[发明专利]一种便携式田间持水量自动测试仪及测试方法

说明书

本发明涉及一种便携式田间持水量自动测试仪及测试方法，其特征在于：包括供水系统、渗透系统和数据采集处理系统；通过土样装置、水柱供水、土样水流渗透达到饱和、土壤含水量数据采集和田间持水量推求计算等步骤来实现该便携式田间持水量自动测试仪的工作；通过水流方向自下而上渗透土样，便于排气，提高渗透效率，大大节省了饱和时间；根据三个压力传感器测试土壤含水量数据分别求出田间持水量并求平均值作为最终测得的田间持水量，保证了测试结果的精确性和可靠性；解决了传统田间持水量测试方法费时、费力、费钱，而且测试结果受测定人员的技术水平、工作经验、敬业精神、权威性等多方面影响难以获得满意精度的问题。

技术领域

本发明涉及土壤水分实验领域，尤其涉及一种便携式田间持水量自动测试仪及测试方法。

背景技术

田间持水量是指土壤毛管悬着水达到最大数值时的土壤含水量，即土壤束缚水达到最大数值时的土壤含水量。它是衡量田间土壤保持水分的重要指标，被视为作物有效土壤水分的上限，对农田灌溉和作物水分管理具有十分重要的意义。田间持水量的测定结果会因测定条件、测定仪器和测定方法的不同而有所变化，故至今尚无精确的确定方法。

田间持水量的测定方法一般分为野外测定法和室内测定法。野外测定法包括天然降水法、围框淹灌法（小区灌水法）和仪器法等，室内实验测定法包括环刀法（威尔科克斯法）、压力模法等。

天然降水法是指在降水量及降水历时足够的条件下，被测自然土壤层达到饱和状态，由自动测试站在进行田间实测。该方法操作便捷，直接有效，且实验结果最具有代表性。但对于降水量和降水历时要求较高，测定周期长，且测试人员要实时掌握测试地点的降水情况，对符合条件的地区做出迅速反应，否则容易错过最佳测试时机。

围框淹灌法是通过设置不透水围框、人工灌水的方法模仿天然降水，使被测土壤快速达到饱和状态后自然渗透，从而测得的田间持水量。此过程中需要进行地膜覆盖等人工操作，该方法需要取测试区内土样进行实验室烘干测量等操作，较为费时、费力。

环刀法（威尔科克斯法），该方法取样不受天气等条件限制，操作便捷，且节约人力物力，测试值较为接近田间持水量。但对于实际操作程序要求严格，土样称重处理需要更加精细，最重要的是取样时可能会对土壤结构造成不同的程度的破坏，导致测量结果出现偏差。

压力膜法是假定不同土壤在田间持水量时虽然含水率不同，但具有相同的土壤基质势，用压力膜仪测定该吸力值下的含水率，即为田间持水量。然而该吸力值大小的确定却因人而异，而且土壤深度、土壤温度等因素对该吸力值有所影响，导致田间持水量出现差异。

仪器法作为测定田间持水量的新方法，采用土壤水分自动测试进行测试，根据水分动态规律寻找重力水和分子水衰减拐点作为田间持水量，从而消除了人为因 素的影响，使测定结果更客观、更接近于实际，而且该方法 省时、省力、省钱、操作简单。

综上所述，现有方法基本是根据土壤退水规律，进行土壤饱和后排除重力水，以确定田间持水量。土壤退水规律是：土壤达到饱和时，土壤水分处于动态平衡状态，停止供水后，动态平衡遭到破坏，土壤水分开始下降，自由水在重力作用下开始消退，速度比较快，在水分变化过程线上呈现较陡的下降趋势。当土壤中的自由水消退结束后，土壤水分（束缚水）在分子力作用下开始消退，消退过程较自由水消退过程慢得多，在过程线上呈现出较平缓的下降过程。因此，基于土壤水分动态机理，合理设计能够呈现该规律的仪器装置，寻求一种更为科学简单，机理明确、结果客观的田间持水量测定仪器及方法至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便携式田间持水量自动测试仪及测试方法，目前被认可的田间持水量测定方法是围框淹灌法，但该方法费时、费力、费钱，并且田间持水量的确定比较困难；田间持水量的测定精度直接影响旱情评估成果的准确性；因此，急需研究一种新方法和仪器解决这一问题。