǔn)，符合生產(chǎn)實(shí)際，本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以作為計(jì)算土壤灌溉的指標(biāo)，也可以用作確定墑情和旱情。

[1]NY/T1121.22-2010,土壤檢測(cè)第22部分：土壤田間持水量的測(cè)定——環(huán)刀法[S].

[2] 姜波,張薇.吉林省中西部地區(qū)田間持水量實(shí)驗(yàn)研究[J].吉林水利,2012(8).

（責(zé)任編輯趙其芬）

TV213.4

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1009-6159（2017）-05-0048-02

2016-11-25

唐培軍（1972—），男，高級(jí)工程師