南雄烟区土壤田间持水量测定对比试验研究

摘要 用不同方法测定南雄烟区土壤的田间持水量，结果表明，田间灌水法、室内环刀法测定的土壤田间持水量和在压力膜仪20 kPa压力平衡状态下土壤含水量差异极小。用室内环刀法和压力膜仪法测定的田间持水量代表自然状况下的田间持水量，具有较高的精确度。南雄烟区土壤田间持水量为25.5%。

关键词 烟区土壤；田间持水量；田间灌水法；环刀法；压力膜仪；广东南雄

中图分类号 S152.7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）01-0208-02

素有“中国黄烟之乡”之称的广东省南雄市，在紫色砂页岩质的旱坡地上广泛种植烤烟。但旱坡地保水保土性极差，烟叶生产经常受季节性干旱的影响。因而，土壤水分的研究对于旱坡地的水土流失具有重大意义，可更好服务抗旱工作。

田间持水量是土壤水分研究中极为重要的一个参数，是指在地下水位较深的情况下，土壤中所能保持的毛管悬着水的最大量，是植物有效水分的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，也是确定农田灌溉的重要参数[1]。田间持水量测定的准确与否，直接关系到某一地区对作物可利用水分的正确评价，也直接关系到对当地旱涝状况的准确评价和制定合理灌溉计划，进而影响政府和有关部门的决策[2]。本文通过对比试验，探索简单、实用且准确测定土壤田间持水量的方法，以取得准确的田间持水量的数据，对南雄烟区旱坡地的水分管理具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验概况

经现场踏勘，选定广东省烟草南雄科学研究所试验区的旱坡地为试验地块。试验地块土质为砂壤土，0～40 cm土壤容重为1.45 g/cm3。2012年1月3日开始试验，1月10日结束。设备仪器有1 500型压力膜仪、烘箱、水桶、铁锹、取土钻、削土刀、卷尺、木锤、1 mm筛、烧杯、铝盒、环刀、白搪瓷盘、定性滤纸、电子天平、塑料薄膜、稻草等。

1.2 试验项目及方法

1.2.1 田间灌水法测定田间持水量。田间灌水法是在选定的地块中，通过人工灌水、渗漏，使土壤在一定时间内达到毛管悬着水最大量，用烘干法测定此时的土壤含水量，即为土壤田间持水量。①测定场地的准备。选择具有代表性的地块，量取面积4 m2（2 m×2 m）的平坦场地（2次重复），拔掉杂草，稍加平整，在周围筑1道结实的高20 cm、底宽30 cm的土埂，并将埂底压实。在距土埂0.5 m处，围一道同样高厚的土埂保护区。埂内面积为1 m2，为测试区，埂外为保护区，防止测试区内的水侧渗外流。②灌水前土壤湿度的确定。按《农业气象观测规范》中规定，在离准备好的场地1.0～1.5 m处，根据应测定的田间持水量的深度（40 cm），对10 cm、20 cm、30 cm和40 cm等4个土层深度各取3个土样，用烘干法测定各层土壤湿度，求出测量值的平均值。③灌水与覆盖。小区灌水量按下式[3]求算：

Q=2×[（a-w）×p×s×h/100] （1）

式（1）中：Q为灌水量（m3）；a为拟定所测深度的平均田间持水量（%）；w为灌水前所测深度的平均土壤湿度（%）；p为所测土壤深度的平均容重（g/cm3）；s为灌水场地面积（m2）；h为所测定的深度（m）；常数2为小区需水量的保证系数。经计算，小区需灌水0.458 m3。灌水前在地面铺设一薄层稻草，先在保护区内均匀灌水，然后向测试区灌水，所有水在1 d内灌完。当水分全部下渗后，在测试区和保护区铺盖30 cm的草层，再盖上塑料薄膜，避免水分蒸发和防止降雨落在小区内。④取土测定含水量。从灌水的第2天开始用土钻取土测定，下钻地点不应靠近小区边缘。每天取1次，每个测试区各土层均取3个土样。每次取土后将草层和塑料薄膜覆盖好。测定土壤含水量后，逐层计算同一层次前后2次土壤含水量，若差值≤2.0%，则第2次测定的土壤含水量为该层的田间持水量[3]。否则，继续测定，直至前后2次结果满足差值≤2.0%，取后一次测定的含水量为该层土壤田间持水量。

1.2.2 室内环刀法测定田间持水量。在选定的地块用环刀采取原状土样带回室内，放在白搪瓷盘中并向盘内注水。饱和后，把装有土的环刀连同滤纸放在装有干土的环刀上使其吸水。待环刀内原状土壤的水分达到毛管最大悬着水时，相应土壤含水量为该土壤田间持水量。①取样。把环刀（刀口向下）平稳的压入相应的土层，待土柱冒出环刀上端后，用小铁铲轻轻挖开周围土壤，取出环刀。用削土刀从环刀中间向外缘拓展慢慢削去多余的土壤，使环刀内土壤的体积恰好等于环刀的容积，并擦去环刀外侧的泥土。在环刀刀口一侧垫上定性滤纸，然后盖好底盖和顶盖。每层土样取3个重复，同时在该土层采土。②淹水。将装有原状土的环刀放在白搪瓷盘内，有孔的底盖朝下，缓慢向盘内注水。水面高度到距离环刀上缘1～2 mm处即停止加水，让其充分吸水24 h。③风干过筛。将采集的同层土样风干，用木锤打磨细后过1 mm筛孔，装入环刀中，装时注意轻拍击实，稍微装满一些。④吸水。将已经饱和的装有湿土的环刀底盖打开，环刀连同滤纸放在装满干土的环刀上，并加压一小块压砖，使其上下紧密接触。⑤取土测定含水量。8 h后，从原状土的环刀内约取土30 g，置于铝盒中，称重烘干，其土壤含水量即为该土壤田间持水量。

1.2.3 用压力膜仪测田间持水量。压力膜仪是用加压法测定土壤吸力，其原理是在一个封闭容器中将压力加在土壤及其溶液上，而多孔板或半渗透膜及平衡渗析液仍处于大气压力下，这样土壤水在施加压力和大气压力的压力差作用下即可流出达到新的平衡[4]。平衡状态下，压力膜仪提取器中的气压值（正压力）和土壤吸力（负压力）大小相等，但是方向相反。在平衡状态下，可以通过提取器中的压力值来确定土壤样品的含水量。土壤含水量达到田间持水量的土水势大多集中于-30～-10 kPa[5]，因而可以通过加压10～30 kPa的压力求得田间持水量。由于在压力10～30 kPa下，土壤含水量变化不大，本试验近似取在20 kPa压力下的土壤含水量为田间持水量。①样品准备。方法同1.2.2室内环刀法测田间持水量的步骤①、②。②密封。取出装有饱和原状土的环刀和底盖，迅速用纸巾擦拭底盖多余的水分，然后放在压力容器内，并用铨紧螺栓密实地固定好压力容器的上下盖，防止压力容器漏气。③加压。通过压力膜仪的空气压缩机加压，在空气压缩机停止工作后，精调阀门，给压力容器加压20 kPa。④取土测定含水量。待平衡后，取出压力容器内的土样，用烘干法测此时的土壤含水量，即为该土壤的田间持水量。

2 结果与分析

对各方法每次取土的土样，均通过烘干法按照以下公式计算土壤含水量：

将监测数据代入以上公式发现，田间灌水法中，第5天的土壤含水量为25.62%，与第4天的26.01%相比，2次测量的差值小于2%，故田间灌水法所得田间持水量为25.62%。室内环刀法与压力膜仪法测定的田间持水量分别为25.48%和25.53%。据测定结果可知，田间灌水法所测值最高，但与室内环刀法和压力膜仪所测结果差异很小。因而，可用室内环刀法或压力膜仪所测结果代替田间灌水法，南雄烟区旱坡地的田间持水量为25.5%。

3 结论与讨论

用田间灌水法测土壤田间持水量较为普遍，但该方法易受季节和天气的影响。一般情况下，应选择降雨较少的时期，这有利于土壤中重力水的释放，尽量避免土壤的毛管水受地下水的影响[6]。不宜在气温较高的晴天，因为取样时高温会导致土壤水分蒸发，使测定结果不准确。

在本试验中，由于旱坡地0.5～0.6 m以下的土层为较为致密的壤土，可能会在一定程度上不利于所测土层重力水的释放，导致测定结果稍微偏高。总的来说，3种方法所测结果相近，与田间灌水法相比，室内环刀法和压力膜仪法较为简单，可节省人力和物力，且不受天气的影响，可在短时间内取得较为精确的结果，说明室内环刀法和压力膜仪法测定的田间持水量能够代表自然状况下的田间持水量。

试验中，在压力膜仪中加压20 kPa时，相应的土壤含水量能准确反映南雄烟区土壤的田间持水量。但土壤的田间持水量与土壤类型和结构等密切相关，影响机理较为复杂，至于用压力膜仪加压20 kPa时相应土壤含水量能否较为准确地反映其他地区土壤的田间持水量，尚需作进一步的研究。

4 参考文献

[1] 祁如英，马占良，殷万秀.保证田间持水量测定值质量的技术方法浅谈[J].青海气象，2008（1）：27，41.

[2] 赵秀兰.影响测定田间持水量的因素及其订正[J].黑龙江气象，2000（1）：41-44.

[3] 中国气象局.农业气象观测规范[M].北京：气象出版社，1993.

[4] 唐海行，沈光强，张和平.力薄膜仪的研制介绍[J].水文，1988（3）：39-41.

[5] 魏胜利.田间持水量的测定与旱情分析[J].水科学与工程技术，2005（S1）：53-54.

[6] 郭世民，张永录.小区灌水法测定田间持水量[J].河南气象，2002（3）：33.