土壤水分对农业生产的影响讨论

土壤水分对农业生产的影响讨论

土壤水分是影响农业生产的重要因子之一，掌握土壤水分资料对农业生产实践有重要意义。土壤中水分的变化不仅与水分消耗有关，而且也与水分收入诸如降水、融雪和地下水流以及其它因素有关。在作物地，还与地面特性、作物种类及其发育期、作物地上部和根系状况有关。因此，土壤水分在时间和空间上的变化是很大的。

为了确切地取得土壤水分的可靠数据，近年来研究出不少测定和计算方法，本文不讨论这些具体测定和计算方法，主要目的是讨论有关土壤水分测定中几个共同性问题。

1 试验资料

本文所用数据取自北京农业大学曲周实验站土壤水分试验场，该地属半湿润季风气候区，对黄淮海平原有一定的代表性，测定地段为裸地和冬小麦地，土壤水分用土壤水分仪测定一次，取4次重复，每10cm为一土层，测至1.5m或2.om深度。土壤为盐化潮土，地下水埋深3.5~4.om,测定时间为1981年~1987年。

2 讨论和分析

浏定深度根据河北曲周1982年（属典型年份）裸地各季土壤水分垂直变化资料分析〔功，按土壤垂直剖面的水分变化状况，作出了土壤水分垂直分层，所划分的三个层次为

土壤水分极活跃层，土壤水分活跃层和土壤水分稳定层。各层的特点见表1.另据1986~1987年冬小麦地（施氮肥15kg/亩）于麦收后选100x100cm2五行麦茬地挖土壤剖面，修平剖面后，用水冲去土粒露出根系，统计smm长的根数，其根量随剖面深度的分布“幻如表2所示。

分析表1,2,3中的数据，可以看出：在上述条件下，为了掌握土壤水分不同时间的垂直变化特点，通常在裸地测定深度达lm即可，因为在lm深以下的土层中，土壤水分垂直分布的季节变化和各季水分的垂直梯度均不大。在作物地，从冬小麦根系随深度的分布和不同作物利用水分的有效土层来看，测至lm深度也够了。在一些作物的生育初期和浅根作物的一些生育期，利用水分的有效土层较浅，一般在sm 左右，这主要是由于根系分布状况所决定的。在冬小麦生育后期，0~50cm土层的根系数量占。~100”m土层根般的90%以上，因此侧定深度不能浅于50cm.0~20cm土层内冬小麦根量占。~100cm土层的2邝左右，且该土层土壤水分变化激烈，故。~20cm土层是土壤水分测定的重要土层。

2.2N.J定层次按A.A.罗杰的说法，测定层次的确定要考虑土壤发生层，即一个测定层次不要包括两个上壤发生层，也就是在同一土壤发生层内考虑选取测定层次，因为在不同土壤发生层内土壤水分的差异可能较大，如此才能清晰地看出土壤水分的垂直变化川。通常，在土壤水分垂直梯度大的

土层内，测定层次密些，否则反之。具体来说，在曲周条件下，？0~50cm土层内土壤水分垂直梯度大，尤以春、秋季为甚，上下土层的水分梯度值可高达14写（占干土重的纬），即上层干下层湿，夏季梯度小，只3%~4%,冬季在二者之间，冬小麦90%以上的根系集中在此层。？50~10ocm土层内，春、秋季土壤水分垂直梯度为10写~12%,夏季2%~3%,冬季在二者之间，此层的冬小麦根量不到10%.?10.~15ocm土层内，春、夏、秋、冬四季土壤水分垂直梯度为2%~3%,相差不大，冬小麦根系很少。

考虑到上述情况，在0~50cm土层内，一般以10cm为一测定层次，表层可以scm为一测定层次。50~100cm土层内，一般也以10cm为一测定层次，在技术和人力不足条件下，也可以20cm为一测定层次。10ocm以下的土层内，可以采用20cm或更大的测定层次。

由浅至深多层取土样以计算一定厚度土层的水分储量，工作是很繁重的。为了解决这个问题，国外学者如（P.H.O:e 住HoK）等曾做过研究〔61.本文作者在分析长壤水分垂直变化时发现，一定厚度土层水分储量（Wa）与个别层次水分储量（WL）之间有良好的相关关系（表4）。这种个别土壤层次称之为有代表性上层或典型土层。相关方程式的一般形式为Wa二a十bWL,式中Wa为某一厚度上层水分储量，WL 为个别上层（典型土层）的水分储量，a,b为常数。根据曲周

1981~1983年土壤水分实测资料得到不同季节土壤水分储量的上述关系式，利用上述各式计算了一定厚度上层的水分储量，并与实测值作了比较〔8].结果表明：在试验条件下，一。~Zoem、20~3oem为。~15oem土层的典型土层，40~soem为0~looem土层的典塑土层，50~60cm为。~150em土层的典型土层。用这种方法测定一定厚度土层水分储量的相对误差平均为3.5%,最大误差

利用上述方法虽简化测定工作，但只能根据某一特定典型土层计算某一厚度土层的土坡水分，为了进一步研究这个问题，从实测资料中发现：?某一厚度土层（如

20~30cm,40~50cm等）的土壤水分储量与表层（如。~scm,o 勺10cm等）的水分储量间有近于直线关系。？土壤水分随深度变化呈曲线关系，但随表层土壤水分的减少，土壤水分随深度变化近于直线关系。由以上特点，提出根据表层土坡水分数据估算任一深度：匕壤水分的方程式，其一般形式为：根据实测资料解上述方程式找出A,B,Sc值，即可利用所得回归方程式估算任一深度的水分储量。我们利用曲周资料得出了各季的方程式，并估算任一深度土层的水分储量，其相对误差平均为3%~4%,最大误差为10写左右“7〕。

这种方法简单易行，用它可以获得广泛的土壤水分资料，由于降水后不久的土壤水分变化特点与本文所述情况略有差别，在此情况下估算的精度可能低些。另外，在作物地，

土壤表层与深层水分储量也有上述类似的关系，故对作物地亦可利用此法。

2.3测定的重复次数由于土壤水分状况在一地区水平方向上的变化，要取得农田有代表性的平均土壤水分资料，一方面要看土壤水分在水平方向上分布的差异，另一方面，取决于测定土壤水分的重复次数。土壤水分水平方向上的差异愈大，则需采取的重复次数愈多。为了保证一定的测定精度，国内外一些学者普遍注意研究这个向题，O.T.Denmead和R.H.Shaw（1962）「8〕，C.只。C、。p,旧。a（1972）『。]和（B.班。XOM二二p.）（1976）t,”〕先后有所研究。

目前我国气象站和科研工作中，一般采用四次重复，为了进一步探讨这个问题，取得不同重复下测定误差的定量概念。特根据羊计算了不同重复次数下测定的绝对误差和相对误差，一由以上分析可知：上样湿重20~409时，土壤水分在5~40%范围内，测定方法的绝对误差为0.5~2.0写（占干土重%），相对误差为2~20%;从土样湿重来看，如409,除加大工作量外，测定的精度提高不多。故取上样以20~409为好。如果称重误差减低，还可以提高测定精度。

对于从土钻中取土的位置，国内外曾有研究，刃。

0'.Kopna、eocK.让等（1972）「‘幻指出：一般取土钻钻头的内容积在20ocm3以上，95%情况下从钻头下部位置取土样比从钻头上部取土样的土壤含水量要高2~3%.这是由于下钻