圖1：與體積含水量相關(guān)的測(cè)量原理和張力勢(shì)

張力計(jì)可以直接測(cè)量“土壤吸力”的儀器，即植物為了獲得所需水分而必須克服的力，以及決定土壤中水分分布和運(yùn)輸?shù)牧Α?/span>

測(cè)量原理

張力計(jì)由底部帶有多孔陶瓷尖端的管、頂部附近的真空計(jì)和密封蓋組成。當(dāng)充滿(mǎn)除氧水并插入土壤中時(shí)，水可以通過(guò)尖端的連接孔進(jìn)出張力計(jì)（見(jiàn)圖1）。當(dāng)土壤干燥，水從張力計(jì)流出時(shí)，會(huì)在張力計(jì)內(nèi)部產(chǎn)生真空（負(fù)壓），如壓力表所示。當(dāng)產(chǎn)生的真空與“土壤吸力”相對(duì)應(yīng)時(shí)，張力計(jì)的水流出停止。然后，百分表讀數(shù)直接測(cè)量從土壤中去除水分所需的力。如果土壤進(jìn)一步干燥，更多的水就會(huì)流出，直到達(dá)到更高的真空度。當(dāng)水分添加到土壤中時(shí)，會(huì)發(fā)生相反的過(guò)程。土壤中的水分通過(guò)多孔尖端流回張力計(jì)，直到真空度降低到與較低土壤吸力值對(duì)應(yīng)的值。然后，水流停止。如果向土壤中添加足夠的水直至完全飽和，則張力計(jì)上的儀表讀數(shù)將降至零。由于水可以通過(guò)多孔陶瓷尖端的孔隙流入和流出管道，因此儀表讀數(shù)始終與土壤吸力保持“平衡”。

材料和工具

張力計(jì)（Soilmoisture Equipment Corp.）、真空手泵、除氧蒸餾水、一個(gè)水桶或大燒杯、鑿槽螺旋鉆、抹刀、卷尺、裝有蒸餾水的塑料清洗瓶、取樣容器和移動(dòng)天平（用于實(shí)際含水量測(cè)定）、記事本和筆。

張力計(jì)的描述

1、關(guān)閉加注杯的彈性蓋。

2、O型環(huán)，確保真空計(jì)和張力計(jì)之間的氣密連接。

3、真空計(jì)的連接點(diǎn)具有不同的傾斜角度，以便于讀數(shù)。

可以更換壓力傳感器的真空表。

4、在張力計(jì)主體上標(biāo)記，以便將張力計(jì)定位到正確的深度。

5、厚壁有機(jī)玻璃管，構(gòu)成張力計(jì)主體；耐太陽(yáng)輻射和水和土壤影響。

使用延伸管，張力計(jì)可以達(dá)到更大的深度。

6、具有高導(dǎo)水率值的可更換陶瓷尖端（杯）。

7、用于注水的注入機(jī)構(gòu)的按鈕，也可以從張力計(jì)中取出收集的空氣。

重新加注后，張力計(jì)的再生將在幾分鐘后開(kāi)始。

8、蓄水量足以使用數(shù)月的水。

9、用于土壤吸力測(cè)量的真空計(jì)。

10、不同壓力單位的刻度尺（即kPa、cb、…）

11、彈性外殼，保護(hù)真空計(jì)免受天氣影響。

重要提示

-建議在蒸餾水中預(yù)先飽和陶瓷尖端，因?yàn)檫@有助于張力計(jì)填充。

-張力計(jì)零點(diǎn)：當(dāng)填充式張力計(jì)的陶瓷尖端一半浸入水中時(shí)，讀數(shù)為零。（參見(jiàn)右側(cè)的圖1。）

-鉆孔時(shí)，建議取樣測(cè)定土壤含水量，以查看初始含水量。

-不同土壤類(lèi)型的響應(yīng)時(shí)間不同；響應(yīng)時(shí)間還取決于測(cè)量深度（滲透水重新分布所需的時(shí)間取決于深度）。

-陶瓷尖端的空氣進(jìn)入值約為-85 kPa（=85厘巴或壓力頭的-850 cm）。

張力計(jì)電位的讀數(shù)與土壤含水量密切相關(guān)。土壤體積含水量對(duì)基質(zhì)電位的依賴(lài)性（當(dāng)忽略氣動(dòng)和包絡(luò)電位分量時(shí)，等于張力計(jì)）稱(chēng)為土壤持水曲線，見(jiàn)圖1。不同土壤類(lèi)型的保留曲線不同。在下面的照片中，您可以看到使用TDR傳感器和張力測(cè)量電位同時(shí)測(cè)量土壤含水量-這兩個(gè)測(cè)量在相同的深度進(jìn)行。（本章的重點(diǎn)不是此主題，有關(guān)更多信息，請(qǐng)遵循與此主題相關(guān)的講座。）

土壤水勢(shì)：土壤-水-植物系統(tǒng)中的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用張力計(jì)讀數(shù)的解釋

Bar是一種舊的壓力單位，已被單位Pa取代：1 Bar=100 000 Pa。然而，仍然使用Bar，尤其是這些類(lèi)型的張力計(jì)。

0千帕（0厘巴）

儀表讀數(shù)為零表示周?chē)寥劳耆凰柡?，無(wú)論土壤類(lèi)型如何。大雨或深度灌溉后，預(yù)計(jì)讀數(shù)為零。如果在很長(zhǎng)一段時(shí)間后零讀數(shù)仍然存在，則植物根系會(huì)缺氧，并會(huì)發(fā)生疾病。灌溉后的持續(xù)零讀數(shù)表明排水條件差，應(yīng)進(jìn)行調(diào)查和糾正。

>0-10 kPa（>0-10厘巴）

儀表讀數(shù)在0-10 cb范圍內(nèi)，表明植物生長(zhǎng)的水分過(guò)剩。在這個(gè)范圍內(nèi)，土壤中的水分在幾天內(nèi)就會(huì)流失。該范圍內(nèi)的持續(xù)讀數(shù)表明排水條件較差，應(yīng)予以糾正，以獲得健康的植物生長(zhǎng)。

10-20千帕（10-20厘巴）

儀表讀數(shù)在10-20 cb范圍內(nèi)，表明土壤中有充足的水分和空氣，有利于所有類(lèi)型土壤中植物的健康生長(zhǎng)。該范圍通常被稱(chēng)為土壤的“田間持水量”范圍，這意味著土壤已達(dá)到其“持水量”，不能再為未來(lái)的植物生長(zhǎng)保持水分。當(dāng)土壤處于“田間持水量”時(shí)，任何額外添加的水在生長(zhǎng)植物使用前的一兩天內(nèi)排出根區(qū)。

如果灌溉已經(jīng)進(jìn)行，當(dāng)水位計(jì)下降到這個(gè)水平時(shí)，應(yīng)該停止灌溉，因?yàn)槿魏晤~外的水都會(huì)很快從根區(qū)排出并浪費(fèi)掉，并攜帶有價(jià)值的肥料。

• 重粘土：此時(shí)無(wú)需灌溉。

• 中等質(zhì)地土壤：此時(shí)無(wú)需灌溉。

• 砂土：通常不需要灌溉。然而，這些土壤的儲(chǔ)水能力非常有限，因此，當(dāng)土壤吸力值達(dá)到15-20 cb后，隨著植物去除水分，土壤吸力值迅速增加。如果將土豆等對(duì)水敏感的植物種植在粗糙的砂質(zhì)土壤中，則可能需要在15-20 cb之間開(kāi)始灌溉，以便在出現(xiàn)破壞性壓力條件之前有時(shí)間施用灌溉水。

20-40 kPa（20-40厘巴）

有效的水分和通風(fēng)有利于植物生長(zhǎng)。

• 重粘土：無(wú)需灌溉。

• 中等質(zhì)地土壤：無(wú)需灌溉。

• 砂土：在20-30 cb范圍內(nèi)，開(kāi)始對(duì)較粗的砂土進(jìn)行灌溉。適用于30-40 cb范圍內(nèi)的細(xì)粒砂土。

40-60 kPa（40-60厘巴）

在質(zhì)地較細(xì)的土壤中，有效水分和通氣有利于植物生長(zhǎng)。

• 重粘土：無(wú)需灌溉。

• 中等質(zhì)地土壤：在這一范圍內(nèi)開(kāi)始灌溉。質(zhì)地越細(xì)，開(kāi)始灌溉前的讀數(shù)越高。

• 砂土：過(guò)于干燥。大風(fēng)天氣會(huì)迫使土壤吸力迅速升高，并對(duì)植物造成損害。

60-80千帕（60-80厘巴）

除重粘土外，現(xiàn)有水分稀少。

• 重粘土：當(dāng)土壤吸力值達(dá)到70-80 cb時(shí)，開(kāi)始灌溉。

• 中等質(zhì)地土壤：過(guò)于干燥。炎熱、多風(fēng)的條件會(huì)迅速迫使土壤吸力達(dá)到高讀數(shù)，并可能損壞植物。

• 砂土：過(guò)于干燥。在灌溉之前，植物會(huì)受到損害。