农业气象观测规范-土壤分册Word文档格式.docx
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地段设置在大气候观测场内，如果观测场内土质不均匀或代表性差，应设置在台站周围植株密度均匀、高度小于20厘米的草地上。
2.作物观测地段：
为了研究作物需水量、监测土壤水分变化对作物生长发育及产量形成的影响，并为农业生产田间管理服务。
在主要旱地作物、牧草和果树等生育状况观测地段上，进行土壤湿度的测定，随作物（或牧草、果树等）生育状况观测地段的转移而转移。
3.辅助观测地段：
为满足当地墒情服务的需要进行临时性或季节性土壤湿度观测（如墒情普查）所设置的地段。
这类地段数量一般较多，应代表当地的土壤类型和土壤水分状况。
为便于历年土壤水分状况比较也应相对固定。
辅助地段的设置、测定时间、测定深度、重复次数等由上级业务主管部门和台站自行确定。
1.2.2测定时间
每旬第三天和第八天采用中子仪各进行一次测定，包括土壤冻结期间。
作物从播种到成熟，多年生植物（如牧草和果树），从第一个发育期到最后一个发育期的时段内，每旬第八天采用烘干称重法测定土壤湿度。
对于越冬作物，从冬季冻结深度大于或等于10厘米起到春季0—10厘米深冻土层完全融化这一时段内停测。
如果一个站同时观测几种旱地作物，均应进行土壤湿度测定。
年内水旱轮作的旱作物观测地段，不进行土壤湿度的测定。
3.固定观测地段在下午测定，作物观测地段土壤湿度测定在上午进行。
1.2.3测定深度
测定深度一般为2米；
地下水位深度小于2米的地区，测到土壤饱和持水状态为止；
因土层较薄，测定深度无法达到规定要求的地区，测至土壤母质层为止。
每10厘米读数一次。
测定深度一般为50厘米。
分0—10厘米、10—20厘米......40—50厘米等5个层次。
果树等根系较深的作物测定深度根据业务服务需要由省级业务主管部门确定。
1.2.4测定重复
固定观测地段和作物观测地段各层均取4个重复。
1.2.5计算项目
采用烘干称重法或中子仪测定土壤湿度均应计算土壤重量含水率，土壤相对湿度、土壤水分总贮存量和有效水分贮存量。
1.2.6几种特殊情况处理的规定
1.降水或灌溉影响取土时，可顺延到降水或灌溉停止可以取土时补测。
当顺延日期超过下旬第3天时，则不再补测。
采用中子仪测定土壤湿度的台站，出现较大降水，应待降水停止或降水较小时，带伞进行观测并注意仪器及铝管的防护，避免雨水进入或淋湿。
2.历年冻土深度在10厘米左右的地区，如观测冬作物，冬季应进行土壤湿度测定。
出现以上情况，应在记录簿的备注栏内注明详细情况。
1.3烘干称重法测定土壤湿度
烘干称重法是用土钻从观测地段取回各个要求深度所有重复的土样，称重后送入一定温度的烘箱中烘干再称重，两次重量之差即为土壤含水量，土壤含水量与干土重的百分比即为土壤重量含水率。
1.3.1仪器及工具
1.土钻、盛土盒、刮土刀、提箱。
2.托盘天平（载重量为100克，感应量为0.1克），烘箱，高温表。
盛土盒盒身、盒盖应标上号码，号码要一致。
每年第一次取土前应称量盛土盒的重量，以克为单位，取一位小数。
天平要定期送往计量部门检定。
1.3.2测定程序
1.下钻地点的确定：
把观测地段分成4个小区，并作上标志。
每次取土各小区取一个重复。
取土下钻地点应距前次测点1—2米且在两行作物中间，垄作、沟作地段应分别在垄背、垄沟上取土；
采用地膜覆盖的作物地段，则每次破膜测定。
取土完毕后应作上标记。
2.钻土取样：
垂直顺时针下钻，按所需深度，由浅入深，顺序取土。
当钻杆上所刻深度达到所取土层下限并与地表平齐时，提出土钻，即为所取土层的土样，如取40—50厘米的土样，当钻杆上的刻度50与地表平齐时即可。
将钻头零刻度以下和土钻开口处的土壤及钻头口外表的浮土去掉，然后将钻杆平放，采用剖面取土的方法，迅速地用小刀刮取土样40－60克，放入盛土盒内，随即盖好盒盖，再将钻头内余土刮净并观测记录该土层的土壤质地。
按上述步骤依次取出各个重复各个深度的土样。
每个重复的土样取完后将剩余的土按原来土层顺序填入钻孔中。
所有土样取完后将土钻擦干净，以备下次使用。
3.称盒与湿土共重：
土样取完带回室内，擦净盛土盒外表泥土，然后校准天平逐个称量，以克为单位，取一位小数，然后复称检查一遍。
4.烘烤土样：
在核实称重无误后，打开盒盖，盒盖套在盒底，放入烘箱内烘烤。
烘烤温度应稳定在100－105℃之间。
烘土时间的长短以土样完全烘干，土样重量不再变化时为准，具体时间视土壤性质而定。
从烘箱内温度达到100℃开始记时，一般沙土、沙壤土约6—7小时，壤土7—8小时，粘土10—12小时。
然后从上、中、下不同深度层次取出4—6盒土样称重，再放回烘箱烘烤2小时，复称一次。
如前后两次重量差均≤0.2克，即取后一次的称量值作为最后结果，否则，按上述方法继续烘烤，直到相邻两次各抽取样本的重量差均≤0.2克为止。
5.称盒与干土共重：
烘烤完毕，断开电源，待烘箱稍冷却后取出土样并迅速盖好盒盖，进行称重，然后复称一遍，当全部计算完毕经检验确认无误时，倒掉土样，并将土盒擦洗干净，按号码顺序放入提箱内，以备下次使用。
6.计算土壤重量含水率：
即土壤含水量占干土重的百分比，其公式计算如下：
Ｗ＝ｇ2－ｇ3ｇ3－ｇ1×
100％
Ｗ：
土壤重量含水率（％）；
ｇ1：
盒重（克）；
ｇ2：
盒与湿土共重（克）；
ｇ3：
盒与干土共重（克）。
先算出各个深度每个重复的土壤重量含水率，再求出各个深度4个重复平均值，均取一位小数。
1.4中子仪测定土壤湿度
中子仪是一种快速、精确、非破坏性、且不受土壤中水分的物理状态影响的土壤水分测定工具，其计算结果为土壤容积含水率，以土壤中土壤水分容积占土壤总体积的百分率表示。
1.4.1测定原理
中子仪测定土壤湿度是利用中子源放入土壤时，在源周围的土壤中所形成的热中子数量与土壤含水量大小有较密切的相关关系这一特点，通过测量热中子数量来确立土壤水分的多少。
由于中子源放出的快中子与氢原子核碰撞时，损失能量最大被慢化成热中子,而土壤中所有氢原子几乎都存在于水分中，所以在土壤中生物体以及其它有机物、氯化物所占比重都较小的条件下，土壤对快中子的慢化能力主要取决于土壤中的含水量。
当土壤中含水量大时，中子源附近慢化的热中子数量较多，反之数量较少，土壤含水量较低。
其变化和含水量呈近似线性关系，因此只要测定出土壤中慢化的热中子数量即可确定土壤含水量。
在实际测量中，为消除系统误差，一般用计数比率（测量计数／标准计数）与土壤含水量建立线性关系，以求取土壤含水量。
利用中子仪测定土壤水分，不须取土，可保持原土层的土壤结构，而且所测定的是以测定点为中心的某个半径范围内的土壤平均含水量，代表性较好，并可对含水量进行动态监测。
不足之处在于测定表层土壤含水量时，由于部分中子会逸出土层表面，以致计数不准，造成一定误差。
1.4.2仪器结构
1.探头：
探头由中子放射源和热中子探测器组成，采用的中子源为点状源或环状源，放射性物质为50毫居里的镅—铍放射源，其作用是产生快中子。
由于其半衰期长，中子源强度较小，使用相对安全。
热中子探测器为三氟化硼正比计数管或锂玻璃和光电倍增管。
2.读数部分：
包括功能键和显示器等。
3.电缆：
将热中子探测器采集信息传至显示器。
仪器详细构造因型号不同而有差异。
1.4.3测定前的准备
该项工作技术性强，工作好坏直接影响到以后测定结果，应由省级业务主管部门统一组织测定。
1.测定土壤容重：
如果中子仪测管安装在大气候观测场，测定土壤容重应在大气候观测场周围与其土壤质地相同的田块或草地上进行。
否则在中子仪铝管安装处测定，方法见2.3。
2.铝管的安装：
正确埋设铝管，是准确测量的首要条件。
首先要探明同一管孔上、下层土壤状况是否一致，如果不同，应记住分界面的深度，分别标定，以便计算含水量时，不同的层次采用不同的标定方程。
钻取深度随测定深度而定。
安装时可用套管或麻花式取土钻，钻孔的直径和铝管外径相同或略小，尽量保持钻孔垂直。
放置铝管前应先检查底部封口焊接是否良好，然后用脚将铝管踩下，使铝管外壁和土壤紧密接触。
铝管应露出地面一小截（长度根据仪器规定而定），以免大雨积水浸过铝管流入管内和保证所测结果为实际所需测定层次的数据，平时管口应加盖盖好。
3.进行田间标定：
如果中子仪测管安装在大气候观测场，标定应在大气候观测场周围与其土壤质地相同的田块或草地上进行。
否则在田块或草地上进行。
（1）灌水处理:
标定前可将4个重复进行不同的灌水处理，以便标定方程适应不同的水分范围。
灌水时应防止水分沉积管壁和湿度超过田间持水量。
（2）测定标准计数：
在聚乙烯塑料垫板上或在水里（因仪器不同而异）读取标准计数。
测定前后在同一地点各进行一次，并求出平均。
（3）测定测量计数:
按重复自上而下依次读取不同深度的测量计数，并求出各个重复各深度的中子计数平均值。
（4）用烘干称重法测定土壤重量含水率：
用取土钻在铝管10厘米周围取土，每个标定层的样本量，根据土壤水分状况而定。
（5）计算土壤容积含水量：
Ｑ＝ｗ×
ρ
Ｑ：
容积含水率；
ｗ:
重量含水率；
ρ:
土壤容重。
（6）建立标定方程：
为消除仪器本身的系统误差，采用中子测量计数与标准计数的比值作为统计量进行标定。
土壤容积含水率与中子计数比之间有线性关系：
Ｑ＝α＋ｂ×
Ｒ
Ｒ：
测量计数Ｎ／标准计数Ｎ0。
用最小二乘法求出直线的截距ａ和斜率ｂ，即得标定方程。
（7）由于土壤表层逸出中子较多，如果与下层采用同一标定方程，误差较大，为提高精度，土壤表层应分别进行标定。
（8）标定工作每5—10年进行一次。
建立标定方程和仪器具体使用方法按说明书进行。
标定方程需经省级业务主管部门批准方可使用。
4.重新安装铝管：
如果中子仪测管安装在大气候观测场，则需拔出铝管，在大气候观测场内重新安装，若中子仪安装在田块或草地，则需重新拔出铝管，在离标定点1米以上处重新安装。
1.4.4测定程序
1.读取标准记数：
测定前后在同一地点各进行一次，测定前主要是为读取标准计数，计算中子计数比，测定后主要是为了解仪器工作状况，如果前后两次测值超出仪器允许值，应及时检查仪器并进行重新测定。
2.输入各层次的标定方程。
3.读取各重复不同深度测量计数、容积含水率值：
测定方法同1.4.3。
探测器的放置位置是准确测定土壤湿度的前提，在测定0—10厘米的土壤湿度时，应将探测器的深度放在5厘米处，测10—20厘米土层时，探测器的位置应放在15厘米处，如此类推。
测量结束后，应及时盖好铝管。
4.换算成重量含水率：
将各层的平均容积含水率除以该层容重即为该层的重量含水率。
5.仪器的操作使用、携带、运输和贮存方法按使用说明书进行。
1.5土壤相对湿度和土壤水分贮存量的计算
1.5.1土壤相对湿度
即以重量含水率占田间持水量的百分比表示。
它有利于在不同土壤间进行比较。
计算公式：
Ｒ＝ｗｆc×
土壤相对湿度（％），取整数记载；
ｗ：
ｆc：
田间持水量（用重量含水率表示）。
1.5.2土壤水分贮存量
1.土壤水分总贮存量：
土壤水分总贮存量指一定深度（厚度）的土壤中总的含水量，以水层深度毫米表示，取整数记载。
ｖ＝ρ×
ｈ×
ｗ×
10
ｖ：
土壤水分总贮存量（毫米）；
ρ：
地段实测土壤容重（克／立方厘米）；
ｈ：
土层厚度（厘米）；
土壤重量含水率（％）。
若实际值大于田间持水量，应在备注栏注明。
2.土壤有效水分贮存量：
土壤有效水分贮存量是指土壤中含有的大于凋萎湿度的水分贮存量。
ｕ＝ρ×
（ｗ－ｗk）×
ｕ：
有效水分贮存量（毫米）；
ｗk、凋萎湿度（重量含水率表示）。
1.6其它土壤水分状况项目的测定
1.6.1地下水位深度测定
地下水位的变化直接影响到上层土壤水分，特别是在地下水位较高的情况下，对作物根系分布层的土壤水分影响更大，因此测定地下水位深度对分析土壤水分变化十分必要。
1.测定地点：
除地下水位深度常年大于2米的台站外，均应进行地下水位深度的测定。
一般可在作物观测地段附近选定能代表当地地下水位的、供灌溉或饮水使用的水井进行测定。
否则可视当地条件设置观测专用的简易管井或竹管井。
当冬季作物观测地段不进行土壤湿度测定时，有固定地段土壤湿度观测任务的台站，每旬仍应进行地下水位深度的测定。
2.测定时间：
在土壤湿度测定日的上午进行。
为测定准确，一般在早晨进行，当水井水位因灌溉或饮用等人为因素发生变化时，应在水井水位恢复到正常时进行补测。
3.测定方法：
用绳、杆、皮尺进行测量（绳、皮尺下端应系一重物），以米为单位，取一位小数。
1.6.2干土层厚度测定
干土层的深浅是干旱程度的标志，每次测定土壤湿度时都要做干土层的测定，当干土层厚度≥3厘米时进行记载。
在作物观测地段上进行。
与土壤湿度测定同时进行。
在地段有代表性处，用铁铲切一土壤垂直剖面，以干湿土交界处为界限用直尺量出干土层厚度，以厘米为单位，取整数记载。
如降水渗透后湿土下有干土层，仍应观测记载干土层厚度，并在备注栏注明。
1.6.3降水渗透深度测定
在干旱季节观测降水渗透深度，对了解旱情解除程度和分析土壤水分很有意义。
在土壤干土层（包括湿土层下的干土层）厚度≥3厘米，日降水量≥5毫米或过程降水量≥10毫米，降水后根据降水量大小，待雨水下渗后及时测定。
1.6.4农田土壤冻结和解冻观测
当土壤温度降到0℃以下时，土壤水分便开始由液态转变为固态，并与潮湿的土粒发生凝结，这种现象叫土壤冻结。
土壤解冻就是土壤冻结层内的冰晶融化。
土壤冻结和解冻可以改变土壤水分状况和土壤物理特性，对作物的生长发育、地下害虫繁殖和农田作业都有直接的影响，所以观测这一项目在农业生产上非常重要。
凡是开展越冬旱作物生育状况观测的台站均应进行农田土壤冻结和解冻的观测。
若历史资料中气温没有出现稳定通过0℃以下时段或土壤夜冻日消，无稳定冻土层，这类台站可不进行土壤冻结、解冻的观测。
1.观测项目：
土壤表层冻结日期和冻土深度达到10厘米和20厘米的日期；
土壤表层解冻日期和解冻深度达10厘米和20厘米的日期。
土壤冻结和解冻均指这两种现象第一次出现日期。
2.观测地点：
在越冬作物观测地段上进行。
3.观测时间：
根据当时的天气变化情况而定。
一般冻结观测应在早晨进行，解冻观测应在下午进行。
4.观测方法：
用土钻取土或用铁铲垂直挖剖面，根据土壤坚硬及有无冰晶用米尺测量确定土壤表层和10厘米、20厘米冻结或解冻日期。
第二章土壤水文、物理特性测定
表明土壤水分对植物的有效程度、土壤持水能力以及土壤水分流动性的特征值，称土壤水文特性（常数），亦称土壤农业水文特性。
包括饱和持水量、毛管持水量、田间持水量、凋萎湿度、土壤最大吸湿度等。
土壤农业水文特性是衡量土壤水分对作物供应及可利用程度的标准和确定合理灌溉计划的重要依据。
反映土壤物理性质，决定土壤水分、空气和温度状况的特征值，称土壤农业物理特性。
包括土壤容重、比重、孔隙度等，土壤农业物理特性对土壤肥力和农业劳动生产率均有影响。
2.1测定项目
开展土壤水分测定的台站都要测定土壤容重、田间持水量和凋萎湿度。
2.2测定的基本要求
2.2.1测定组织
该项工作技术性较强，测定结果直接影响到许多项目的计算，应由省级业务主管部门统一组织逐站进行。
测定的各种土壤水文、物理特性值，须经省级业务主管部门审定、批准，方可使用。
2.2.2测定地段
固定观测地段和作物观测地段需进行土壤水文、物理特性的测定。
经农业部门或上级业务主管部门鉴定土壤类型、质地相同时，可只测一个作物地段。
如固定观测地段与作物观测地段土壤类型不同，应在周围选择与固定地段土壤类型相同的地块进行测定。
测定前应对地段作如下记载：
1.地段土壤农业水文、物理特性测定日期。
2.地段名称、号码。
3.土壤剖面在观测地段中的位置及其离道路、河流、林缘等自然体和建筑物的距离。
4.地势和地段小地形。
5.地段植被种类及其生长状况。
2.2.3测定时间
土壤农业水文、物理特性要求5－10年测定一次，若因农田基本建设等原因，土壤结构和性质发生较大变化，则应及时测定。
土壤农业水文、物理特性值可在任何土壤湿度状况下测定，但为了采取结构完整的土样，最好是在田间土壤比较湿润且软而可塑的状态时进行土壤容重、凋萎湿度的测定；
田间持水量的测定应在地下水位较低的条件下进行。
北方可在非生长季进行。
2.2.4测定深度和重复
土壤农业水文、物理特性值的测定深度为：
深度为一般2米，分0—10厘米，10—20厘米，……，190—200厘米等20个层次，每个层次取4个重复。
根据测定土壤湿度的深度而定，深度一般为50厘米，分0—10厘米，10—20厘米，……，40—50厘米等5个层次，每个层次取4个重复。
3.地下水位常年稳定较高（粘土、壤土小于2米，砂壤土小于1米，砂土小于0.3米）的地区不进行田间持水量的测定，土壤容重和凋萎湿度测至地下水位深度为止。
2.3土壤容重的测定
土壤容重是在没有遭到破坏的自然土壤结构条件下、采取体积一定的土样称重，取样烘干，计算单位体积内的干土重。
以克／立方厘米表示。
是计算土壤水分总贮存量及土壤有效水分贮存量的换算常数。
2.3.1仪器及工具
1.土壤容重测定器：
由钻筒，固定器和推进器组成（图1）。
每个钻筒应刻印一固定号码。
图1土壤容重测定器示意图
图中：
1—钻筒；
2—推进器；
3—固定器
2.铁铲、削土刀、木棰各一把。
3.盛土盒、布袋及提箱。
4.天平两台：
感应量分别为0.1克及0.01克，载量为1—2千克和100—200克。
5.烘箱、高温表。
2.3.2测定程序
1.称取钻筒重量、量取钻筒容积。
每次测定前称出重量，并用卡尺量出钻筒内径（Ｒ）、高度（Ｈ），求出容积（Ｖ），以立方厘米为单位，取二位小数。
Ｖ＝πＲ2•Ｈ
2.挖掘土壤剖面坑。
首先铲除测点地面上的植被（勿用手拔），再挖一个土壤剖面坑，坑的深度、长度、宽度根据测定深度而定，以便于操作为宜。
坑壁要垂直（见图2）。
图2测定土壤容重剖面坑示意图
3.登记土壤剖面状况。
先沿着土坑平滑的垂直面，按土壤的颜色、结构、质地、侵入体及根系的分布情况，划分土壤发生层，再详细记载各层的深度、土壤颜色、结构、质地等特征。
（参见附录1）
4.采取土样。
（1）取4个重复。
先把固定器平放在平整过的地面上，再把第一个钻筒放入固定器的圆筒中，然后把推进器放在钻筒上，用木棰正砸推进器（当它接近固定器圆筒时轻打）直至其贴上固定器圆筒，拿起推进器和固定器，按上述步骤和钻筒序号以15厘米的间隔把其它三个钻筒砸进土中。
（2）用铁铲取出第一个钻筒，很快地清除其外表上的浮土，小心地把土柱下端削得与钻筒下沿平齐。
对其它三个钻筒按顺序重复上述工作，上层完毕后再取下层土样。
相邻两层钻筒的放置位置应互相错开。
各层测定深度必须准确，钻筒下沿达到规定的深度。
5.称重及烘烤。
每层钻筒取出后，立即逐个称量钻筒与湿土共重，再从钻筒中取出40—60克土样装入土盒称重、烘烤，以备测定土壤湿度（方法见1.3）。
各项称量结果经复查无误后，将钻筒内剩余土样装入编好序号的布袋中，供测定凋萎湿度使用。
然后擦净钻筒，再用其取下一层次。
6.结果计算。
按下式计算土壤容重
ρ＝Ｍ×
100Ｖ×
（100＋Ｗ）
土壤容重（克／立方厘米）；
Ｖ：
钻筒容积（立方厘米）；
Ｍ：
钻筒内湿土重（克）（土柱与钻筒重－钻筒重）；
钻筒内土壤重量含水率，以百分值表示。
先求各个层次每个重复的土壤容重，再求平均，取两位小数。
2.4田间持水量的测定
田间持水量是在地下水位较低（毛管水不与地下水相连接）情况下，土壤所能保持的毛管悬着水的最大量，是植物有效水的上限。
田间持水量是衡量土壤保水性能的重要指标，也是进行农田灌溉的重要参数。
田间持水量的测定多采用田间小区灌水法，当土壤排除重力水后，测定的土壤湿度即为田间持水量。
2.4.1仪器及工具
1.烘干称重法测定土壤湿度所需的工具一套。
2.米尺、水桶、秤。
2.4.2测定程序
1.测定场地的准备：
在所测定的地段上量取面积为4平方米（2米×
2米）的平坦场地，拔掉杂草，稍加平整，周围做一道较结实的土埂，以便灌水。
2.灌水前土壤湿度的测定：
在离准备好的场地1—1.5米处，根据当地应测定田间持水量的深度，取2个重复的土样测定土壤湿度（方法见1.3），并求出所有测值的平均。
3.灌水与覆盖：
小区灌水量一般按下式求算：
Ｑ＝2•（a-w）•ρ•s•h100
灌水量，单位为立方米。
a:
假设的所测深度土层中的平均田间持水量，一般沙土取20％，壤土取25％，粘土取27％，以百分值表示。
w:
灌水前所测深度的各层平均土壤湿度，以百分值表示。
所测深度的平均土壤容重，一般取1.5。
ｓ：
灌水场地面积，以平方米为单位。
所要测定的深度，以米为单位。
2：
保证小区需水量的保证系数。
干旱地区可适当增加灌水量。
所有水应在一天内分次灌完，为避免水流冲刷表土可先在小区内放一些蒿草再灌水。
当水分全部下渗后，再盖上草席和塑料布，以防止蒸发和降水落到小区内。
4.测定土壤湿度：
灌水后当重力水下渗后，开始测定土壤湿度。
第一次测定土壤湿度的时间，根据不同土壤性质而定，一般沙性土灌后1—2天，壤性土2—3天，粘性土3—4天以后。
每天取一次，每次取4个重复，下钻地点不应靠近小区边缘。
土壤湿度测定方法见1.3。
5.确定田间持水量：
每次测定土壤湿度后，逐层计算同一层次前后两次测定的土壤湿度差值，若某层差值≤2.0％，则第二次测定值即为该层土壤的田间持水量
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