李 娟
入滲是土壤的一個(gè)基本物理性狀,是指水分由地表進(jìn)入土壤形成土壤水的過程,是降水、地面水、土壤水和地下水相互轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)??焖?、準(zhǔn)確地測(cè)定土壤的入滲速率對(duì)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和減少水土流失都具有重要的意義。土壤入滲儀HOODIL-2700因其省時(shí)、省水、輕便、易于野外試驗(yàn)、不擾動(dòng)表土等特性被越來越多的科研院所和研究機(jī)構(gòu)引進(jìn)用于土壤入滲速率測(cè)量,下面就其使用方法及使用心得做詳細(xì)介紹。
土壤入滲儀HOODIL-2700由“馬里奧特”供水系統(tǒng)、導(dǎo)水管路、大/小滲透室、U型管壓力計(jì)、UGT數(shù)據(jù)采集器等幾部分組成。HOOD入滲儀常用于在田間測(cè)量土壤導(dǎo)水率,測(cè)量通過用一個(gè)充滿水的HOOD水罩放在地表來實(shí)現(xiàn),水罩下面充滿水的圓形土壤表面就是入滲開始的地方。導(dǎo)水壓力由HOOD里的MARIOTTE(馬氏瓶)供水系統(tǒng)提供,1個(gè)U型管裝置用以壓力的精確測(cè)量,1個(gè)壓力水頭和MARIOTTE供水系統(tǒng)組成標(biāo)準(zhǔn)的張力入滲系統(tǒng),在入滲測(cè)量時(shí),采用雙環(huán)法,即面積比例為1∶2的兩個(gè)環(huán)型罩用來測(cè)量和計(jì)算導(dǎo)水率?;赪OODING理論:WOODING1968年建立了圓形區(qū)域入滲(半徑a)到無限遠(yuǎn)土壤內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)流速Q(mào),入滲測(cè)量由不同張力(ψ)或用相同的張力,不同的半徑獲得。
也就是說,我們?cè)跍y(cè)量時(shí),通過調(diào)節(jié)調(diào)壓管不同的高度,即可得到不同的土壤表面張力,用來測(cè)量入滲速率R(cm/s),最終得到穩(wěn)態(tài)入滲速率h。
在比較平坦的地方安裝鋼圈,安裝前要清理地面的碎石塊并進(jìn)行地表植被處理,在進(jìn)行植被處理時(shí)盡量不要擾動(dòng)土壤表層,最好把植被切割到5mm高,然后用手把鋼圈壓入土壤一部分。在HOOD水罩和鋼圈之間用干砂密封,干砂的直徑要小于2mm。然后給U型管注水,注意不要注進(jìn)氣泡,如果不小心注進(jìn)了氣泡要倒出來重新注水。在所有的閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)下連接管路,管路連好后先給內(nèi)管注水,注水完成后在內(nèi)管中插入調(diào)壓管,這時(shí)調(diào)壓管可放在較低的位置,此時(shí)不要擰緊調(diào)壓管;后給外管注水,外管的水面要略低于內(nèi)管水面,注水完成后用膠塞塞緊外管注水口,并擰緊調(diào)壓管。
圖1 HOOD土壤入滲儀的整體結(jié)構(gòu)圖
參照土壤入滲儀的整體結(jié)構(gòu)圖(圖1)慢慢打開支架底部的閥門V1,讓外管水注入HOOD水罩中,其后整個(gè)測(cè)量過程中閥門V1都是處于打開狀態(tài)(除非補(bǔ)水:補(bǔ)水時(shí)先將V1關(guān)閉,補(bǔ)水完成后打開)。再慢慢打開閥門V2,水面上升到HOOD水罩上的水面標(biāo)記時(shí)關(guān)閉V2,打開閥門K。用吸氣球吸氣,把HOOD水罩中間的水柱的水面吸上來,最好吸到刻度的中間高度,記下這個(gè)高度Hs。調(diào)節(jié)內(nèi)管中的調(diào)壓管的高度(一般是往上拔),U型管的水面就會(huì)隨之變化,U型管水面間的高度差為Us,該值可在U型管中準(zhǔn)確讀出,仔細(xì)調(diào)整調(diào)壓管的高度使Hs=Us,這時(shí)HOOD水罩內(nèi)水會(huì)下滲。然后按數(shù)據(jù)采集器上的ON鍵打開,按STEP鍵選擇記錄時(shí)間間隔,按START鍵進(jìn)入壓力選擇界面,因?yàn)橐呀?jīng)調(diào)整使Hs=Us,兩者差值為0,即選擇壓力Tension1為0,再次按下START鍵,數(shù)采就開始記錄,穩(wěn)定后再繼續(xù)記錄數(shù)分鐘至十幾分鐘,即可進(jìn)行Tension2的測(cè)量。調(diào)整調(diào)壓管高度即可調(diào)整HOOD水罩中施加在土壤表層的壓力值,一次測(cè)量需進(jìn)行3次不同壓力值測(cè)定,最終得到穩(wěn)態(tài)入滲速率。
在試驗(yàn)區(qū)利用HOOD入滲儀進(jìn)行入滲測(cè)量,測(cè)量結(jié)果見圖2。由圖2我們可以看出,測(cè)量時(shí)選取入滲壓力分別為 Tension1=0mmWC、Tension2=8mm WC、Tension3=31mmWC,在這3個(gè)壓力下經(jīng)計(jì)算入滲的穩(wěn)滲速率為0.251 cm/s。
圖2 HOOD土壤入滲儀測(cè)量結(jié)果圖
HOOD入滲儀測(cè)出的入滲速率是一個(gè)土壤飽和狀態(tài)下的穩(wěn)滲速率和傳統(tǒng)雙環(huán)法相比無法呈現(xiàn)出從初滲到穩(wěn)滲的整個(gè)入滲過程。并且HOOD入滲儀的測(cè)量面積較小,其測(cè)量結(jié)果的代表性較差,所以要想測(cè)量結(jié)果具有代表性,就要求進(jìn)行大量的樣本測(cè)量。在具體的測(cè)量過程中一定要保持系統(tǒng)的密閉性,才能更好的保證測(cè)量值的準(zhǔn)確性。