田间持水量测定成果合理性分析

邹文安，吕守贵（.吉林省墒情监测中心，30033，长春；.吉林省水文水资源局通化分局，34000，通化）

田间持水量测定成果合理性分析

邹文安1，吕守贵2
（1.吉林省墒情监测中心，130033，长春；2.吉林省水文水资源局通化分局，134000，通化）

田间持水量是土壤排除重力水后的最大土壤含水量，是对作物有效的最高土壤水含量，也是进行土壤墒情评价的重要依据。由于田间持水量测定方法、测定条件等的不同，导致测定结果也不尽相同，为此对田间持水量测定成果进行合理性分析非常必要。从测定方法、测定条件、土壤质地、退水过程、墒情评价等方面，阐述了墒情站点的田间持水量测定成果合理性分析过程，为土壤田间持水量测定、成果分析验证、墒情评价、旱情分析等提供借鉴和参考。

墒情站点；田间持水量；测定成果；分析

田间持水量是指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸发，经过一定时间，排除重力水后，土壤剖面所能维持较稳定的土壤水含量。田间持水量是土壤水分常数之一，是各墒情站点必测的本底数据，是计算土壤相对湿度（土壤重量含水量与田间持水量的比值，下同）的重要依据，是开展墒情评价、旱情分析不可缺少的基础信息。

一、测定方法

田间持水量测定方法较多，常见的有环刀法、围框淹灌法和天然降水法等。

环刀法是利用环刀在测定地块上采集原状土样带回室内，放置在装有水的平底容器中，使土样含水量达到饱和，置于风干土或石英砂上，排出重力水后，利用人工取土烘干法测定的土壤重量含水量即为田间持水量。该法属实验室法测定，操作简单，成本低。不足之处主要是测定环境与实际不符。该法适用于多站点田间持水量的批量集中测定。

围框淹灌法即小区灌水法，在代表性地块内建立测定区，通过设置不透水围框、人工灌水、地膜覆盖等一系列人工干预技术手段，使围框内土壤含水量达到饱和，自然排出重力水后，测取土壤最大毛管悬着水量，此时的土壤重量含水量即为土壤田间持水量。该法在田间测定，测定结果可靠。不足之处主要是测定周期长、成本高。该法适用于墒情站田间持水量的精准测定。

天然降水法即饱和雨后测定法，当大气降水使测定地块土壤水分含量达到饱和时，连续监测土壤水分衰退过程，排除多余重力水后的土壤重量含水量即为田间持水量。该法在田间测定，测定结果可靠。不足之处主要是该法测定周期长、降雨条件高（量级大、历时长）。该法适用于墒情站田间持水量的校对或精准测定。

二、测定条件

野外进行田间持水量测定时，应满足以下条件：①测定地块土壤质地、农作物种类及种植结构、地形地貌应具有代表性，宜选取旱象较敏感、日常墒情采集点处测定；②测定地块地下水埋深不宜过高，雨水浸润线应高于地下水水位0.5m以上；③测定区为原状性土壤，土质均匀；④测定区土壤含水量需达到饱和，土壤表面应覆盖塑料布和草垫子等，防止土壤水分蒸散发；⑤需测定土壤退水过程，从饱和含水量开始，直至田间持水量出现；⑥土壤含水量应采用人工烘干法测定，土样采集孔不得重复使用。

三、合理性分析

1.土壤质地

田间持水量的大小与土壤质地有关。土壤颗粒越细，其表面积越大，垒结起来之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。尽管不同土壤质地对应田间持水量有所不同，但田间持水量量级分布与土壤质地仍有一定规律可遵循。通常情况下，砂土、壤土、黏土对应的田间持水量依次增大，见表1。

利用土壤质地进行田间持水量测定成果合理性分析时，土壤质地划分十分关键。首先应判断测定地块土壤质地属性，根据土壤质地属性来分析测定成果是否合理，即砂土田间持水量应为5％～12％，壤土田间持水量应为14％～28％，黏土则应大于25％。当土壤质地划分不合理时，会导致测定成果系统偏差，此时应调整土壤质地的分组。如砂壤土应划为壤土，田间持水量为14％～20％，如果将砂壤土划分为砂土，会出现测定成果系统偏大。其次，对于同一种土壤质地来讲，当砂粒所占比例越大，对应田间持水量较小；反之，田间持水量则较大。对于砂土来讲，粗砂土（砂粒含量大于90％）田间持水量应为5％～8％，细砂土、面砂土（砂粒含量为80％～90％）为8％～12％。

此外，田间持水量测定结果与土壤质地垂向分布有一定的关系。当测定点垂向土壤为均匀质地时，各土层的田间持水量测定结果应接近；如果不均匀，各土层的田间持水量会有不同，应计算垂向平均田间持水量作为测定结果。

2.退水过程

土壤水储存和运移在包气带土壤中。在土壤的耕作层，土壤水的补给主要是降水和灌溉水，毛细管上升水在地下水埋深大时所占比重极小，一般不予考虑。田间土壤水的运动，一般视为一维运动，即向下入渗或向上蒸散发。当土壤达到田间持水量后，蒸散发是土壤水消退的主要途径。当表层土壤含水量超过田间持水量后，便形成了重力水迅速向下运移补给深层土壤水或形成地下水，同时表层土壤水的蒸散发随时发生，形成土壤水的退水过程。

在野外进行田间持水量测定时，需在测定区四周设置铁皮围框、覆盖塑料薄膜和草垫子，防止土壤水横向运移和向上蒸散发，土壤水的运动仅是重力水向下运移，运移稳定时（排除重力水）即为该土壤的田间持水量。由于土壤颗粒组成（土壤质地）的不同，土壤结构也会有较大差距，对土壤水运移也有一定影响。砂土的颗粒粗，中小孔隙多，透水性能强，土壤水运移速度快，退水迅速，达到稳定时间也快（田间持水量出现时间）。黏土的颗粒小，土壤孔隙细密，吸水、保水性能就越强，土壤水运移速度慢，退水缓慢，达到稳定时间也慢。壤土的退水速度、达到稳定时间介于砂土和黏土之间。

通常情况下，土壤水达到稳定时即田间持水量出现时间是在土壤水快速消退后会出现一个短暂的稳定阶段（相邻测次土壤含水量较为接近），稳定阶段会持续数小时或1～2天，随后又会出现土壤水缓慢消退阶段。从饱和土壤含水量退水起算，砂土田间持水量出现时间不超过1天，土壤水稳定（土壤水分处于田间持水量阶段）持续时长约几个小时；壤土为1～2天，稳定持续时长不超过24小时；黏土为2～3天，稳定持续时长1～2天。

为了准确掌握土壤水消退过程，宜对测定点的土壤含水量进行连续监测，并点绘土壤水退水过程线，以便合理分析确定田间持水量出现时间。当土壤水分处于饱和或高含量时，土壤退水速度快，应加密测次。后期退水速度慢，可适当减少测次。从饱和土壤含水量退水起算，第1日，砂土2～3小时监测一次，壤土3～6小时监测一次，黏土6小时监测一次；第2日，每6小时监测一次；第3日及以后，每日不少于一次，连续监测5～7天。

表1　不同质地土壤水分常数参考值

3.墒情评价

墒情评价是检验田间持水量合理性的有效手段。方法是：利用测定的田间持水量成果对历史旱情、实时旱情进行评价，研判评价结果是否符合实际。也就是通过分析土壤相对湿度（土壤重量含水量与田间持水量的比值）与实际旱情（分为轻旱、中旱、重旱、特旱）是否一致来验证其合理性。当测定的田间持水量合理时，轻旱对应的土壤相对湿度为50％～60％，中旱对应的土壤相对湿度为40％～50％，重旱对应的土壤相对湿度为30％～40％，特旱对应的土壤相对湿度小于30％。土壤相对湿度与旱情等级对应关系见表2。

表2　土壤相对湿度与旱情等级关系表

为了确保旱情等级评判结果科学合理，当某地出现旱情时，需要到现场进行旱情调查，实地查勘作物生长情况、土壤水分状况、表层干土厚等，现场评判旱情等级，与墒情评价结果进行比较，进而验证田间持水量的合理性。同时，该站的降水距平、连续无雨日数也可以作为旱情等级评判指标，连同主要作物水分状况、主要作物生长情况和干土厚等因素综合分析确定旱情等级。如果该站多数测次墒情评价合理（土壤相对湿度与旱情等级吻合），说明田间持水量测定成果合理；如果该站多数测次不合理或长期不合理，且存在系统偏大或偏小现象，说明田间持水量测定成果不合理，需重新测定。

需要注意的是，某墒情站监测地块种植的农作物是变化的，不同农作物的旱情等级与土壤相对湿度对应关系（抗旱能力）是不一致的，谷子、甘薯、花生等抗旱能力强，小麦、油菜、旱作水稻、马铃薯等抗旱能力弱。此外，同一种农作物不同生长期的同一旱情等级与土壤相对湿度对应关系也是变化的。玉米在播种出苗期、孕穗期（抽雄期）土壤水分含量要求高，抗旱能力弱，同一土壤相对湿度对应墒情等级高；在苗期、灌浆期（成熟期）土壤水分含量要求低，抗旱能力稍强，同一土壤相对湿度对应墒情等级低（见表3）。

为此，利用墒情评价检验田间持水量合理性时，除考虑监测地块土壤质地外，还需考虑监测地块种植的农作物及生长期，兼顾其他旱情评判指标评价结果，因地制宜，综合检验旱情等级与土壤相对湿度对应关系，防止用单一要素片面地分析验证。

表3　玉米各生育期墒情评价指标表

四、讨论及结论

①田间持水量长期以来被认为是土壤所能稳定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持悬着水的最大量，是对作物有效的最高土壤含水量，常作为计算灌水定额和墒情评价的指标。但它是一个理想化的概念，严格说不是一个固定不变的土壤水分常数。虽然在田间、实验室可以测定，且随着测定方法、测定条件的不同，以及土壤结构、地下水埋深和土壤中有机物的变化，会有一定的出入。为此，在测定田间持水量时，宜选用多种方法、不同季节定期复测，严格按照测定条件进行对比分析确定。

②田间持水量测定成果合理性需要进行墒情评价来检验，根据工作实际科学合理选用墒情评价技术标准十分关键。《旱情等级标准》（SL 424—2008）是以土壤为评价对象，以土壤相对湿度为评价依据的技术标准，适合尚未播种地块或白地的土壤墒情评价。《土壤墒情评价指标》（SL 568—2012）是以17种农作物、不同生育期为评价对象，以土壤相对湿度为评价依据的技术标准，适合具体农作物的墒情评价。由于两个技术标准墒情评价对象不一致，评价结果也有出入，个别墒情评价相差一个等级，但评价结果总体趋势是一致的。应用时，应考虑监测地块的实时农情，有选择地使用墒情评价技术标准。

田间持水量合理性检验离不开生产实践，应结合墒情评价、旱情调查和其他旱情评判指标评价结果进行综合分析验证。■

［1］邹文安，等.土壤水分常数的测定［J］.水文，2015（4）.

［2］陈晓燕，等.全国土壤田间持水量分布探讨［J］.水利水电技术，2004（9）.

责任编辑韦凤年

Rationality analysis of measurement results of on-farm water-holding capacity//

Zou Wenan，Lyu Shougui

On-farm water holding capacity is the maximum soil moisture content excluding gravity water and also the basis for evaluating moisture condition of soil as it is most effective for crops.However，the results vary due to the differences between methods of measuring on-farm water holding capacity and conditions.Therefore，evaluation on measurement results is crucial for understanding its rationality.An introduction is made on the process of evaluating results from soil moisture condition stations in terms of methodology，condition，soil texture，returned water and moisture condition evaluation.The analysis is valuable for measuring on-farm water holding capacity，verification of result analysis，moisture condition assessment and drought condition analysis.

moisture condition station；on-farm water-holding capacity；measurement result；analysis

S152.7

B

1000-1123（2016）11-0055-03

2016－04－19

邹文安，副主任，教授级高级工程师，主要从事墒情监测、墒情评价研究。