陕西省安康市水文水资源局 陕西安康 725000
摘要：本次开展土壤墒情，田间持水量的实验分析工作，是根据陕南地区的地貌特征，土壤分布，选择了具有代表安康区域川道小盆地特性的土壤墒情监测站，选用环刀法测定田间持水量实验，实验成果已作为水文与抗旱指挥部门判断土壤旱情状况和农作物灌溉指标的重要依据。
关键词：安康川道小盆地；土壤墒情；田间持水量；环刀法
1.目的及测定站点的布设
1.1目的与意义
陕西安康地区自本世纪零九年五月开展墒情监测工作。起始目的是为了掌握区域性旱情分布、农业用水灌溉管理、城镇及乡村人畜用水量和用水指标的确定。
在全球环境日益变暖，额尔尼诺现象频繁突现，导致旱情、水情连年频发。因此准确、及时、预测、掌握墒情变化，墒情信息。监测，积累墒情资料就成为水文部门势在必行的工作任务之一。提供墒情信息，是为各级抗旱指挥部门科学的、有理论依据为支撑的权威决策信息之一。
墒情信息提供的重要指标和判断土壤及农作物的干旱指标是用土壤湿度表示的。而要获得土壤湿度，田间持水量又是很重要的参数之一。所以为了准确、真实的反应出安康地区土壤墒情信息，本次根据陕南独有的地貌特性（沿河川道、局域性小盆地）开展了田间持水量的实验分析工作。
1.2监测站点布设
初始阶段受自然环境和经济环境的影响，月河川道，（代表站：长枪铺、恒口站）汉江川道（代表站：石泉、马池站）有水文要素的水文站内建立墒情监测站。稳步有序的推进安康川道局域小盆地的土壤墒情监测工作。（见《墒情监测站基本信息表》）
2.土壤湿度和田间持水量的关系
2.1土壤湿度是墒情信息的指标之一
预测、掌握土壤墒情变化，提供墒情信息，土壤相对湿度是关键的指标之一。各级政府抗旱部门的决策发布依据也是根据干旱等级及土壤相应湿度（R）决定的（R＜60%无旱；50%<R≤60%轻度干旱；40%＜R≤50%中度干旱；30%＜R≤40%重度干旱；R≤30%特别重度干旱）而土壤相对湿度的重要参数是由土壤含水率与田间持量百分比来决定的。因此衡量土壤湿度，判别天气干旱程度，田间持水量是不可缺少的参数之一。
土壤湿度和田间持水量之间的关系由换算公式表如下：
ß=（θ/θm）%
式中：ß→土壤相对湿度；
θ→体积含水量；
θm→体积含水量（田间持水量）。
2.2田间持水量的基本概念
田间持水量表示土壤保持水分能力的指标；土壤田间持水量是指地下水位较深时，土壤所能保持的最大含水量。因此是表征田间土壤保持水分能力的指标，也是计算土壤灌溉量的指标。
水利和农业部门广泛应用田间持水量的概念及其定量指标。在水资源评价中，把他作为农田产流和降水入渗补给地下水的重要参数；在农业灌溉中，常以土壤含水量亏缺到田间持水量的一定比例，作为实施灌溉的界限；又以田间持水量作为灌溉需水量的上限，作为拟定灌溉定额；它被认为是土壤有效含水量的上限，评价土壤对水分的调节和储存的能力参数指标。
土壤的含水率我们可以用人工焙干法和仪器测定法随时随地瞬间可以获取。但田间持水量的获取短时日内是难以实现的，它受自然地理、天气状况因素影响较大，获取它必须靠采集相应监测点的原状土，带回实验室做实验分析得出数据结果，经合理性分析检查方能在实践中应用。
3.测定方法
3.1环刀法
土壤田间持水量的野外测定方法原理：通过灌水、渗漏，使土壤在一定时间内达到毛系细管悬着水的最大量时，取土测定水分含量，此时的土壤水分含量即为土壤田间持水量。其测定主要分为围框淹灌法与威尔科克斯法（环刀法）两种方法。
安康局四站地处秦巴二山之间、属于汉江、月河川道小盆地类形，所监测的站点土壤均为黄，褐色粘性土质。按水利部，省水文局要求采用室内环刀法实验分析田间持水量，分析成果作为土壤湿度变化的重要参数之一。
3.2运用环刀法的依据
环刀法是利用环刀在常规监测地块上，采集原状土壤带回室内，在人工干预条件下，使土样含水量达到饱和，排出重力水后，测定土壤含水量即为田间持水量。根据水利部颁发《田间持水量测定技术规程》（以下简称《规程》）和《土壤墒情监测规范》（以下简称《规范》）的有关要求，根据野外采集的土壤样品，在实验室内进行浸泡、环刀装样、退水试验、称重等计算、分析，确定土壤含水量即田间持水量。根据部、省的规定要求，我们做了以下实验分析工作。
4.操作步骤
4.1原状土的采集
本次田间持水量原状土样的采取方法，严格按照《规程》结合《规范》操作。即在原常规取样点，用环刀在60×60×60厘米坑深中，垂直采集不同深层原状土样。石泉、马池、长枪铺在10、20、40厘米各层面垂直分别取3个样。恒口站因垂直深40厘米为褐沙土。所以在10、20、40厘米各层面水平取3个样。每站点共取样9个，分别加滤纸、顶盖、底盖备用。此次共取样45次（含石泉站第一次样土）。
4.2实验室操作
土壤样品带回实验室后，取其顶盖，用水浸泡环刀原装土样。（注：浸泡水淹至环刀2/3处）浸泡时间41h；直至观察到了环刀原装土样顶表面浸透，呈湿润状态时；然后将浸泡饱和的环刀原装土样移去底盖，将环刀周围水分擦拭干净，盖上顶盖，称重；称重前调平校准了天平。再将已浸透饱和的原装土样放在沙箱中退水，退水时间为96小时，期间分时段称重。直至称重测量到环刀土样含水量相邻之间重量差在0.5g以下，基本稳定为止。
5.实验成果合理性检查分析
5.1《规程》《规范》检验成果
根据土壤的物理性质，颗粒越细，其表面积越大，垒结后形成的空隙也就越小，对水的吸持能力就越大，田间持水量相对较高，也就是砂土、壤土、粘土田间持水量依次增大。一般情况下，砂土田间持水量为14～20%，壤土为20～28%，粘土为25%以上。同一地域土壤质地相同者，田间持水量不应有明显偏差。依据以上定律，我局本次监测的石泉、马池、长枪铺、恒口四站均为黏土。通过实验、计算的田间持水量过程符合《规程》，实验测定数据基本在《规程》及《规范》要求的数据范围内。
5.2利用现有常规监测资料校正成果
土壤田间持水量是衡量土壤墒情和旱情的重要指标，科学的田间持水量数据对于及时准确的掌握区域内的土壤墒情状况，为各级抗旱指挥部预测、预报土壤墒情和旱情趋势的第一手资料，为防灾减灾提供技术依据，因此为了验证本次实验数值的准确性、可靠性，现选取2013年石泉、马池、长枪铺、恒口四站实测的土壤含水量，分别用2012年批复使用的田间持水量与本次实验的田间持水量成果进行比较计算。对比后，得出表。（分析表见2013年实测成果进行比较）用2012年参数计算的部分墒情监测点土壤湿度出现大于100%情况。究其原因是2013年使用的田间持水量缺少土层10厘米层的田间持水量，参数偏小。从对照表中便可清晰的看出，（石泉站57.6～98.0%；马池站66.8～98.8%；长枪铺64.4～98.4%；恒口站62.6～95.6%）数值表明，利用本次土壤田间持水量实验成果作为四站计算土壤湿度参数，更具合理性，作为今后常规墒情监测的参数指标，技术依据更为可靠准确，也符合四个站点的实际情况。
5.3利用特殊天气状况判别成果
为了进一步验证本次实验数值的准确性、可靠性，再次在有限的资料中选取2012年6月石泉、马池、长枪铺、恒口四站相对有代表性的干旱月份实测的土壤含水量，分别用上世纪50年代和2012年批复使用的田间持水量与本次实验的田间持水量成果进行比较计算。对比后，上世纪50年代由于不分土层、地域计算出的土壤湿度较小，呈现各站中度旱情。2012年批复使用的缺少10cm土层值，呈现各站无旱情。用本次成果表示部分站无旱，部分站轻度干旱。
从以上可以看出，用本次成果计算各墒情站的土壤湿度为49.5～60.5%，用国际干旱判别标准为轻度干旱。与当年气象部门发布的旱情标准基本吻合，符合当时的实际情况。
结论
本次通过野外采样、室内退水称重测定的数值，完全是按照《规程》、《规范》和水利部培训班视频资料示范操作步骤进行的。实验用的设备、沙箱选用的细沙、原状土壤的采集、沙箱的吸水、土样吸水、土样退水及称重、烘干及称重、计算田间持水量的方法、过程符合《规程》、《规范》要求。本次田间持水量数值测定的结果符合四个站点的实际情况及汉江、月河川道小盆地的地域特性。
参考文献：
[1]土壤墒情监测规范[M]国家水利部.北京：中国水利水电出版社，2007.
[2]陕西省水文局，陕西省水文局墒情站土壤田间持水量测定分析成果报告[R]西安，2012.
[3]陕西省安康水文局，陕西省安康水文水资源局土壤田间持水量测定实验分析报告[R]安康，2015.
论文作者:罗瑛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
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