基層臺站土壤水分測量方法簡述

王建民，馮海霞，王 磊

（1.甘肅省定西市安定區氣象局，甘肅 定西 743000；2.甘肅省通渭縣氣象局，甘肅 通渭 743300；3.甘肅省隴西縣氣象局，甘肅 隴西 748100）

土壤水分是一切作物賴以生存的基本條件，影響土壤的物理性質，制約土壤中養分的溶解、轉移和微生物的活動，是衡量土壤肥力的一個重要指標。因此，研究和了解土壤水分，在理論上和生產上都有重要的意義[1]。根據環境條件，土壤狀態可分為干燥至飽和等多種狀態，土壤含水量的觀測在氣象、農業和生態環境等領域非常重要[2]。目前基層臺站對土壤水分的測定法主要有人工土鉆法測量（烘干法）和安裝自動土壤水分儀兩種。

1 土壤水分及含量的表示方法

有學者認為土壤水分存在于三種形式，分別為重力水、毛細管水和吸濕水[3]。

土壤水分的表示方法有一般有土壤濕度百分率和土壤濕度占田間持水量的百分比等，常用土壤濕度占田間持水量的百分比表示，它能更好的表示土壤水分的有效程度，而田間持水量是農田土壤毛細管所能吸附和保持的最大水量，是作物可以吸收利用的水分上限，測定田間持水量大小，對于分析了解土壤水分的有效程度具有重要實踐意義[4]。

計算公示如下：

一般土壤濕度占田間持水量的百分比＜40%為重旱；40～60%為輕旱，60～90%為正常；90%為過濕，100%為飽和。

2 土壤水分測量方法

2.1 烘干法

烘干法，也叫稱重法或土鉆法。在土壤不解凍或凍結深度未超過10cm時，每旬逢八（即每月8、18、28日）均需進行測定，用土鉆把固定觀測地段取好的土樣置于事先稱重的鋁盒中稱重，一般深度分為0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm，相隔10m重復2次測定，然后一起放入烘箱，在105～110℃溫度下烘烤，烘烤時間為：砂土、砂壤土6～7h、壤土7～8h，粘土10～12h在干燥器中冷卻20 min稱重。

當出現深度達3cm的干土層時，則在每次測定土壤濕度的同時，應進行干土層深度的測定和記載。測定干土層深度應在有代表性的觀測地段，用鐵鏟挖一土壤垂直剖面，用直尺從地面量至干濕土交界處，以厘米為單位記載。

還有在干旱季節里上層土壤出現干土層時，降水后在作物生育狀況觀測地段，應測定降水滲透度，這對了解干旱解除程度和土壤水分的分析研究很有意義，具體測定方法是在降水滲入地下后，及時用鐵鏟挖一土壤垂直剖面，用直尺量取其滲透深度，以厘米為單位記載，如果有2次或2次以上降水時，應按先后次序記載。數據整理好后打開農業氣象測報業務系統（圖1）錄入數據，進行編發Z文件。所以烘干法一直被臺站視為常規農業氣象觀測方法。但烘干法比較費時，不能及時地得出數據結論。

圖1 農業氣象測報業務系統

2.2 gStarDZN2自動土壤水分觀測儀

GStarDZN2自動土壤水分觀測儀是利于頻域反射FDR原理，根據探測器發出的電磁波在不同介電系數物質中的頻率變化，計算出被測物含水量。GStarDZN2自動土壤水分觀測儀已于2007年通過中國氣象局綜合觀測司的儀器考核，命名為DZN2型自動土壤水分觀測儀。臺站一般安裝在10mx10m平整的固定觀測地段，禁止灌溉，保持自然植被狀態。測定深度一般為1m，分為0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60cm、60～70cm、70～80cm、80～90cm、90～100cm，共埋設8層。采集器和專用控制計算機均在值班室內，數據傳輸使用RS485通訊模塊與室內計算機連接，供電使用市電220v和備用電池。采用GPRS/CDMA向省（市）級中心站傳輸資料。目前運用土壤介電特性測量土壤水分，在氣象、農業領域得到廣泛應用[5-6]。