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田间持水量

作者:汇感农业百科  阅读:次  类别:土壤卷

    田间条件下重力水排除后土壤保持的最大水量。以土壤质量(或容积)含水量表示。应用田间持水量的数据可以计算规定面积某一土层(如一公顷的耕层)内的最大储水量,计算灌水定额或排水定额。

    类型 按照是否受地下水的影响,可分为两类。①低地下水位条件下的悬着毛管水最多时的含水量。土壤学研究中的“田间持水量”,严格来说是指这一种。土壤全剖面或其上段远离地下水面时,毛管水与地下水无直接的水压上的联系,称为悬着毛管水,其数量只决定于土壤质地、结构和土层垒结以及耕作管理等造成的孔隙状况,而没有从地下水面上升来的水分补结,因而对每一个土壤剖面及其各土层来说,田间持水量基本是一个定值。它是土壤学研究中一个十分重要的土壤水分常数,是土壤有效水的上限。②高地下水位条件下的支持毛管水量,在土壤学研究中称“毛管持水量”,它是指土壤全剖面或其下段,从地下水面上升来的支持毛管水到达的范围内的含水量。毛管持水量除了受孔隙状况的影响外,主要与离地下水面的距离有关,贴近地下水面处水分近乎饱和,而往上逐渐减少,因而是一个变值,随着地下水位的升降,各土层的毛管持水量也随之增减。不过,在水利设计和农田灌排管理中,往往不区分这两种持水量的情况,统称为“最大田间持水量”,有人也称为“田间持水量”。

    影响因素 田间持水量决定于土壤孔隙状况,而后者则是土壤质地、结构和上下土层垒结等因素的综合反映,在耕层则受人为耕作管理的影响大。对于地下水位高的土壤来说,则与地下水位升降的关系很大。①质地。砂土中多为不能持水的大孔隙(非毛管孔隙),田间持水量小,壤土和粘土中持水的毛管孔隙多,田间持水量大。②结构。耕层具有良好团粒结构时,土壤疏松多孔,有大量不同大小的毛管孔隙,田间持水量大。团粒结构发达的壤土和粘土,其田间持水量要比“无结构”(指缺少团粒结构)的紧实土壤增加1/4至1/3以上。③土层垒结。土壤剖面中存在粘土夹层或砂土夹层,均可增加田间持水量。紧实的粘土夹层阻止水分下渗,使其上的砂土层中不仅有大量悬着毛管水,而且还可能滞留着一部分重力水,使持水量偏大。在疏松的砂土夹层存在时,其孔隙大而毛管凹液面较平,使其上的粘土层或壤土层中的悬着水量增大,即增加了其上土层的田间持水量(图1)。不过,粘土或砂土夹层的存在虽然增加了持水量,但妨碍了上下土层的毛管水移动,对植物供水不一定有利。④合理的耕作、施肥等管理措施,一般能改善耕层土壤结构性,增加大小孔隙的数量,增加田间持水量。但是,过度频繁耕作则会破坏土壤团粒结构,使土壤变紧,或是大型机具耕作而造成土壤压实,均减少田间持水量。总的说来,肥沃的疏松多孔的土壤,其田间持水量大,保持的毛管水量大,而且易为植物根系吸收;瘦瘠紧实土壤的田间持水量小,而且其中可供植物利用的有效水量更少。

    

图1 非均质剖面的田间持水量

    应用 田间持水量是一个应用很广的土壤水分常数,它是土壤水分状况和土壤水分运动的一个重要转折点。每一种土壤的田间持水量按含水量计是一个定值,此时的土壤水吸力也是一个定值,从砂质土的10千帕,增至粘质土的30千帕,但微结构发达的粘质红壤在田间持水量时的吸力较小,而接近于砂质土的。

    应用田间持水量值,可以:①评价土壤持水供水性。田间持水量是土壤有效水的上限。在它与有效水的下限(萎蔫含水量)之间,构成一个植物根系可吸收的土壤有效水范围。田间持水量值愈大及有效水范围愈大,则土壤持水能力愈强、供水性愈好、耐旱性愈强。②评价土壤孔隙性。田间持水量是划分毛管孔和非毛管孔的界线。土壤含水量低于田间持水量的,水分占据的是毛管孔,它们也叫持水孔隙;而在田间持水量时未被水分占据的孔隙是非毛管孔,为通气透水孔道,也称通气孔隙。这两种孔隙的数量及其比例,是土壤持水能力和通气能力的指标。③根据土壤持水量剖面,尤其是其上段,可进行合理灌溉排水,即以灌(或排)至计划土层(耕层、主要根系活动层)的持水量曲线为止(图2)。

    

图2 不同地下水位条件下的土壤持水量剖面

FC-田间持水量;CC-毛管持水量;SC-饱和含水量

    测定 以田间原位原状条件下的小区淹灌法为标准方法,其余方法所得结果应与之比较,以确定适用与否。①小区淹灌法。选择代表性地段,削去地面上的植株,用木框、铁框或土堤围成规定面积的小区,灌上水,造成一定厚度的湿土层(可事先计算好灌水量,或利用测定“土壤透水性”后的淹灌小区),用草或薄膜覆盖土表以隔绝雨水及防止蒸发,经过一定时间(砂质土约为0.5~1昼夜,壤质土和粘质土为1.5~3昼夜)后,待重力水下渗而悬着水为最大量(具体来说,可经若干小时测量一次,至含水量达稳定值为止)时,分层测定所得土壤含水量(每一层为多点测定的平均值),即为各层的田间持水量。为了测定深层土壤的田间持水量,可挖深剖面,挖去上层土壤至规定深度处,用此法测之。②多年定位观察法。由多年监测资料,确定心、底土(表土不宜用此法)中由湿变干时长时间(连续几个月以上)保持的第一个稳定含水量即是田间持水量(此后过一段时间,土壤含水量继续降低而达到的第二个稳定含水量,则是毛管联系断裂含水量)。③土柱法。取1~2米长的原状土柱,或在1至几米长的中空的方柱或圆柱中按田间土壤的质地层次的容重充填土样。自上端灌水,待重力水下渗后,分层测定土壤含水量,即得各层的田间持水量值。也可用环刀(或容重圈)分层采原状土,再用胶布将其连接成土柱,按上法灌水,待重力水下渗后拆开,测各层含水量即得。④土壤吸力(或水势)测定法。根据已定的不同质地、结构的土壤在田间持水量时的土壤水吸力或水势,测定该吸力(水势)下的含水量即得。用张力计、中子水分仪、真空毛管计和吸力板等装置测定。以往曾用离心机法,测定相当于1000倍地心引力的离心力作用后的剩余含水量,叫做“持水当量”,以代替田间持水量。⑤容重剖面法。根据大量平行测定结果,均质土壤各层(除耕层外)的田间持水量与土壤容重成反比,各土层的两者的乘积为一个定值,故在测定耕层下亚表土的田间持水量及容重后,即可由以下各土层的实测容重值,估算其田间持水量。

【参考书目】:

    刘孝义:《土壤物理及土壤改良研究法》,上海科技出版社,上海,1982。

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