实验二 耕层构造的测定
一、实验目的
学习不同耕层下土壤坚实度与耕层构造的测定方法。 二、实验内容
（一）土壤坚实度的测定 土壤坚实度的测定使用土壤硬度计。
1．原理
当土壤硬度计在柱塞压入土壤时，可以直接显示出土壤的阻力。这个土壤阻力值是柱塞压入土壤的剪切压缩及土壤与金属磨擦的一个综合指标。土壤坚实度的测定值受柱塞的形状、锥体的角度及作用速度所制约。因此，在测定不同土壤耕作条件下各个土壤深度的土壤坚实度时，必须使用同一种仪器和测头，以利于相互比较。
2．方法
（1）将土壤硬度计放在待测的土壤部位上，反时针摇把，使测杆上升，直至螺旋杆刻度的零线与记录盘顶端相平为止。
（2）将记录盘上插销插入螺旋杆的螺槽中，然后用脚踏往踏板顺时针摇动摇把，即进行测定。
（3）直至螺旋杆上顶头螺针与记录盘相碰为止，再将记录笔翻到向下位置（与记录纸脱离）反向摇动摇把，使螺旋杆返回，此时一个测点的观测完成。一般每一测定部位需重复测定3～4次。
3．结果计算 计算某一深度的硬度，可在曲线上找出该深度的弹簧变形量，再参照仪器标定曲线，查得测定阻力，一般应用弹簧变形量的平均值，算出测点的平均阻力。
曲线包围面积弹簧变形量平均值＝
深度（二）耕层构造的测定
1．原理 通过取得耕作层的原状土样，使其毛管水达到饱和，然后测定毛管水饱和状态下的含水量以及土壤容重、土壤比重，计算三相各自占有的体积。固相体积为土壤容重除以土壤比重，总孔隙度为土样总体积减固体体积，毛管孔隙度为毛管水饱和后的含水量，非毛管孔隙度为总毛管孔隙度减毛管孔隙度。
2．方法
（1）室内称重。在室内将环刀及上、下盖一起称重，并连同环刀号码一块记录下来，填写在附表内。把称好的环刀，包括上、下盖，锤子，切土刀，土铲等一块带至田间。
（2）室外取样。在田间选取有代表性的地段，按要求采取一定的土壤层次，取样前先铲除地面杂草，捡出石头等障碍物，不能破坏土面。在将环刀插入土壤的过程中，锤子用力要稳。然后用土铲将原状土壤一起取出。
原状土壤样品取出后，用切土刀将两端多出的土柱小心削平（如在切口处有石块，则土样必须重取）。削平后盖好上、下盖，切勿震动，以免耕层构造改变。将环刀周围附着的泥土擦干净放好，并记下所取土样的土壤层次，然后再取另一层土样（注意土样的上下层次不要放错）。
（3）室内土样吸水饱和 田间取好的土样带回室内，将环刀和原状土样加上、下盖一起称重，并记下结果。
将环刀下盖取下，移放到上盖处，把环刀底部蒙上小块纱布，小心放在搪瓷盘中已裹好滤纸的吸水槽上，然后向搪瓷盘内加水，使其吸水饱和。
土壤吸水至饱和的时间因土样的高度和土壤质地的不同而异，一般可在开始吸水后的第二天或第三天开始将环刀加上下盖连同土样取出称重，每天要称重几次，直至恒重时为上。即可得到毛管水分饱和的土
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样重，并记下重量。称重时不可使土样有任何散失。
最后将环刀（加上、下盖）与毛管水饱的土样一起放在105℃烘干箱中烘至恒重，然后放入干燥器中冷却至室温，称重，并记录下重量。测定和计算结果写入表实8—1。
表实8—1 耕层构造测定记录和计算表
土壤类别： 采样地点： 样点号： 采样深度： 采样日期： 测定者：
项目 环刀号码 环刀＋盖重（g） 环刀体积（cm3） 环刀＋盖＋自然湿土重（g） 环刀＋盖＋吸水后湿土重（g） 自然湿土重（g） 吸水后湿土重（g） 环刀＋盖＋烘干土重（g） 烘干土重（g） 自然湿土含水重（g） 吸水后湿土含水重（g） 吸水前土壤含水量（%） 吸水后土壤含水量（%） 土壤容重（g/cm3） 土壤比重 固体体积（cm3） 总孔隙体积（cm3） 毛管孔隙体积（cm3） 非毛管孔隙体积（cm3） 计算 （1） （2） （3） （4） （5）＝（3）－（1） （6）＝（4）－（1） （7） （8）＝（7）－（1） （9）＝（5）－（8） （10）＝（6）－（8） （11）＝（9）/（8） （12）＝（10）/（8） （13） （14）＝2.64 （15）＝（13）/（14） （16）＝（2）－（15） （17）＝（6）－（8） （18）＝（16）－（17） Ⅰ Ⅱ Ⅲ 固相：液相：气相（以实数表示） （4）计算
土壤干重（g）＝（烘干土样重+环刀重）一环刀重
土壤容重（g／cm3）＝烘干土样重（g）／环刀容积（cm3） 土壤固相体积（％）：土壤容重／土壤比重×100％ 毛管水含量＝环刀加吸水土样重一环刀加烘干土样重
土壤气体体积（％）＝100一固体体积（％）一液相体积（％）
三、材料及用具
土壤硬度计、土壤环刀、切土刀、1/100天平、钢卷尺、土铲、锤子、吸水槽、搪瓷盘、纱布、滤纸、干燥器、烘干箱、皮尺、直尺、记载表等。 四、思考题
1．选择两种以上不同耕法的地块，测定土壤坚实度。 2．比较不同耕作措施对土壤耕层构造状况的影响。
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实验三 农田生产潜力估算
一、实验目的
学会利用生活要素逐步订正法计算作物生产潜力。 二、实验内容
生活要素逐步订正法的基本原理是根据科学实验数据，分析作物生产力形成与其生产要素光、温、水、土壤、肥料等的函数关系，然后计算假设其它诸要素完全满足时，某一要素所具有的生产潜力。如在假设温度、降雨、肥料、土壤等条件完全满足作物生长的条件下，某地光资源具有的潜力叫光合潜力，除光和温度以外的其它条件完全满足时的潜力叫光温生产潜力，依此进行逐步订正，每订正一次，增加一个订正因素。
三、材料及用具
拟计算地区所在地的气候、土壤、肥料、技术、经济及社会因素的基础资料。 四、方法与步骤
本实验采用改进的瓦杰宁根方法计算内蒙古河套地区春小麦光温生产潜力及光温水生产潜力。其主要方法步骤如下：
（一）计算光温生产潜力
应用瓦杰宁根方法计算，公式为：
Y?y?PE?K?CT?CH?G?2/15
ea?ed式中：Y为光温生产潜力（kg／亩）；
y为标准作物总干物质产量（kg／ha）；
PE为气候（湿度）订正系数；
ea?edK为作物种类订正系数； CT为温度订正系数；
CH为收获部分订正（经济系数）系数； G为生产期订正系数；
2／15为把kg／ha换算为市斤／亩的换算系数。 下面将分别计算各项数值。
1．计算标准作物总干物质产量（y）。
y=Fyo+（1一F）yc
（1）F=（Rse一0.5Rg）／0.8Rse
式中：Rse为晴天最大入射有效短波辐射（k cal／cm2·day），可根据站点纬度从表2-8中查出。
Rg是实测入射短波辐射（k cal／cm2·day），可由—下式求得： Rg=（0.25+0.5n／N）Ra×59
其中：Ra是大气顶的太阳辐射，单位用蒸发的水分毫米数表示，可由台站的地理纬度从表实2—7中用内插法求出。
n／N为日照百分率
59：为由Ra的毫米单位换算成cal／cm2·day的单位换算系数。
（2）yo是生育期间完全阴天时，标准作物总干物质生产率，单位kg／ha·day。 （3）yc是生育期间完全晴天时，标准作物的总干物质生产率，单位kg／ha·day。
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yo、yc可由表2—8中查出。
（4）根据查出的各月Rse、yo、yc和Ra及实测的n／N值分别填入表实2—1中，并分别求出月总和（7月则求出20天总和），求出生育期（1／4—20／7）总和后，求得生育期间的平均值，然后代入公式就可得y值，见表实2—1。 2．气候影响订正系数=
PE
ea?ed（1）PE为生育期间日平均可能蒸散（mm／day）。 （2）
e为生育期内平均饱和水气压。由生育期间平均气温查饱和水气压表得山。由本实习资料提供
a的各平均气温资料计算后，得到生育期间的月平均气温为17.5℃，查表得到
（3）
e为20.0mb。
aed为实际水气压。由饱和水气压乘以生长期间的平均相对温度（RH％）得出（表实2－2）。
表实2—1 标准作物干物质产量计算表 月份 4 月 平 均 月 总 和 月 平 均 5 月 总 和 月 平 均 6 月 总 和 月 平 均 7 月 总 和 生育期内总和 生育期内平均 项目 n/N（%） Rg（mm/day） Rge（cal/cm2） yc（kg/ha） yo（kg/ha） Rg（cal/cm2·day） F y 表实2—2 气候影响订正值计算 月份 项目 t RH （%） PE（mm/day） ea（mb） ed（kg/ha） 3．作物种类订正（K）：几种作物的K值见表实2—9。 4．温度订正（CT）：不同作物的CT值由生育期平均气温从表实2—10中查得。 注：根据气温17.5℃，作图内插后求得CT＝0.58。 5．收获部分订正（CH）：本实习中CH＝0.4。 6．生育期日期（G）：为1／4—10／7，共111天。
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4 月 平 均 9.4 月 总 和 月 平 均 16.9 5 月 总 和 月 平 均 22.0 6 月 总 和 月 平 均 23.8 7 月 总 和 生育期内总和 生育期内平均 17.5 7．将以上各项计算的结果进行计算，即可求得光温生产潜力Y。
表实2—3 光温生产潜力的计算 PE Y K CT CH 项目 ?eeaG 2/15 Y d数值 （二）计算在自然降水条件下，小麦的气候条件生活潜力YP
在计算气候生产潜力时，将小麦全生育期分为三个生育阶段： 营养生产阶段：1/4—10/5； 生殖生长阶段：11/5—20/6； 灌浆成熟阶段：21/6—20/7。
1．计算各生育阶段的需水满足率（V）。
公式：
V?生育期间各旬实际耗水量总和（ETn）
生育期间各旬作物需水量总和（ETm）（1）计算各旬作物需水量（ETm：mm／旬）
ETm=KC×PE
式中：PE为可能蒸散值
KC为作物需水系数了，可从附表3-12中查出，本实习中已经给出各旬的KC值。 （2）作物实际耗水量（ETa ：mm/旬）。分两种情况：
①当本旬降水量（P）加上旬有效储存量大于ETm时，则ETa=ETm。（本旬末的土壤有效水分储存量ST＝P-ETm+上旬ST）。
②当本旬降水量（P）加土壤有效水分储存量小于ETm时，则ETa=P+上旬ST（本旬末土壤有效水分储存量为零）。
（3）播前土壤有效水分储存量（ST）
ST＝播前N旬降水量总和－K×播前N旬可能蒸散总和
N与K值选取多大，由具体作物及作物的季节搭配而定。本实习选3月份三旬计算前土壤水分储存量（即N=3），取K=0.1。
当ST＜0时，记为零。
2．计算作物不同生育阶段产量降低率（u）。
u?ky(1?V)?100%(1?yaETa)?ky(1?) ymETmky是产量反应系数，不同作物的各生育阶段不同，本实习已经给山各生育阶段的ky值。
3．计算各生育阶段产量指数（Iy）。
Iy?1?u?ya ymIy1?1?u1?100% Iy2?Iy1(1?u2)?100% Iy3?Iy3(1?u3)?100%
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