年际、季节性或植物生长期内土壤剖面中的水分储量及其按土层分布的动态变化。通常由田间定位监测或测定的土壤含水量资料得到(图1)。监测和研究土壤水分状况,是灌排系统设计、农田土壤管理、作物种植制度安排的重要依据。也是土壤和水资源开发、保护的基础资料,在土壤发生分类研究以及生物地球化学循环研究等方面
年际、季节性或植物生长期内土壤剖面中的水分储量及其按土层分布的动态变化。通常由田间定位监测或测定的土壤含水量资料得到(图1)。监测和研究土壤水分状况,是灌排系统设计、农田土壤管理、作物种植制度安排的重要依据。也是土壤和水资源开发、保护的基础资料,在土壤发生分类研究以及生物地球化学循环研究等方面,也需要了解土壤水分状况和土壤水量平衡的资料。
图1 土壤含水量等值线图
是土壤水分状况的各收、支项目数量的综合反映。如在某时段t内,一个土壤剖面内的土壤储水量变化值△W,可由下式测定和计算:
△W=(P+I+U+C)-(R+D+ET)
式中:△W为某一时段内土壤储水量变化,P为降水量,I为灌水量,U为毛管上升水量,C为水汽凝结水量,R为地面径流量,D为排水(包括进入地下水)量,ET为蒸散量。
根据土壤水量平衡多年资料中的主导收支因素及土壤水和物质运移的主要方向来划分,是气候条件、地形部位、地质地层情况、土壤类型和性质以及人们采取的水利和农业措施等的综合反映。
20世纪初,俄国学者维索斯基(Г.Н.Высоцкий)把土壤水分状况分为4种基本类型:淋溶型、周期性淋溶型、非淋溶型及渗出型(水分渗溢出土表)。在50年代,苏联土壤水文学家罗戴(А.А.Роде)划分出5种基本类型:淋溶和周期性淋溶型,非淋溶型,渗出型,永冻型和灌溉型。他还根据气候条件、植被和土壤类型以及土壤改良问题等,进一步细分为16种亚类型,确定和绘制了各种类型和亚类型的特征性指标和模式图。70年代初,苏联学者柯夫达(В.А.Ковда)以土壤形成过程中生物性、机械性以及地球化学的物质增减(见以下函数式),作为划分依据。
S=f(P±B±M±GC)·t
式中:5为土壤,P为土壤母质,B为生物性沉积(+)或消耗(-),M为机械性沉积(+)或侵蚀(-),GC为地球化学沉积(+)或淋洗(-),t为时间。由此,把土壤水分状况分为七种过渡性的亚类型:①侵蚀—淋洗型。丘陵山地的顶部和坡地,机械侵蚀、化学剥蚀和淋溶占优势,土壤形成过程中总的物质平衡是负的。②淋洗—自成型。高原和平原农林区土层深厚,地下水位深(15~20米以下),生物学物质平衡是正的,地球化学平衡是负的,机械性沉积与侵蚀大体平衡,但如利用不合理也可是负的。此类型分布广,气候变化大,其中又分湿润带、半湿润带、半干旱带和干旱带等亚类型。③淋洗—水成型。低地下水位(1~3米)的平原,土壤得到上下两方的水分供应和浸渍,物质上下迁移和淋淀频繁,生物积聚强。此类型也广泛分布于不同气候带,包括草甸土、水稻土以及沼泽土、盐渍土等亚类型。此外,还有④蒸发—水成型(渗出型),⑤蒸发—自成型。⑥浸洗(两栖、水下)型以及⑦冻结型(永冻土地区)等。
根据系统观察的土壤含水量数据,可绘制成各种图式,形象直观,也便于应用。①土壤含水量状况。通常以质量含水量(%)的等值线图表示(如图1),也可以容积含水量(%)等值线表示。②土壤储水量状况。把容积含水量资料按各土层厚度,换算为储水深度(毫米或米为单位)。或者以规定面积内各土层的储水量(米3)表示,可以用方柱块或曲线表示储水量随时间的变化,如图2。③土壤有效水状况。分别测定各土层的土壤水分常数——最大吸湿量(MHC)。萎蔫含水量(W C)、毛管联系断裂含水量(MRCB)及田间持水量(FC),与土壤含水量(或储水量)对б,可把后者换算成土壤水有效性分级资料。绘制的土壤有效水状况的区段图分为:死水区(<M HC),无效水区(MHC-WC),难效水区(WC-MRCB),易效水区(MRCB-FC)以及滞水区(>FC)等(图1)。
根据土壤剖面内水分的动态变化,可以通过合理灌排来调节土壤水分,以满足作物生长的需要。如以干旱地区高原或平原的淋溶—自成型土壤水分状况为例,由于土层深厚而地下水位很深,土壤水分主要来自天然降水和灌溉水,多处在悬着水状态,其保持的最大水量是田间持水量(见田间持水量)。按照水分分布动态,全剖面可分为3个主要层段:①上段的湿度剧变层。这是根系活动的主要土层,也是计划灌溉层。②中段的缓冲层。此层在湿润年可能有水分储存,至干旱年向上层供应水分或由植物根系下伸至此层吸取水分。在进行大定额灌溉或冬季储水灌溉时,此层含水量可达田间持水量,以备旱季之用。③下段的稳定干燥层(死水层)。常年处于萎蔫含水量附近或更低,而且变化很小。中国西北地区根据这种土壤水分状况,进行种植制度的安排,其中,重视天然降水(雨水、雪水)的拦蓄和利用,发挥深厚的土壤水库的作用,把水分蓄积在上、中段。在水量大时甚至可把下段的稳定干燥层变为湿润层。
(俞劲炎)
图2 土壤各层储水量状况
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