土壤水分研究方法和農(nóng)田土壤水分研究

　　土壤水分的研究從一開始就在研究，測(cè)試的手段也在不斷的進(jìn)步中。從開始的經(jīng)驗(yàn)法到石膏塊法再到現(xiàn)在使用土壤水分檢測(cè)儀的儀器法，我國(guó)水資源分布不均勻，水資源比較缺乏，所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)水分的研究就備受重視。

　　土壤水分測(cè)試手段的研究主要集中在測(cè)定土壤含水量和土壤水勢(shì)兩方面。Richards早在20世紀(jì)30年代就發(fā)明了張力計(jì),后來(lái)的學(xué)者將其與其他儀器連接,使張力計(jì)在操作、記錄和攜帶等方面更加方便快捷。電阻傳感法可間接測(cè)定較低的土水勢(shì),石膏塊法則是已作為常規(guī)法而廣泛應(yīng)用的土壤水分測(cè)定方法。在我國(guó),最早作為商品批量生產(chǎn)的是中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研制的通用型張力計(jì),隨后改進(jìn)的微型張力計(jì)、氣傳感張力計(jì)以及可以同時(shí)測(cè)定幾個(gè)層次土水勢(shì)的復(fù)式張力計(jì)也相繼制成。

　　在測(cè)定土壤含水量方面,烘干稱重法仍是經(jīng)典的方法,中子法的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。中子法起源于20世紀(jì)40年代后期,經(jīng)過(guò)多人的基礎(chǔ)性研究,約于1956年開始推廣使用。約從1963年起,中子法開始應(yīng)用于水文領(lǐng)域的土壤水分定量化研究中,80年代以后,中子水分儀本身已實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電腦化,并發(fā)展了存儲(chǔ)、顯示、打印等多種功能。近幾年,隨著便攜式土壤水分溫度速測(cè)儀進(jìn)入市場(chǎng),其特點(diǎn)是便于進(jìn)行長(zhǎng)期田間水分溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè),較之中子水分儀,使用更為方便,精度亦高,是一種很有前途的測(cè)定土壤水分的儀器。此外,同位素示蹤和遙感等新技術(shù)也在該領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

　　其次,由于我國(guó)水資源緊缺,農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)題倍受重視。圍繞農(nóng)田土壤水分的轉(zhuǎn)化問(wèn)題與農(nóng)田水分的有效利用開展了大量的研究工作。菲利浦提出SPAC理論以來(lái),研究田間土壤水分循環(huán)和平衡、土壤-植物水分關(guān)系以及地下水-土壤水-大氣水轉(zhuǎn)化都是以SPAC連續(xù)體為基礎(chǔ)的。由于統(tǒng)一了能量關(guān)系,為分析研究水分運(yùn)移和能量轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)過(guò)程提供了方便。在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)方面,土壤水的研究主要集中在如何充分發(fā)揮土壤水分的潛力,即作物產(chǎn)量與土壤水分的關(guān)系問(wèn)題。對(duì)此,許多學(xué)者作了相應(yīng)的研究,其中,作物水分生產(chǎn)函數(shù)研究即是其成果之一。另一方面,如何加強(qiáng)農(nóng)田水分的管理,使其發(fā)揮充分效益亦是研究熱點(diǎn)。由此,國(guó)內(nèi)研究了各種墑情監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的模型,并以此優(yōu)化田間灌溉制度,都為節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了保障。

　　對(duì)“土壤水資源”概念的認(rèn)識(shí)和發(fā)展自前蘇聯(lián)水文學(xué)家李沃維奇提出“土壤水資源”這一術(shù)語(yǔ)以來(lái),近10多年,我國(guó)學(xué)者對(duì)土壤水資源進(jìn)行了一定的研究工作,對(duì)土壤水資源的認(rèn)識(shí)也得到了不斷發(fā)展。馮謙誠(chéng)等認(rèn)為,土壤水資源為土壤層內(nèi)經(jīng)常參與陸地水分交換的水量,特別是根系帶中能為植物利用并可恢復(fù)的水量。劉昌明對(duì)有效降水的論述同現(xiàn)代土壤水資源的概念很接近。

　　近年來(lái),有學(xué)者認(rèn)為,土壤水資源可分為土壤水儲(chǔ)存量和土壤水調(diào)節(jié)量等,而對(duì)于土壤水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容和方法并未得到公認(rèn),但目前較普遍的評(píng)價(jià)方法主要有2種:一是根據(jù)土壤含水量和土壤容重計(jì)算土壤貯水量;二是采用土壤水周轉(zhuǎn)量概念,研究四水轉(zhuǎn)化規(guī)律。當(dāng)對(duì)土壤水認(rèn)識(shí)較少時(shí),流域水文模型或水分轉(zhuǎn)化均用黑箱子模型,即僅研究輸入項(xiàng)與輸出項(xiàng)的關(guān)系。隨著研究的深入和各種模型的發(fā)展,新型的流域水文模型,特別是分布式水文模型中的土壤水分運(yùn)動(dòng)模擬已成為主流模型。對(duì)土壤水評(píng)價(jià)也提出了更多的評(píng)價(jià)指標(biāo),如可利用量、年補(bǔ)給量、存儲(chǔ)量和可調(diào)節(jié)量等,對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水具有一定的指導(dǎo)作用。