土壤水分

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土壤水分
土壤水分,又称土壤湿度。是保持在土壤孔隙中的水分。主要来源是大气降水和灌溉水,此外尚有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。

土壤水分

  保持在土壤孔隙中的水分,又称土壤湿度。通常是把土样放在电烘箱内烘干(温度控制在105~110℃)后能从土壤孔隙中释放的水量作为土壤含水量。土壤水分并非纯水,而是稀薄溶液,还含有胶体颗粒。土壤水分主要来源是大气降水和灌溉水,此外尚有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。
  土壤水分依其物理形态可分为固态、气态及液态 3种。固态水仅在低温冻结时才存在,气态水常存在于土壤孔隙中,液态水存在于土粒比面和粒间孔隙中。在一定条件下,三者可以相互转化,其中以液态土壤水分数量较多。
  土壤水分的含水量可以用以下几种方法表示。
  土壤水重量百分数:土壤中实际所含的水分重量占烘干土重量的百分数。即
  土壤水分
  式中W(%)为土壤含水量(百分数);W1为样土湿重;W2为样土烘干重。
  土壤水容积百分数:指土壤水分容积占单位土壤容积的百分数。即
  土壤水分
  式中 W容(%)为土壤容积含水量(百分数);P为土壤容重,即单位体积原状土体的干土重。土壤容积百分数与土壤重量百分数之间的关系通常用下式表示:
  W容(%)=W(%)×P
  土壤水层厚度:指一定厚度土层内土壤水分的总贮量,即相当于一定土壤面积中,在一定土层厚度内有多少毫米厚的水层。即
  W厚=H×W(%)×P×10
  式中W厚为土壤水层厚度;H为计算土层厚度;10为单位换算系数。
  土壤水分的测定方法除烘干法外,尚有电阻、热扩散、负压计、电容、谐振电容、γ射线衰减、β射线衰减、中子扩散、压力膜等方法。现在常用势值或土壤水分特征曲线作为土壤水分的能量指标。

土壤水分特征曲线的使用价值

  土壤水分特征曲线可反映不同土壤的持水和释水特性,也可从中了解给定土类的一些土壤水分常数和特征指标。曲线的斜率倒数称为比水容量,是用扩散理论求解水分运动时的重要参数。曲线的拐点可反映相应含水量下的土壤水分状态,如当吸力趋于0时,土壤接近饱和,水分状态以毛管重力水为主;吸力稍有增加,含水量急剧减少时,用负压水头表示的吸力值约相当于支持毛管水的上升高度;吸力增加而含水量减少微弱时,以土壤中的毛管悬着水为主,含水量接近于田间持水量;饱和含水量和田间持水量间的差值,可反映土壤给水度等。故土壤水分特征曲线是研究土壤水分运动、调节利用土壤水、进行土壤改良等方面的最重要和最基本的工具。

土壤水分特征曲线的测量方法


  压力膜仪是目前默认的仪器设备,国际上一般都承认这种设备所测定获得的数据,所以在国内很多领域都有应用。它的原理是用高压气泵(或者高压氮气瓶)向一个密封的容器中充气加压,压力范围可调,从0--15 bar(bar是压力单位,也叫巴,数值上近似等于一个大气压,15个大气压还是比较可怕的),土壤样品置于其中,下垫特制陶瓷板(陶瓷板起着一个透水不透气的作用,将加压后土壤中渗出的水分转移到密封容器外面),一般24小时后,样品中的水分保持恒定,取出样品,称重,烘干,再称重,测定含水量,以此类推,可以得到土壤特征曲线。
  压力膜仪参数拟合的 vanFit 和 RETC 等。 vanFit 为中文软件,配合压力膜仪,操作简便。 RETC 为英文程序,因涉及公式参数操作,虽功能较全,而易用性稍差。
  在农学研究上,由于作物忍受干旱能力有限,所以一般到15bar的压力时,也就默认当作最大值了,此时土壤已经极为干燥了。测定方法包括张力计、压力膜仪和离心机法,张力计本身测定的就是土壤的水势(基质势,下同),如果此时我用任何方法测定出土壤水分含量(soil moisture),便可以得到一组数据,当土壤水势发生变化时,我便能得到不同水势下的土壤含水量数值,即可以描绘出土壤特征曲线。使用张力计的缺点是压力范围太小,根本无法抵达植物的萎蔫系数(一方面由于土壤水分不会降到那么低,另一方面是张力计本身量程非常有限)。

土壤水分预报

  即根据变化规律及未来的气象要素变化特征,对计划层土壤水分状况进行的预报。又称农作物供应状况预报。包括土壤含水量预报和根据作物的水分要求,对农田水分供应状况作出鉴定两个部分。主要用于旱作地区。
  农田土壤水分含量的变化,受天气条件、土壤水文条件、农作物生育状况和农业措施四个方面的影响,每一方面又有诸多因素。目前提出的各种预报方法都仅能考虑部分因素,因而都有局限性。常用的方法有水分平衡法和统计相关法两种。
  水分平衡法根据水分平衡原理,在农田土壤水分收支各分量中,略去影响较小的分量,确定主要收支项(见)。农田计划层水分的主要收入项是降水和灌溉水,主要支出项是。当降水量或灌溉量超过田间持水量时,则要以土壤计划层的最大增水量代表收入项,土壤最大增水量用土层可能保持的最大水量减去该时段降水或灌溉前的土壤含水量表示。农田蒸散量的确定比较复杂,一般采用经验公式估算。也可用仪器测定,如用农田蒸散仪,或用气象仪器在地面不同高度上测定气象参数(梯度法),然后进行推算。
  统计相关法用农田土壤水分观测资料与影响农田土壤水分变化的气象因子建立相关方程,据以进行预报。其一般表达式为:
  =+++式中为某些时段计划层土壤含水量的变化值,为该时段初土壤含水量,为该时段内平均气温,为该时段内降水量,、、、是系数。此法的制定和应用较简单,但需足够的观测资料,适用范围有局限性。
  当前农田土壤水分预报方法的研究中,很注意以下两方面工作:①加强农业气象观测网和土壤水分观测,以取得高质量的土壤水分资料。如用较大截面积的蒸散仪装置于农田中以获取更能代表农田蒸散的资料;②对一些计算经验公式(如彭曼公式)中的有关项进行改进以适合地区间的不同情况。有些国家已开始用遥感技术,监测大面积农田水分的变化状况。

土壤水分测定方法

计算公式

  gm1烘干前铝盒及土样质量。
  水分(分析基)%=〔(m1m2/m1m0〕?001

测定步骤

  仪器、设备
  即达“恒重”注:烘烤规定时间后一次称重。

测定原理

  g式中:m0烘干空铝盒质量。
  干燥器:内盛变色硅胶或无水氯化钙。



参考资料

开放分类

土壤保健    

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创建者: moyu86886

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最近更新:2017/2/15 17:09:05

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