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土壤水层厚度的大致范围与变化估算

已有 11329 次阅读 2019-3-6 13:38 |个人分类:回应质疑|系统分类:科研笔记| 土壤墒情, 土壤水层厚度, 大致范围, 变化估算

土壤水层厚度的大致范围与变化估算

墒，指土壤适宜植物生长发育的湿度。土壤墒情就是土壤湿度的情况。土壤湿度就是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量=水分重／烘干土重×100%。也可以用土壤含水量相当于田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。本文对土壤含水量常用的表示方法和相互关系做如下描述：

1、质量含水量：土壤中所含水质量与烘干土质量的比值。

土壤质量含水量（%）=土壤水重量／烘干土重×100

用数学公式表示为： θ_m=(W₁－W₂)／W₂×100 ⑴

式中：θ_m——质量含水量（自然含水率或绝对含水量）（%）；

W₁——湿土质量；

W₂——烘干土质量。

2、容积含水量：单位土壤总容积中水分所占的容积分数。

土壤容积含水量（%）= 土壤水容积／土壤总容积×100

其数学表达式为：θ_v = V_w／V_s×100 ⑵

式中：θ_v——土壤实际含水量的体积百分率，（%）；

V_s——土壤总体积，cm³或者m³；

V_w——水所占的体积，cm³或者m³。

土壤含水量的质量含水量与容积含水量之间的换算关系如下：

θ_v =θ_m×ρ ⑶

式中：ρ——土壤容重，g／cm³或者t／m³。

多数土壤密度（容重）介于1~1.8 g／cm³ (或者t／m³) ，沙质土密度多介于1.4~1.7 g／cm³(或者t／m³)，壤质土在前两者之间。以下土壤容重ρ暂时按中间数1.5 g／cm³(或者t／m³)估算。

3、土壤水层厚度：指一定面积一定土层厚度的土壤中所含土壤水量相当于相同面积下水层的厚度，多用mm 表示。

T_w = T_s×θ_v = T_s×θ_m×ρ ⑷

式中：T_w——水层厚度，mm；

T_s——土层厚度，mm。

采用土壤水层厚度的方便之处在于它可直接用于与大气降水量、土壤蒸发、蒸散量进行比较和计算。

4、土壤墒情的分类与土壤水层厚度的估算

在农业生中，及时掌握土壤墒情很重要。利用感官检验土壤墒情，具有简便、快速等特点。

饱墒：含水量18.5%~20%，土色深暗发黑，用手捏之成团，抛之不散，可搓成条，手上有明显的水迹。饱墒为适耕上限，土壤有效含水量最大。按以上公式⑷，当T_s＝1m＝1000mm，θ_m＝18.5%~20%，ρ＝1.5 t／m³时，土壤水层厚度T_w＝277.5~300mm。

适墒：含水量15.5%~18.5%，土色深暗发暗，手捏成团，抛之破碎，手上留有湿印。适墒是播种耕作适宜的墒情，有效含水量较高。按以上公式⑷，当T_s＝1m＝1000mm，θ_m＝15.5%~18.5%，ρ＝1.5 t／m³时，土壤水层厚度T_w＝232.5~277.5mm。

黄墒：色较褐色墒浅，一般发黄，手捏也能成团，落地散碎，捏后手上微有湿印，有凉爽感。黄墒时一般土壤含水量12%~15%。黄墒虽能耕作播种小麦，但土壤水分不足，必须及时搞好保墒工作。按以上公式⑷，当T_s＝1000mm，θ_m＝12%~15%，ρ＝1.5 t／m³时，土壤水层厚度T_w＝180~225mm。

干土：含水量在8%以下，土色灰白，土块硬结，细土松散。干土无作物可吸收的水分，不适宜耕作和播种。按以上公式⑷，当T_s＝1000mm，θ_m≤8%，ρ＝1.5 t／m³时，土壤水层厚度T_w≤120mm。

由以上估算可知，土层厚度1米时，耕作土壤水层厚度一般变化范围大约是100~300mm；沙漠地区，土壤得不得天然降水的补充，这种土壤不适合作物生长，其土壤水层厚度很低，可能接近于零；空气过少、水分过多的土壤，也不适合小麦等作物生长（水稻除外），这种土壤的水层厚度大于300mm。

向西北超深盆地跨流域调水沙漠变成绿洲以后，绿洲下垫面的土壤水层厚度与当年降水量等影响因子的关系极其紧密，当年降水量大，土壤水层厚度就大；当年降水量小，土壤水层厚度就小。向西北超深盆地跨流域调水以后，受水区平均的土壤水层厚度有望增加。当年12月31日平均的土壤水层厚度对下一年作物生长有重要影响，假定年际间土壤水层厚度的变化幅度为50mm，那它就是准噶尔盆地1月平均空中水汽含量的10倍（1月空中水汽含量约5 mm），就能保证作物生长1个月内每天多蒸发（蒸腾）50÷30=1.67mm。所以，站在跨流域调水影响土壤水层厚度的角度，引水入新疆引起的效果能够跨过当年。