第三期：管理节水技术措施

2 土壤墒情监测与灌溉预报技术

用张力计、中子法、电阻法等监测土壤墒情，数据经分析处理后，配合天气预报，对适宜灌水时间、灌水量进行预报，可以做到适时适量灌溉，有效地控制土壤含水量，达到节水又增产。土壤墒情监测与灌溉预报技术只需购置必要的仪器设备，对基层农民技术员经技术培训后，即可操作运用，也是一种投入较低，效果比较显著的管理节水技术。

2.1 土壤墒情监测方法

（1）烘干法：用取土管插入土中取得土样，称其重量，置于烘箱中，在105摄氏度至110摄氏度的温度下，烘干至其重量不再变更时，计算所失去的水分与土样干重量的百分比。此法须有烘箱、取土钻及一定精度的天平，烘干时间最少需8~10时。

（2）张力计法：先用负压计测定土壤水分的能量，然后通过土壤水分特征曲线间接求出土壤含水量。负压计由陶土头、连通管和压力计三部分组成。压力计可采用机械式真空表、压力传感器、水银或水的U型管压力计。陶土头安装在被测土壤中之后，负压计中的水分通过陶土头与周围土壤水分达到平衡，这样就可以通过压力计将土壤水分的势能显示出来。负压计的实际测定范围一般为0~8千帕。

（3）中子仪法：是通过测定土壤中氢原子的数量而间接求得土壤含水量，它主要由快中子源、慢中子探测器和读数控制系统三部分组成。目前中子仪主要有两种类型，一种用于测定深层（地表30厘米以下）土壤水分；另一种用于测定表层（小于30厘米）土壤含水量。

（4）时域反射仪（TDR）法：在测定土壤含水量时，主要依赖电缆测试器。时域反射仪通过与土壤中平行电极联接的电缆，传播高频电磁波，信号从波导棒的末端反射到电缆测试器，从而在示波器上显示出信号往返的时间。只要知道传输线和波导棒的长度，就能计算出信号在土壤中的传播速度。介电常数和传播速度成反比，而和土壤含水量成正比，即可通过预先率定的土壤——水介质的介电常数，求出土壤的体积含水量。

（5）遥感法：采用遥感技术测定土壤含水量，主要依据于测定从土壤表面反射或散出的电磁能。随着土壤含水量大小而变化的辐射强度主要受土壤介电特性（折射率）或土壤温度的影响。遥感技术根据使用放射波的波长不同而有两种方法：一种是热力法或红外热辐射遥测法，其波长是10~12米；另一种是微波法，其波长为1~50厘米。微波法一般又分为无源微波法和有源微波法，前者是利用放射技术，而后者是利用雷达技术去测定与土壤含水量密切相关的土壤表层介电特性。

2.2 灌溉预报技术

灌溉预报是以农田水量平衡计算为基础，以土壤含水量预报为中心。通过循环运算，以确定各时段的土壤含水量，然后判断其是否需要灌溉，并计算灌水量。

（1）采用正推法进行灌溉预报：是通过农田土壤水分预测，得知现在的农田土壤含水率，并依此预报未来时段内农田土壤水分是否降到作物适宜土壤水分控制下限，然后根据下限可能出现的日期预报灌水时间和灌水量。武汉大学在河北、湖北两省用此预报方法分别对冬小麦和水稻进行灌溉预报，根据实测资料检验，其预报精度较高，符合实际应用要求。据河北省望都、藁城、临西三个试验站的冬小麦试验资料，用该预报方法确定灌水日期和灌水定额，结果全生育期内预报的灌溉次数比实际减少1次，灌溉定额可减少20%~25%。石家庄、保定市从上世纪90年代中期起，按此法在每次灌水前通过报纸、广播与电视发布冬小麦分次灌水预报，1993~1999年己促进节水3.9亿立方米，增产粮食8.9万吨。湖北省漳河灌区在1999年和2000年用该法对220.5万亩水稻田进行水稻灌溉预报，平均每年节水5200万立方米，增产粮食1.5万吨。

（2）采用时域反推法进行灌溉预报：中国农业科学院农田灌溉研究所在河南省清丰县采用时域反推法进行农田灌溉预报，取得较好效果。这种预报方法操作过程可归纳为：①确定土壤水分控制标准，根据作物光合作用对土壤水分的阈值反应与土壤蒸发等研究，确定节水灌溉的下限指标和上限指标，这样有利于减少土壤蒸发与提高作物水分生产率；②用时域反推法跟踪土壤水分下限值出现的时间与地块；③预报未来时段的腾发量并与降水量比较，判断灌水与否；④发出灌水预报，指导灌水；⑤如发现旬内实际天气条件（主要是降水）与预报出入较大，可在旬末及时修改灌水方案；⑥如此反复，旬以继旬，直至作物生长期结束。

此法具有很强的操作性，一般县级气象站，可根据此法发布全县范围内灌溉预报，而农民与灌水员就可依据县站的预报实施灌水。由于预报仅用上次灌水日期识别灌水地块，灌水量又是预报中己给出的量值，农民很容易掌握。

（3）利用土壤墒情模拟和预报模型进行灌溉预报：武汉水利电力大学在山西省霍泉灌区利用土壤墒情模拟和预报模型进行灌溉预报，取得较好效果。这种预报模型的原型是概念性平原水文模型，根据墒情预报的要求引进了作物需水量的概念，按农作物实际蒸发蒸腾量，对原模型中的蒸发蒸腾计算进行了修改，并利用作物适宜土壤含水量的研究成果，对田间土壤墒情的动态发展过程进行模拟和预报。利用该预报模型可直接由实测或的或预测的降雨、蒸发和其他气象条件、作物条件来模拟和预测田间土壤墒情，并可根据作物的适宜土壤含水量指标和土壤含水量下限临界指标来判断作物的水分状态，进行灌溉预报，以指导田间灌溉用水管理。