第一章1 農(nóng)田土壤水分狀況

1、第一節(jié)第一節(jié) 農(nóng)田土壤水分狀況農(nóng)田土壤水分狀況第一章第一章 農(nóng)田灌溉原理農(nóng)田灌溉原理農(nóng)田水分：指農(nóng)田中的地表水、土農(nóng)田水分：指農(nóng)田中的地表水、土壤水和地下水（圖）。壤水和地下水（圖）。地表水：地表積水。地表水：地表積水。土壤水：存在于包氣帶中的水分。土壤水：存在于包氣帶中的水分。地下水：飽水帶中的重力水。地下水：飽水帶中的重力水。 第一節(jié)第一節(jié) 農(nóng)田土壤水分狀況農(nóng)田土壤水分狀況一、一、土壤水分形態(tài)及其有效性土壤水分形態(tài)及其有效性水分形態(tài)水分形態(tài)重力水重力水懸著毛管水懸著毛管水膜狀水膜狀水吸濕水吸濕水0.00010.050.6251.53.11000最大分子持水率最大分子持水率含水率為含水率為0

2、過剩水過剩水有效水有效水難有效水難有效水無效水無效水無效水無效水飽和含水率飽和含水率田間持水率田間持水率土土壤壤有有效效持持水水率率土壤對水分土壤對水分的吸力的吸力(MPa)(MPa)含水率及土含水率及土壤水分常數(shù)壤水分常數(shù)有效性有效性吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)二、農(nóng)田水分狀況二、農(nóng)田水分狀況（一）旱作地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況（一）旱作地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況 不允許地表積水；不允許地表積水； 土壤適宜含水率為凋萎系數(shù)到田間持水率土壤適宜含水率為凋萎系數(shù)到田間持水率之間；之間； 地下水位應(yīng)維持在根系吸水層以下一定距地下水位應(yīng)維持在根系吸水層以下一定距離處，以免發(fā)生漬害或鹽堿化。離處，以免發(fā)生

3、漬害或鹽堿化。二、農(nóng)田水分狀況二、農(nóng)田水分狀況（二）水稻地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況（二）水稻地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況 傳統(tǒng)采用淹灌法傳統(tǒng)采用淹灌法. 缺水地區(qū)應(yīng)推廣控制灌溉等節(jié)水缺水地區(qū)應(yīng)推廣控制灌溉等節(jié)水灌溉技術(shù)。灌溉技術(shù)。 除曬田期，地面維持適宜的水層深度或濕潤度；除曬田期，地面維持適宜的水層深度或濕潤度； 地下水位不宜過高地下水位不宜過高, 應(yīng)保證一定的深層滲漏應(yīng)保證一定的深層滲漏. 二、農(nóng)田水分狀況二、農(nóng)田水分狀況（三）農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)（三）農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)1農(nóng)田水分過多的原因及措施農(nóng)田水分過多的原因及措施 原因原因: 降水量大降水量大; 洪水泛濫洪水泛濫; 地下水位過高等地下水位過高等

4、. 形成的災(zāi)害：洪災(zāi)；澇災(zāi)；漬害形成的災(zāi)害：洪災(zāi)；澇災(zāi)；漬害 措施：措施：防洪防洪整治排洪河道，興修水庫，加固堤防整治排洪河道，興修水庫，加固堤防等。等。防澇防澇開挖排水河道，修建排澇閘、站等。開挖排水河道，修建排澇閘、站等。 防漬防漬開挖田間排水溝，防止過量灌溉等。開挖田間排水溝，防止過量灌溉等。二、農(nóng)田水分狀況二、農(nóng)田水分狀況（三）農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)（三）農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)2農(nóng)田水分過少的原因及調(diào)節(jié)措施農(nóng)田水分過少的原因及調(diào)節(jié)措施 原因：降雨少，土壤持水能力差等。原因：降雨少，土壤持水能力差等。 措施：措施：灌溉灌溉主要措施；主要措施； 疏松土層疏松土層減少土壤蒸發(fā)；減少土壤蒸發(fā)；地表覆蓋

5、地表覆蓋阻止土壤蒸發(fā)；阻止土壤蒸發(fā)； 化學抗旱化學抗旱減少葉面蒸騰。減少葉面蒸騰。 （一）土壤含水率的表示方法（一）土壤含水率的表示方法n 以水重占干土重的百分數(shù)表示（即重量含水率）以水重占干土重的百分數(shù)表示（即重量含水率）1.以水體占土壤體積的百分數(shù)表示（即體積含水率）以水體占土壤體積的百分數(shù)表示（即體積含水率）三、土壤含水率的測定和表示方法三、土壤含水率的測定和表示方法%100烘干土重量烘干土重量濕土重量重%100%100水的容重土壤干容重土壤體積土壤水分體積重體（一）土壤含水率的表示方法（一）土壤含水率的表示方法n以水體占土壤孔隙體積的百分數(shù)表示以水體占土壤孔隙體積的百分數(shù)表示 3.以土

6、壤實際含水量占田間持水量的百分數(shù)表示以土壤實際含水量占田間持水量的百分數(shù)表示 三、土壤含水率的測定和表示方法三、土壤含水率的測定和表示方法%100%100土壤孔隙率水的容重土壤干容重孔隙體積土壤水分體積重孔%100田間持水率重相（二二）土壤含水量的測定方法土壤含水量的測定方法1感觀法感觀法2. 烘干稱重法烘干稱重法3張力計（負壓計）法張力計（負壓計）法4. 時域反射儀法時域反射儀法 （TDR法）法）5. 中子水分儀法中子水分儀法 三、土壤含水率的測定和表示方法三、土壤含水率的測定和表示方法00=100（盒+濕土重）-（盒+干土重）土壤含水率（盒+干土重）-盒重四、土壤水分運動方程四、土壤水分運

7、動方程 K水力傳導(dǎo)度，當土壤飽和時稱為滲透系數(shù)，水力傳導(dǎo)度，當土壤飽和時稱為滲透系數(shù)，表征土壤對水分流動的傳導(dǎo)能力，在數(shù)量上等表征土壤對水分流動的傳導(dǎo)能力，在數(shù)量上等于單位水力梯度下，單位時間內(nèi)通過單位土壤于單位水力梯度下，單位時間內(nèi)通過單位土壤斷面的水流量。斷面的水流量。稱為擴散度，表示單位含水率梯度下通過稱為擴散度，表示單位含水率梯度下通過單位面積的土壤水流量。單位面積的土壤水流量。土水勢：由重力勢、壓力勢、基質(zhì)勢、溶質(zhì)勢和溫度土水勢：由重力勢、壓力勢、基質(zhì)勢、溶質(zhì)勢和溫度勢組成。勢組成。達西定律：達西定律： zKvz D入滲條件下的土壤水分運動入滲條件下的土壤水分運動1 1、公式的推導(dǎo)、

8、公式的推導(dǎo)dzdxdzzvvzzzv入滲條件下的土壤水分運動入滲條件下的土壤水分運動2 2、方程、方程 tzKzDz3 3、初始條件、邊界條件、初始條件、邊界條件4 4、菲利普求得：、菲利普求得： fitSi212入滲速度：入滲速度： （單位：（單位：mm/hmm/h）入滲總量：入滲總量： （單位：（單位：mmmm） tiStIf21入滲條件下的土壤水分運動入滲條件下的土壤水分運動fi穩(wěn)定入滲率，相當于滲透系數(shù)穩(wěn)定入滲率，相當于滲透系數(shù)吸水率，與土壤含水率有關(guān)系。吸水率，與土壤含水率有關(guān)系。s5、土壤水分入滲規(guī)律（圖）：土壤水分入滲規(guī)律（圖）：入滲初期：入滲初期： ,212tSi2121ItS

9、StI t當當 ，fii 入滲條件下的土壤水分運動入滲條件下的土壤水分運動6、考斯加可夫經(jīng)驗公式考斯加可夫經(jīng)驗公式 tii1 1101tiidtIt8 . 03 . 0經(jīng)驗指數(shù)1i第一個單位時間末的入滲速度16導(dǎo)出思想時 間T入 滲 速 度ii1ti1t1lglglglg1tiitgtlgtlg1lgit1lgilgilgT t iit117入滲試驗例t(min)i(mm/min)17.425.8135.0444.5654.2103.3152.87202.59302.25501.881001.482001.16lgtlgi0.0 0.87 0.3 0.76 0.48 0.70 0.60 0.6

10、6 0.70 0.62 1.00 0.52 1.18 0.46 1.30 0.41 1.48 0.35 1.70 0.27 2.00 0.17 2.30 0.06 351. 0k8668. 0lg1bibkxy設(shè)：18積水或徑流考斯加可夫經(jīng)驗公式應(yīng)用例五、五、SPAC系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的概念 定義：在水勢梯度作用下，土壤水分被作物吸收、定義：在水勢梯度作用下，土壤水分被作物吸收、傳輸，并轉(zhuǎn)化成水汽從葉面擴散進入大氣的連續(xù)傳輸，并轉(zhuǎn)化成水汽從葉面擴散進入大氣的連續(xù)過程，這樣一個過程形成了一個統(tǒng)一的過程，這樣一個過程形成了一個統(tǒng)一的, ,動態(tài)的動態(tài)的系統(tǒng)系統(tǒng), ,即土壤即土壤- -作物作物- -大氣連

11、續(xù)體（大氣連續(xù)體（Soil-Plant-Atmosphere Continuum)。 SPACSPAC是一個物質(zhì)和能量的連續(xù)系統(tǒng)。是一個物質(zhì)和能量的連續(xù)系統(tǒng)。 影響植物吸水的因素：大氣狀況、土壤含水率及影響植物吸水的因素：大氣狀況、土壤含水率及其導(dǎo)水能力、作物輸水能力及根系的吸水能力等其導(dǎo)水能力、作物輸水能力及根系的吸水能力等 凋萎系數(shù)并不是一個固定不變的土壤特性常數(shù)凋萎系數(shù)并不是一個固定不變的土壤特性常數(shù) 結(jié) 束飽水帶氣態(tài)水、吸著水氣態(tài)水、吸著水、薄膜水毛細帶表面地下水面（潛水面）潛水重力水毛細水為主毛細水為主包氣帶農(nóng)田水分n 吸濕水：不能移動的分子狀態(tài)水。吸濕水：不能移動的分子狀態(tài)水。n吸

12、濕系數(shù)：吸濕系數(shù)：吸濕水達到最大時的土壤含水率。吸濕水達到最大時的土壤含水率。n 膜狀水：可作微小移動的液態(tài)水膜膜狀水：可作微小移動的液態(tài)水膜最大分子持水率：最大分子持水率：膜狀水達到最大時的土壤含水膜狀水達到最大時的土壤含水率。率。凋萎系數(shù)：凋萎系數(shù)：作物開始發(fā)生永久凋萎時的土壤含水作物開始發(fā)生永久凋萎時的土壤含水率。率。 1 1吸著水吸著水 懸著毛管水：灌溉或降雨后，在毛管力作用下懸著毛管水：灌溉或降雨后，在毛管力作用下保持在上部土層中的水分。保持在上部土層中的水分。田間持水率田間持水率：懸著毛管水達到最大時的土壤懸著毛管水達到最大時的土壤含水率。含水率。土壤有效持水量土壤有效持水量：土壤

13、中能被作物吸收利用：土壤中能被作物吸收利用的水量，即田間持水量與凋萎系數(shù)之間的土的水量，即田間持水量與凋萎系數(shù)之間的土壤含水量。壤含水量。 上升毛管水：地下水沿土壤毛細管上升的水分。上升毛管水：地下水沿土壤毛細管上升的水分。2 2毛管水毛管水3 3重力水重力水 土壤中超過田間持水率的那部分水為重力水，土壤中超過田間持水率的那部分水為重力水，又稱過剩水。又稱過剩水。 旱地應(yīng)避免深層滲漏，以防止水的浪費和肥旱地應(yīng)避免深層滲漏，以防止水的浪費和肥料的流失。料的流失。 水田保持適宜的深層滲漏是有益的，會增加水田保持適宜的深層滲漏是有益的，會增加根部氧分，有利于根系發(fā)育。根部氧分，有利于根系發(fā)育。25時

14、 間t入 滲 速 度iif26各種質(zhì)地土壤的凋萎系數(shù)、田間持水量與有效水量土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)（重量）（重量）田間持水量（田間持水量（重量）重量）有效水量有效水量（重量）（重量）砂土砂壤土、輕壤土中壤土重壤土粘土3557899121217816122220282228233051171512191315111327野外估測土壤含水量的經(jīng)驗土質(zhì)土質(zhì)干干稍潤稍潤潤潤潮潮濕濕砂性土砂性土(沙 土 、沙 土 、砂 壤 土砂 壤 土、 輕 壤、 輕 壤土土)無 濕 的 感無 濕 的 感覺 ， 干 塊覺 ， 干 塊可 成 單 ?？?成 單 粒， 含 水 量， 含 水 量約約3%微 有 濕 的

15、感微 有 濕 的 感覺 ， 干 多 濕覺 ， 干 多 濕少 ， 土 塊 一少 ， 土 塊 一觸 即 散 ， 土觸 即 散 ， 土壤 含 水 量 約壤 含 水 量 約10%有濕的感覺有濕的感覺，成塊滾動，成塊滾動不散，土壤不散，土壤含水量含水量15%手觸可留下濕的手觸可留下濕的痕跡，可捏成較痕跡，可捏成較堅固的團塊，土堅固的團塊，土壤含水量壤含水量20%黏手，手捏時有黏手，手捏時有漬水現(xiàn)象，可勉漬水現(xiàn)象，可勉強搓成球及條，強搓成球及條，土 壤 含 水 量 約土 壤 含 水 量 約25%壤土壤土無 濕 的 感無 濕 的 感覺 ， 含 水覺 ， 含 水量約量約4%微 有 濕 的 感微 有 濕 的 感

16、覺 ， 含 水 是覺 ， 含 水 是10%左右左右有濕的感覺有濕的感覺，手指可搓，手指可搓成薄片狀，成薄片狀，土壤含水量土壤含水量15%左右左右有可塑性能，易有可塑性能，易成球條，土壤含成球條，土壤含水量水量25%黏手，如同漿糊黏手，如同漿糊狀，可勉強成團狀，可勉強成團塊狀，土壤含水塊狀，土壤含水量約量約30%黏性土黏性土(輕 黏 土輕 黏 土、 中 黏、 中 黏土 、 重土 、 重粘土粘土)無 濕 的 感無 濕 的 感覺 ， 土 塊覺 ， 土 塊堅 埂 ， 土堅 埂 ， 土壤 含 水 量壤 含 水 量在在5%10%微 有 濕 的 感微 有 濕 的 感覺 ， 土 塊 用覺 ， 土 塊 用力 捏 碎 時 ，力 捏 碎 時 ，手 指 感 到 痛手 指 感 到 痛， 含 水 量， 含