濰坊市土壤田間持水量實驗研究

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驗研究

唐培軍，王麗丹，張曉晗

（濰坊市水文局，山東 濰坊 261061）

利用環刀法對濰坊市的20處人工墑情監測站、三層土深進行實驗研究。結果表明，田間持水量與土壤特征、土層深度等具有密切關系，實驗數據可作為濰坊市確定墑情和旱情評價的參數指標。

田間持水量；環刀法；土壤墑情

濰坊市位于山東半島東部，地處北溫帶季風區，是山東省糧食主產區之一，受地理位置和水文氣象等特征影響，該區存在“十年九旱、旱澇急轉”的特征，基于以上因素，本實驗根據布設有人工墑情監測站的20處地塊，測定不同土壤特征和土層深度的田間持水量。

1 實驗方法

本實驗采用環刀法來測定不同區域、三層土深的田間持水量。環刀法是利用環刀在實驗地塊上采集原狀土帶回室內，在人工干預條件下，使土樣含水量達飽和，排出重力水后，測定的土壤含水量即為田間持水量。環刀法屬于實驗室方法，此方法取樣不受天氣限制、易于操作、節省人力物力，測量準確度較高。

1.1 實驗器材

環刀法的采樣工具和設備有容積為100 cm3環刀、環刀柄、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、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

在墑情監測地塊，土壤質地均勻處，于10 cm、20 cm、40 cm三個土層深度采樣。采樣時機為土壤處于半濕半干狀態，可在一次有效降水過后，表土無積水時，可采取人工干預澆水后采樣；壤土、黏土耕作層采取剖面開挖水平取土法；沙土耕作層采用水平開挖垂直取土法。

1.3 內業土樣處理和田間持水量計算

將裝有原狀土樣的環刀放入鋪有沙子的平底盆中，向盆內緩慢注入清水，水面低于環刀頂1～2 mm時停止注水，保持水面高度浸泡環刀土樣不少于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，按一定時間間隔進行稱重，直至相鄰測次質量相差小于0.5 g為止，繪制退水過程曲線。濕土稱重后烘干，烘箱溫度設置在105℃±2℃，采用二次烘干法，第一次環刀整體烘干，時間為24 h，第二次土樣切碎后放入稱過重的大鋁盒中，再次烘干8～12 h后冷卻稱重。算術平均計算每層平均田間持水量，土層深度加權平均計算垂線平均土壤田間持水量。本實驗共在濰坊市20處人工墑情監測站用環刀采集60組240個土樣進行了實驗研究。

2 實驗成果分析

2.1 按土壤類型和地域位置分析

同一站點不同土層深度的田間持水量差異明顯，20處測站中寒亭區濰北農場站差異最大，其中10 cm和40 cm深度的田間持水量相差9.4%，說明本站土壤質地隨深度變化較大；青州市益都站差異最小為0.3%，說明本站土壤質地較為均勻。同一地域土壤質地相似站點比較，田間持水量差異不明顯。

一般情況下，土壤的顆粒越細，其表面積越大，板結后形成的空隙也就越小，對水的吸持能力就越大，田間持水量相對較高，也就是說砂土、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。本次測定田間持水量成果基本符合此規律。

2.2 與歷次測定成果比較分析

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

退水時間大于2 d的站點成果與2009年測定成果比較，五蓮站偏大1.1%～3.0%，墻夼水庫站偏大1.2%～1.8%，高密站偏大3.0%～8.0%，高崖水庫站-0.9%～0.5%，寒橋站偏大4.1%～6.2%，總體說與2009年測定成果相近略偏大。

2）與2014年測定干容重成果比較。本次測定的干容重成果與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年測定條件限制 （測站烘干條件等）造成。分析認為本次測定成果較為可靠。

3）與最近4年實測最大值比較分析。本次測定的干容重與最近4年來實測最大值比較，本次測定成果平均偏小2.8%，最大相差19.5%，分析原因墑情實測過程中為定時監測，有時會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，此時的實測值會大于田間持水量。

4）與規范參考數值比較。點繪田間持水量與干容重關系圖（見下圖），發現田間持水量與干容重關系圖大致呈負相關關系，即土壤的干容重越大，土壤越密實，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。

根據土壤墑情監測規范（SL364-2006）附錄B.1“各類土壤水分常數和容重”表對照分析，相關趨勢與規范參考數值分布規律一致，均分布于規范參考值右側，說明同一干容重情況下，本次測定的田間持水量較規范參考值大，分析原因，可能與本次多數土樣退水時間（12～24 h）偏小，致使部分重力水未退完，影響成果偏大。

2.3 利用測定成果分析歷史旱情

為了便于進行干旱等級分析，一般用土壤相對土濕 （土壤含水量與田間持水量的百分比）來劃分干旱等級指標，大于60%為無旱，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，為驗證本次成果的合理性，利用本次成果計算實測墑情的相對土濕，進而分析繪制墑情情勢圖與以往分析繪制的墑情情勢圖進行比較來分析本次測定成果的合理性。利用本次測定成果和以往成果分析繪制墑情情勢圖，進行對比，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，消除了以往相對土濕大于100%的不合理現象，并且根據旱情調查受旱面積分布也比利用以往成果分析的更合理，更符合生產實際。

3 結論

通過對濰坊市20處人工土壤墑情監測站的土壤田間持水量的實驗研究分析成果，證明土壤田間持水量與土壤類型和地域位置密切相關，本次土壤田間持水量測定成果較以往更為精準，符合生產實際，本實驗數據可以作為計算土壤灌溉的指標，也可以用作確定墑情和旱情。

[1]NY/T1121.22-2010,土壤檢測第22部分：土壤田間持水量的測定——環刀法[S].

[2] 姜波,張薇.吉林省中西部地區田間持水量實驗研究[J].吉林水利,2012(8).

（責任編輯趙其芬）

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1009-6159（2017）-05-0048-02

2016-11-25

唐培軍（1972—），男，高級工程師