土壤水分虧缺計算器

重點速覽：土壤水分虧缺（soil water deficit, SWD）指的是作物有效根區內的土壤，目前距離『田間持水量（field capacity, θFC，土壤自由排水後仍能保住的最大含水量）』還缺多少水，換算成等效水深（mm）表示，也就是要把根區補滿到田間持水量所需補回的灌溉水深。它是灌溉排程（何時灌、灌多少）最核心的量。理解 SWD 要先建立土壤水分的幾個基準：土壤含水量介於『飽和』與極乾之間，灌溉管理最關心兩個點——田間持水量 θFC（灌飽並自由排水一兩天後的含水量，土壤能長期保住、對作物最有利的上限）與凋萎點 θWP（作物再也吸不到水而永久凋萎的下限）；θFC 與 θWP 之間的水才是作物可用的『有效水（available water）』。作物不斷從根區吸水蒸散，含水量從 θFC 逐漸下降，SWD 就越來越大。SWD 的計算把『每單位深度缺多少水』乘上根區厚度：以體積含水率表示，田間持水量與目前含水率的差 (θFC − θ現況) 是每單位土層體積缺水的體積比，乘上有效根區深度（換算成 mm）就得到等效缺水深 SWD(mm) = (θFC − θ現況) × 根區深度(mm)。舉例，θFC = 0.30、目前 θ = 0.18、有效根區深度 600 mm，則 SWD = (0.30 − 0.18) × 600 = 0.12 × 600 = 72 mm，意思是每公頃根區還缺相當於 72 mm 深的水，要補這麼多才能回到田間持水量。若目前含水率已達或超過 θFC（剛灌完或雨後），(θFC − θ現況) ≤ 0，SWD = 0，不需灌溉。SWD 的意義與用法：其一，它直接告訴你『這一次要補多少水』——灌溉補水深度就等於當時的 SWD（再視需要加淋洗需水量與考慮灌溉效率）；把水深 mm 乘以面積就得到灌溉水量（1 mm × 1 公頃 = 10 m³ = 10,000 L）。其二，配合『管理容許虧缺（MAD, management allowed depletion）』決定灌溉時機：作物有效水的一部分可容許被耗用而不減產（不同作物與生育期 MAD 常 30–60%），當 SWD 累積達到 MAD × 總有效水（TAW × MAD，稱為容許耗水 RAW）時就該灌溉，灌回田間持水量。其三，它讓灌溉『按需供給』：以張力計、TDR/FDR 電容探頭或水分平衡（ET 扣除有效降雨）追蹤 θ 或 SWD，避免灌太早（浪費、淋失養分）或太晚（作物受旱、減產）。使用 SWD 要注意幾點：一是 θFC 與 θ現況要用同一種含水率單位（此處為體積含水率 0–1）且來自同一土層深度；質地不同的分層土壤宜分層計算再累加。二是『有效根區深度』要用作物當前實際的吸水根深，苗期根淺、成株根深，用錯會高估或低估補水量。三是這裡算的是把根區補回田間持水量的『淨補水深』，實務上還要除以灌溉系統的灌溉效率（滴灌高、噴灌次之、地面灌較低）得到毛灌溉量，並視鹽度加淋洗分量。四是 SWD 只反映水量，實際排程還要看天氣預報（將下雨可延後）、作物生育期敏感性與土壤入滲能力（一次補太多會逕流或深層滲漏）。總之，土壤水分虧缺把『根區缺多少水』化成一個等效水深，是決定灌溉時機與水量、實現節水與穩產的關鍵指標。