圖1：與體積含水量相關的測量原理和張力勢

張力計可以直接測量“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輸的力。

測量原理

張力計由底部帶有多孔陶瓷尖端的管、頂部附近的真空計和密封蓋組成。當充滿除氧水并插入土壤中時，水可以通過尖端的連接孔進出張力計（見圖1）。當土壤干燥，水從張力計流出時，會在張力計內部產生真空（負壓），如壓力表所示。當產生的真空與“土壤吸力”相對應時，張力計的水流出停止。然后，百分表讀數直接測量從土壤中去除水分所需的力。如果土壤進一步干燥，更多的水就會流出，直到達到更高的真空度。當水分添加到土壤中時，會發生相反的過程。土壤中的水分通過多孔尖端流回張力計，直到真空度降低到與較低土壤吸力值對應的值。然后，水流停止。如果向土壤中添加足夠的水直至完全飽和，則張力計上的儀表讀數將降至零。由于水可以通過多孔陶瓷尖端的孔隙流入和流出管道，因此儀表讀數始終與土壤吸力保持“平衡”。

材料和工具

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

張力計的描述

1、關閉加注杯的彈性蓋。

2、O型環，確保真空計和張力計之間的氣密連接。

3、真空計的連接點具有不同的傾斜角度，以便于讀數。

可以更換壓力傳感器的真空表。

4、在張力計主體上標記，以便將張力計定位到正確的深度。

5、厚壁有機玻璃管，構成張力計主體；耐太陽輻射和水和土壤影響。

使用延伸管，張力計可以達到更大的深度。

6、具有高導水率值的可更換陶瓷尖端（杯）。

7、用于注水的注入機構的按鈕，也可以從張力計中取出收集的空氣。

重新加注后，張力計的再生將在幾分鐘后開始。

8、蓄水量足以使用數月的水。

9、用于土壤吸力測量的真空計。

10、不同壓力單位的刻度尺（即kPa、cb、…）

11、彈性外殼，保護真空計免受天氣影響。

重要提示

-建議在蒸餾水中預先飽和陶瓷尖端，因為這有助于張力計填充。

-張力計零點：當填充式張力計的陶瓷尖端一半浸入水中時，讀數為零。（參見右側的圖1。）

-鉆孔時，建議取樣測定土壤含水量，以查看初始含水量。

-不同土壤類型的響應時間不同；響應時間還取決于測量深度（滲透水重新分布所需的時間取決于深度）。

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

張力計電位的讀數與土壤含水量密切相關。土壤體積含水量對基質電位的依賴性（當忽略氣動和包絡電位分量時，等于張力計）稱為土壤持水曲線，見圖1。不同土壤類型的保留曲線不同。在下面的照片中，您可以看到使用TDR傳感器和張力測量電位同時測量土壤含水量-這兩個測量在相同的深度進行。（本章的重點不是此主題，有關更多信息，請遵循與此主題相關的講座。）

土壤水勢：土壤-水-植物系統中的一個實際應用張力計讀數的解釋

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，尤其是這些類型的張力計。

0千帕（0厘巴）

儀表讀數為零表示周圍土壤完全被水飽和，無論土壤類型如何。大雨或深度灌溉后，預計讀數為零。如果在很長一段時間后零讀數仍然存在，則植物根系會缺氧，并會發生疾病。灌溉后的持續零讀數表明排水條件差，應進行調查和糾正。

>0-10 kPa（>0-10厘巴）

儀表讀數在0-10 cb范圍內，表明植物生長的水分過剩。在這個范圍內，土壤中的水分在幾天內就會流失。該范圍內的持續讀數表明排水條件較差，應予以糾正，以獲得健康的植物生長。

10-20千帕（10-20厘巴）

儀表讀數在10-20 cb范圍內，表明土壤中有充足的水分和空氣，有利于所有類型土壤中植物的健康生長。該范圍通常被稱為土壤的“田間持水量”范圍，這意味著土壤已達到其“持水量”，不能再為未來的植物生長保持水分。當土壤處于“田間持水量”時，任何額外添加的水在生長植物使用前的一兩天內排出根區。

如果灌溉已經進行，當水位計下降到這個水平時，應該停止灌溉，因為任何額外的水都會很快從根區排出并浪費掉，并攜帶有價值的肥料。

• 重粘土：此時無需灌溉。

• 中等質地土壤：此時無需灌溉。

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

20-40 kPa（20-40厘巴）

有效的水分和通風有利于植物生長。

• 重粘土：無需灌溉。

• 中等質地土壤：無需灌溉。

• 砂土：在20-30 cb范圍內，開始對較粗的砂土進行灌溉。適用于30-40 cb范圍內的細粒砂土。

40-60 kPa（40-60厘巴）

在質地較細的土壤中，有效水分和通氣有利于植物生長。

• 重粘土：無需灌溉。

• 中等質地土壤：在這一范圍內開始灌溉。質地越細，開始灌溉前的讀數越高。

• 砂土：過于干燥。大風天氣會迫使土壤吸力迅速升高，并對植物造成損害。

60-80千帕（60-80厘巴）

除重粘土外，現有水分稀少。

• 重粘土：當土壤吸力值達到70-80 cb時，開始灌溉。

• 中等質地土壤：過于干燥。炎熱、多風的條件會迅速迫使土壤吸力達到高讀數，并可能損壞植物。

• 砂土：過于干燥。在灌溉之前，植物會受到損害。