自动墒情监测站如何测定田间持水量

是土壤墒情分析和旱情评田间持水量估的重要指标，从旱情评估的国家标准到水利行业标准，就土壤相对湿度而言都是重要的旱情指标，田间持水量的测定就此成为墒情监测工作中必不可少且必须完成的一项重要工作。随着科技的发展，墒情监测自动化的实现，使得自动墒情站的数量大幅度增加，对应的田间持水量的测定工作量也将随之增加。

田间持水量的测定方法一般分为野外测定法和室内实验测定法，野外测定法包括天然降水法、围框淹灌法等,室内实验测定法包括砂箱法、威尔科克斯法、压力模法等。

围框淹灌法

目前，被广泛认可的田间持水量测定方法是围框淹灌法，但该方法费时、费力、成本高，并且田间持水量的确定比较困难。因此，为了避免上述问题导致田间持水量的不准确性，围框淹灌仪器法应运而生，消除了人为因素的影响，使测定结果更客观、更接近于实际。而且该方法省时、省力、成本低、操作简单，本文主要介绍如何通过土壤自动墒情监测设备来测定田间持水量。

围框淹灌仪器法

 1.测量原理

预先挑选好安装时间长、运行稳定的土壤墒情监测设备,通过围框或打土垅灌水使适当深度的土壤达到饱和 ,然后将土壤表面覆盖，避免地表蒸发,土壤开始内排水，进入土壤水再分布过程 ,当土壤中的重力水“完全”排除后 ,水分达到基本平衡 ,在这一过程中，通过采集的墒情数据，运用曲率法确定土壤的质量含水量 ,此时的含水率即为田间持水量。

 2.主要仪器设备

卷尺、3*3米塑料薄膜、电脑1台、铁锹2把、灌水设备1套；

3.依据标准

NY/T 3678-2020 土壤田间持水量的测定 围框淹灌仪器法；

4.测量选址

实验地块的选择遵循以下要求：

• 实验地块应选择能够代表当地典型土壤质地、典型农作物耕种条件，且达到一定种植规模的大田，避开坡地岗地；

• 由于淹灌过程需要充足用水，建议在汲水方便地区进行实验；

• 土壤做围框实验都必须给予足够入渗时长，且均匀入渗，不得将水量一次性灌入实验区，围框内的实验土体不得翻动、踩压，需保持原状；

• 自动墒情监测站需要稳定运行一年以上，并且管式传感器需要经过一个冻融期。

仪器法测田持筑埂示意图

5.围堰筑梗

以土壤墒情自动监测设备管式传感器探头的位置为中心，四周筑起一道正方形（2 m *2 m）土埂(埂外取土)，埂高约30cm，底宽约30cm。在中央埋设传感器的位置放入正方形木框，木框入土深度约20cm，放入木框时注意不要损坏数据传输线。框内面积1，为测试区。若无木框，可再筑一内埂替代，埂内面积仍为1。木框或内埂外的部分为保护区，防止测试区内的水外流。

围框仪器法实验现场

将灌水后的筑埂进行覆盖

6.灌水覆盖

灌水量根据经验值估算，砂土灌水1.4m³，壤土和黏土灌水1.8m³。灌水前在地面铺放一薄层干草、秸秆或其他垫料，避免灌水冲击土壤，破坏表层土壤结构.灌水时先灌保护区，迅速建立5cm厚的水层，然后向测试区灌水，同样建立5cm厚的水层，直到用完设定的全部水量。

灌完水后，在测试区和保护区再覆盖一层干草或秸秆，上覆塑料薄膜（膜上再盖草最好），防土壤水分蒸发和雨水渗入。

7.测量数据

灌水前后保持墒情监测设备正常运行，每一小时采集一次管式土壤温湿度传感器的土壤体积含水量。

四层土壤体积含水量曲线图

8.田间持水量计算

相较于其他计算方法，曲率法具有误差小、平衡点容易判断等优点，所有采用曲率法进行计算，从灌水前一天开始，作以时间t为自变量，土壤含水量V为因变量的土壤含水量随时间变化曲线。对该土壤含水量曲线进行二次求导，得到该土壤含水量变化曲线的曲率图。

当选择曲率变化趋于水平的拐点时刻，找到对应含水量值，即为田间持水量。

田间持水量计算曲率

 9.注意事项

• 墒情监测设备尽量安装时间长，土壤扰动少，确保设备的正常运行。

• 冬季土壤封冻时不宜进行测量工作。

• 灌水量确保1米深的土层达到过饱和状态。

• 仪器法测量田间持水量的基础是保证墒情监测设备精度高，可靠性强；需要进行至少一次的管式传感器标定实验。

10.土壤小知识

田间持水量：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，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量。

另：我司提供对外土壤标定、田持实验等服务，如有需要，欢迎致电。