易利用水量計算器

重點速覽：易利用水量（readily available water, RAW）指的是作物根區土壤中，作物可以『不受水分逆境』就輕鬆吸取利用的那部分水量，是灌溉排程（何時該澆、澆多少）最核心的決策數字，通常以每單位面積的水深（mm）表示。要理解它，得先認識土壤保水的兩個關鍵水分常數。第一是『田間容水量（field capacity, FC）』：土壤被灌飽或降雨後，多餘的重力水下滲排掉、剩下由基質吸力（毛細力）保持在孔隙中的含水量上限，代表根區能『存住』的最大有效水。第二是『永久凋萎點（wilting point, WP）』：土壤水被吸取到作物再也無法從中取水、開始永久凋萎的含水量下限。FC 與 WP 之間的水就是植物理論上能用的水。把這段含水率差（FC − WP，以體積含水率表示）乘以作物的有效根系深度 Zr（水分主要被根系吸收的土層厚度），再換算成水深，就得到『總可用水量（total available water, TAW）』：TAW(mm) = (FC − WP) × Zr(m) × 1000（乘 1000 把 m 換成 mm）。TAW 是根區從飽和（FC）耗到凋萎（WP）之間的全部可用水。但這裡有個關鍵：作物並不是把 TAW 用到見底才受影響。當土壤逐漸變乾、含水量接近凋萎點時，土壤基質吸力急遽上升，根系要花愈來愈大力氣才能取水，遠在真正凋萎之前，作物就會因取水困難而關閉氣孔、減緩蒸騰與光合、產生水分逆境並影響產量。因此灌溉管理不該等到 TAW 耗盡，而應在耗掉一定比例時就補水。這個『作物可無逆境耗用的可用水比例』就是允許耗水比例（depletion fraction）p。RAW 便定義為 TAW 中這段可安心使用的部分：RAW = TAW × p。p 值由作物種類與當時的蒸散強度決定——FAO-56 給出各作物在中等蒸散（約 5 mm/day）下的參考 p，多在 0.3–0.7 之間：淺根、對缺水敏感的作物（如許多蔬菜、葉菜）p 較小（更早就要灌溉），深根耐旱作物 p 較大；蒸散愈強的日子 p 要調小（土乾得快、更早受逆境）。舉例，某壤土田間容水量 FC = 0.30、凋萎點 WP = 0.12（體積含水率），作物有效根深 Zr = 0.6 m，允許耗水比例 p = 0.5：TAW = (0.30 − 0.12) × 0.6 × 1000 = 0.18 × 600 = 108 mm，RAW = 108 × 0.5 = 54 mm。這代表這塊地根區從灌飽到凋萎共有 108 mm 可用水，其中前 54 mm 是作物可無逆境利用的『易利用水量』；當土壤累積耗水達到 54 mm 時，就應該灌溉補水（一般補到田間容水量），把耗水歸零。RAW 的用途：其一，設定灌溉觸發門檻——用土壤水分感測器或水分平衡追蹤根區耗水，一達 RAW 就灌溉，兼顧不缺水與不浪費；其二，決定灌溉間隔——把 RAW 除以日蒸散量（ETc）就得到兩次灌溉之間可撐的天數（灌溉間隔 = RAW ÷ ETc）；其三，估算單次灌溉水量——通常一次補到田間容水量，補水量約等於已耗水（≤ RAW，再考量灌溉效率）。使用 RAW 與本工具要注意幾點：一是 FC 與 WP 要用『體積含水率』且對應該土壤質地（可由土壤水分特徵曲線或質地經驗值取得），砂土 TAW 小、黏壤土 TAW 大；二是根深 Zr 隨作物與生育期變化，苗期根淺、TAW/RAW 小，成株根深後變大，排程要隨生育期更新；三是 p 不是固定值，蒸散強時要調小；四是 RAW 是『不受逆境』的門檻，若刻意做缺水灌溉（deficit irrigation），可容許耗水超過 RAW 接受一定減產。總之，易利用水量把土壤保水特性（FC、WP）、根深與作物耐旱性（p）整合成一個可操作的灌溉門檻，是精準灌溉排程的基礎。