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自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站如何測(cè)定田間持水量 

田間持水量是土壤墑情分析和旱情評(píng)估的重要指標(biāo)，從旱情評(píng)估的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)到水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就土壤相對(duì)濕度而言都是重要的旱情指標(biāo)，田間持水量的測(cè)定就此成為墑情監(jiān)測(cè)工作中必不可少且必須完成的一項(xiàng)重要工作。隨著科技的發(fā)展，墑情監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，使得自動(dòng)墑情站的數(shù)量大幅度增加，對(duì)應(yīng)的田間持水量的測(cè)定工作量也將隨之增加。

田間持水量的測(cè)定方法一般分為野外測(cè)定法和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定法，野外測(cè)定法包括天然降水法、圍框淹灌法等,室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定法包括砂箱法、威爾科克斯法、壓力模法等。

目前，被廣泛認(rèn)可的田間持水量測(cè)定方法是圍框淹灌法，但該方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高，并且田間持水量的確定比較困難。因此，為了避免上述問(wèn)題導(dǎo)致田間持水量的不準(zhǔn)確性，圍框淹灌儀器法應(yīng)運(yùn)而生，消除了人為因素的影響，使測(cè)定結(jié)果更客觀、更接近于實(shí)際。而且該方法省時(shí)、省力、成本低、操作簡(jiǎn)單，本文主要介紹如何通過(guò)土壤自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)測(cè)定田間持水量。

1.測(cè)量原理

預(yù)先挑選好安裝時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定的土壤墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備,通過(guò)圍框或打土垅灌水使適當(dāng)深度的土壤達(dá)到飽和 ,然后將土壤表面覆蓋，避免地表蒸發(fā),土壤開(kāi)始內(nèi)排水，進(jìn)入土壤水再分布過(guò)程 ,當(dāng)土壤中的重力水“完全”排除后 ,水分達(dá)到基本平衡 ,在這一過(guò)程中，通過(guò)采集的墑情數(shù)據(jù)，運(yùn)用曲率法確定土壤的質(zhì)量含水量 ,此時(shí)的含水率即為田間持水量。

2.主要儀器設(shè)備

卷尺、3*3米塑料薄膜、電腦1臺(tái)、鐵鍬2把、灌水設(shè)備1套；

3.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

NY/T 3678-2020 土壤田間持水量的測(cè)定 圍框淹灌儀器法；

4.測(cè)量選址

實(shí)驗(yàn)地塊的選擇遵循以下要求：

實(shí)驗(yàn)地塊應(yīng)選擇能夠代表當(dāng)?shù)氐湫屯寥蕾|(zhì)地、典型農(nóng)作物耕種條件，且達(dá)到一定種植規(guī)模的大田，避開(kāi)坡地崗地；

由于淹灌過(guò)程需要充足用水，建議在汲水方便地區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

土壤做圍框?qū)嶒?yàn)都必須給予足夠入滲時(shí)長(zhǎng)，且均勻入滲，不得將水量一次性灌入實(shí)驗(yàn)區(qū)，圍框內(nèi)的實(shí)驗(yàn)土體不得翻動(dòng)、踩壓，需保持原狀；

自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站需要穩(wěn)定運(yùn)行一年以上，并且管式傳感器需要經(jīng)過(guò)一個(gè)凍融期。

5、圍堰筑梗

以土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備管式傳感器探頭的位置為中心，四周筑起一道正方形（2 m *2 m）土埂(埂外取土)，埂高約30cm，底寬約30cm。在中央埋設(shè)傳感器的位置放入正方形木框，木框入土深度約20cm，放入木框時(shí)注意不要損壞數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)。框內(nèi)面積1，為測(cè)試區(qū)。若無(wú)木框，可再筑一內(nèi)埂替代，埂內(nèi)面積仍為1。木框或內(nèi)埂外的部分為保護(hù)區(qū)，防止測(cè)試區(qū)內(nèi)的水外流。

6、灌水覆蓋

灌水量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算，砂土灌水1.4m3，壤土和黏土灌水1.8m3。灌水前在地面鋪放一薄層干草、秸稈或其他墊料，避免灌水沖擊土壤，破壞表層土壤結(jié)構(gòu).灌水時(shí)先灌保護(hù)區(qū)，迅速建立5cm厚的水層，然后向測(cè)試區(qū)灌水，同樣建立5cm厚的水層，直到用完設(shè)定的全部水量。

灌完水后，在測(cè)試區(qū)和保護(hù)區(qū)再覆蓋一層干草或秸稈，上覆塑料薄膜（膜上再蓋草最好），防土壤水分蒸發(fā)和雨水滲入。

7、測(cè)量數(shù)據(jù)

灌水前后保持墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行，每一小時(shí)采集一次管式土壤溫濕度傳感器的土壤體積含水量。

8、田間持水量計(jì)算

相較于其他計(jì)算方法，曲率法具有誤差小、平衡點(diǎn)容易判斷等優(yōu)點(diǎn)，所有采用曲率法進(jìn)行計(jì)算，從灌水前一天開(kāi)始，作以時(shí)間t為自變量，土壤含水量V為因變量的土壤含水量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)。對(duì)該土壤含水量曲線(xiàn)進(jìn)行二次求導(dǎo)，得到該土壤含水量變化曲線(xiàn)的曲率圖。

當(dāng)選擇曲率變化趨于水平的拐點(diǎn)時(shí)刻，找到對(duì)應(yīng)含水量值，即為田間持水量。

9、注意事項(xiàng)

墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備盡量安裝時(shí)間長(zhǎng)，土壤擾動(dòng)少，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

季土壤封凍時(shí)不宜進(jìn)行測(cè)量工作。

灌水量確保1米深的土層達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。

儀器法測(cè)量田間持水量的基礎(chǔ)是保證墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備精度高，可靠性強(qiáng)；需要進(jìn)行至少一次的管式傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。

10、土壤小知識(shí)

田間持水量：指在地下水較深和排水良好的土地上充分灌水或降水后允許水分充分下滲，并防止其水分蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，土壤剖面所能維持的較穩(wěn)定的土壤水含量。