CN105651967A - 一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，该方法包括以下步骤：在野外或田间，取待测土壤样品15Kg以上，让其在通风良好的室温内风干失水；每隔24小时测定一次，连续记录7天以上的该土壤的水势值；构建土壤水势随失水时间变化的模型；根据模型的参数确定该土壤的植物可利用水分保持能力。本发明方法、步骤和计算简单，不仅可以获得待测土壤的植物可利用水分保持能力的定性信息，而且还可以获得待测土壤的植物可利用水分保持能力的定量数值大小，测定的结果具有可比性；用于指导灌溉时间和灌溉量的选择。

Description

一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法
技术领域
本发明属于农业水土保持和农业工程领域，涉及到一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法。
背景技术
水是生命不可缺少的关键要素。作物生长过程中，需要吸收大量水分，绝大多数的代谢活动都是在水的参与下进行。土壤的水分供给直接影响植物对水分的吸收，同时也会影响作物对养分的利用，最终影响作物的产量和品质。因此，土壤对水分的保持能力对作物生长发育至关重要。
土壤主要由矿物质颗粒和腐殖质组成，不同的土壤因为其矿物质颗粒和腐殖质组成结构和粒径不同，保水能力也不同。目前，土壤保水能力还不能定量测定，这严重地影响灌溉和施肥效果。露点水势仪是通过热电偶传感器来专门测量水势的仪器，在露点温度下自动维持热电偶结点温度持续感应与控制电路，精确度很高，而且稳定且能在线，近年来，很多关于土壤水势的研究都是以露点水势仪作为观测仪器。本发明通过实测土壤的水势随风干时间的变化来构建模型，依据模型获取土壤的植物可利用水分保持能力的信息。
发明内容
本发明提供了一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法。根据该方法，不仅能获取土壤的水势的下降速率，而且还能预测不同时刻土壤对植物可利用水分的保持能力，为适时精量灌溉提供依据。
一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，包括以下步骤：
步骤一，在野外或田间，取待测土壤样品15Kg以上，让其在通风良好的室温内风干失水；
步骤二，每隔24小时测定一次，连续记录7天以上的该土壤样品的水势值；
步骤三，利用4参数的Logistic方程构建土壤水势随失水时间变化的模型；
步骤四，根据上述4参数的Logistic方程的参数确定该土壤的植物可利用水分保持能力。
所述的4参数的Logistic方程如下：
Y = Y 0 + a 1 + ( X / X 0 ) b
上式中：X为失水时间，Y为对应时刻土壤水势，Y0为对数期的开始时水势值；a为水势下降幅度；X0为对数时段内水势值下降50％时所需时间；b为水势下降系数。
所述的根据4参数的Logistic方程的参数确定相对水分下降幅度WRd以及对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS。
所述的相对水分下降幅度WRd＝100,其中a为水势下降幅度；对数持续时间DTlog＝-4X0/b；水势下降进入对数期的开始时间DTS＝X0+2X0/b。
依据对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS确定有效失水时间DTav，DTav＝DTlog+DTS。
所述的待测土壤的植物可利用水分保持能力Ch，Ch＝10-WRd/DTav。
本发明的有益效果是：
1.本发明一方面可以定性获得待测土壤的植物可利用水分保持能力的信息，了解待测土壤的失水过程，另一方面还可以获得待测土壤的植物可利用水分保持能力的定量数值大小。
2.本发明建立的模型可以用于预测待测土壤的失水趋势，可以反映出待测土壤的萎蔫系数，可以实际指导灌溉时间和灌溉量的选择。
3.本发明获取的土壤的植物可利用水分保持能力的信息是在控制条件下完成的，因此，所获得的结果是待测土壤固有的，不受自然界的温度、湿度等气候和生态因子的限制，测定的结果具有可比性；可以用来比较不同土壤的失水和保水能力。
4.本发明获取的土壤的植物可利用水分保持能力方法、步骤和计算简单、费时少，利于普及。
附图说明
图1为壤质黏土土壤水势与时间的关系；
图2为壤土土壤水势与时间的关系。
具体实施方式
一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，包括以下步骤：
步骤一，在野外或田间，取待测土壤样品15Kg以上，让其在通风良好的室温内风干失水；
步骤二，每隔24小时测定一次，连续记录7天以上的该土壤样品的水势值；
步骤三，利用4参数的Logistic方程构建土壤水势随失水时间变化的模型；式中：X为失水时间，Y为对应时刻土壤水势，Y0为对数期的开始时水势值；a为水势下降幅度；X0为对数时段内水势值下降50％时所需时间；b为水势下降系数；
步骤四，根据上述4参数的Logistic方程的参数确定相对水分下降幅度WRd以及对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS；相对水分下降幅度WRd＝100,其中a为水势下降幅度；对数持续时间DTlog＝-4X0/b；水势下降进入对数期的开始时间DTS＝X0+2X0/b；依据对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS确定有效失水时间DTav，DTav＝DTlog+DTS；待测土壤的植物可利用水分保持能力Ch＝10-WRd/DTav。
具体实施例
于2014年4月，在镇江滨江湿地采集两种典型的土壤，土壤类型分别为壤土和壤质黏土，土壤容重分别为1.32g/cm3和1.19g/cm3。用环刀法测得其田间持水量，分别为23.8％和35.4％(均为质量含水率)。设置4个土壤水分梯度，其中3个干旱水平，一个对照组正常供水。
取所选的两种土壤，风干粉碎，将16kg土壤装入到培养盆中，作为一个处理。三个干旱梯度土壤含水量分别为田间持水量的70％-75％(T1：轻度干旱)、60％-65％(T2：中度干旱)、50％-55％(T3:重度干旱)，对照组含水量为田间持水量的85％-90％用CK表示。壤土的分别用Td1、Td2、Td3表示，正常供水土壤用CKd表示；同样，壤质黏土也设置三个干旱水平，土壤含水量与壤土相同，分别用Tc1、Tc2、Tc3表示，正常供水处理用CKc表示。当水分梯度满足上述要求时，使其在通风良好的室温内风干；采用PSYPRO露点水势仪每隔24小时测定一次不同土壤样本的水势，连续记录7天以上各土壤样品水势值。构建土壤水势与风干失水时间的关系图如图1和图2.
利用4参数的Logistic方程拟合图1和图2土壤水势与时间关系模型。4参数的Logistic方程如下：
Y = Y 0 + a 1 + ( X / X 0 ) b - - - ( 1 )
式中：X为失水时间，Y为对应时刻土壤水势，Y0为对数期的开始时水势值；a为水势下降幅度；X0为对数时段内水势值下降50％时所需时间，b为水势下降系数。
经过拟合，其方程及参数如表1所示：
表1两种土壤不同处理的Logistic方程及参数
根据4参数的Logistic方程的参数确定相对水分下降幅度WRd以及对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS如表2。依据对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS确定有效失水时间DTav，最后确定各待测土壤的植物可利用水分保持能力Ch如表2。
表2两种土壤不同水分状况下的土壤的植物可利用水分保持能力
从表1可见，8种土壤样品水势与失水时间的Logistic方程的相关系数R均大于0.99，说明Logistic方程能很好地拟合土壤水势和失水时间的关系。从表2可以看出，同一种土壤不同水分状况下，土壤的植物可利用水分保持能力是不同的，水分状况好的土壤，土壤的植物可利用水分保持能力越强；越干的土壤，土壤的植物可利用水分保持能力越小。这与事实是相符的，提示着实践中尽早灌溉可以节约一些水分。从表2中还可以看出，水分状况一致的情况，不同的土壤，土壤的植物可利用水分保持能力有一定的差异。随着干旱程度的加深，尤其在中度和重度干旱下，差异增大。在中度干旱下，壤质黏土的土壤的植物可利用水分保持能力显著大于壤土；在重度干旱下，壤质黏土的土壤的植物可利用水分保持能力显著小于壤土；这个结论有助于安排农忙干旱季节农作物灌溉次序。

Claims (6)

1.一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，在野外或田间，取待测土壤样品15Kg以上，让其在通风良好的室温内风干失水；
步骤二，每隔24小时测定一次，连续记录7天以上的该土壤样品的水势值；
步骤三，利用4参数的Logistic方程构建土壤水势随失水时间变化的模型；
步骤四，根据上述4参数的Logistic方程的参数确定该土壤的植物可利用水分保持能力。
2.根据权利要求1所述的一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：4参数的Logistic方程如下：
Y = Y 0 + a 1 + ( X / X 0 ) b
上式中：X为失水时间，Y为对应时刻土壤水势，Y0为对数期的开始时水势值；a为水势下降幅度；X0为对数时段内水势值下降50％时所需时间；b为水势下降系数。
3.根据权利要求1所述的一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：根据4参数的Logistic方程的参数确定相对水分下降幅度WRd以及对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS。
4.根据权利要求1所述的一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：待测土壤的植物可利用水分保持能力Ch，Ch＝10-WRd/DTav。
5.根据权利要求3所述的一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：相对水分下降幅度WRd＝100,其中a为水势下降幅度；对数持续时间DTlog＝-4X0/b；水势下降进入对数期的开始时间DTS＝X0+2X0/b。
6.根据权利要求3所述的一种土壤的植物可利用水分保持能力的定量检测方法，其特征在于：依据对数持续时间DTlog和水势下降进入对数期的开始时间DTS确定有效失水时间DTav，DTav＝DTlog+DTS。
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