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农田水分状况与土壤水分运动

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(完整版)农田水利学

(完整版)农田水利学

第一章§1 农田水分状况农田水分：指农田中的地表水、土壤水和地下水。

地表水：地表积水。

土壤水：包气带中的水分。

地下水：饱水带中的水分（可自由流动的水体）。

与作物生长最密切的是土壤水。

一、土壤水（一）土壤水分形态土壤水又可分为吸着水、毛管水和重力水等几种水分形态。

1．吸着水（1）吸湿水分子力、紧紧束缚在土粒表面、不能移动、分子状态水吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。

（2）膜状水分子力、束缚在土粒表面、可沿表面移动但不能脱离土粒表面、液态水膜膜状水达到最大时的土壤含水率称为最大分子持水率。

2．毛管水对于单个土粒,只能依靠分子力吸附水分, 但对于由许多土粒集合而成的土壤,其连续不断的孔隙相当于毛细管,因此还存在一种毛管力,依靠毛管力保持在土壤中的水分称为毛管水。

按水份供给情况不同，分悬着毛管水和上升毛管水。

（1）悬着毛管水灌溉或降雨后，在毛管力作用下保持在上部土层中的水分。

土壤储存水的主要形式。

悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称为田间持水率。

（2）上升毛管水在地下水位以上附近土层中，由于毛细管作用所保持的水分。

上升毛管水达到根系，则可被作物吸收利用，但地下水位不允许上升到根系，以防渍害。

盐碱地区应严格控制地下水位，发防发生次生盐碱化。

3．重力水土壤中超过田间持水率的那部分水为重力水。

重力水以深层渗漏的形式进入更下的土层，或地下水。

旱地应避免深层渗漏，以防止水的浪费和肥料的流失。

水田保持适宜的深层渗漏是有益的，会增加根部氧分，有利于根系发育。

（二）土壤水分的有效性土壤对水分的吸力：1000MPa—0.0001MPa作物根系对水分的吸力： 1.5 MPa左右(1 MPa=9.87大气压=100m水柱)如果水分受土壤的吸力小于1.5 MPa, 作物可吸收利用;如水分受土壤的吸力大于1.5 MPa, 则作物不能吸收利用。

1.5 MPa是有效水和无效水的分界点。

土壤水分的有效性可以用下图来说明：（图：土壤水分有效性图）二、农田水分状况(一)旱田适宜的农田水分状况不允许地表积水土壤适宜含水率: 凋萎系数~田间持水率凋萎系数=0.6β田地下水水质较好,则地下水位可较高, 但一下水位不能达到根系层。

农田水利学问答题精华版

农田水利学问答题精华版

1、简述农田水利学得研究对象与内容。

研究对象:（1)调节农田水分状况（2） 改变与调节地区水情1)调节农田水分状况得水利措施一般有：(1）灌溉措施:补充水分不足(2）排水措施：控水,排盐 ； 调节农田水分状况需要研究得内容:(１）农田水盐运动规律（２)节水灌溉理论与技术（３）灌排系统布置（4）灌排系统管理2）地区水情：地区水资源得数量、分布情况及其动态。

调节地区水情得工程措施:蓄水保水措施与地区间调水、排水措施.改变与调节地区水情需要研究得内容:(１）制定水土资源规划（2）水资源合理配置（３)洪涝规律第一章 农田水分状况与土壤水分运动5、何谓吸湿系数、凋萎系数与田间持水率?凋萎系数与田间持水率两者各有什么用途?一般常将田间持水量作为重力水与毛管水以及有效水分与过剩水分得分界线。

凋萎系数与田间持水量就是农田作物根系层土壤得含水量下限与上限。

据此决定灌水时间与定额。

７、何谓作物田间需水量与田间耗水量？作物需水量：植株蒸腾量与株间蒸发量之与,又称为腾发量田间耗水量:作物整个生育期中,农田消耗得总水量。

稻田：作物需水量＋田间渗漏量=田间耗水量、 旱地：作物需水量＝田间耗水量 ９、什么就是作物需水临界期？了解作物需水临界期有何意义?需水临界期:在作物全生育期中,对缺水最敏感，影响产量最大得时期。

了解作物需水临界期得意义:（１）合理安排作物布局,使用水不至过分集中；（2)在干旱情况下,优先灌溉正处需水临界期得作物.1０、计算作物田间需水量常用方法有哪些？个适合于什么情况？各自如何计算某生育阶段作物需水量?(详见课件第二章P9—21）一类就是根据田间试验直接测定得作物需水量（作物需水量得田间测定方法主要包括器测法、田测法、坑测法等)与其影响因素之间经验关系，直接计算出作物需水量得方法； 在我国采用较多得有蒸发皿法、产量法与多因素法.另一类就是先计算参照作物得蒸发蒸腾量或潜在蒸发蒸腾量,再根据不同作物得实际情况及土壤实际含水率状况计算实际作物得需水量得半经验方法。

农田水分状况和土壤水分运动 PPT课件

农田水分状况和土壤水分运动 PPT课件

一、农田水分存在形式
农田水分状况：指农田地表水、土壤水 和地下水的多少及其在时间上的变化。
•地表水：地表积水。
•土壤水：存在于包气带中的水分。 •地下水：饱水带中的重力水。
汽态水、吸着水 汽态水、吸着水、薄膜水 毛细带表面 毛细水为主 地下水面（潜水面） 潜水土壤水分形态
质地 名称
重 吸湿 系数 — 1~2 1~2 2~3 2~3 — — — 凋萎 系数 — 4~6 4~9 6~10 6~13 15．0 12~17 —
量(%) 田间持 水量 16~22 22~30 22~28 22~28 22~28 28~32 25~35 30~35
紧沙土 沙壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
0.1-0.3个大 气压
吸湿系数（Ws）：干土壤在水汽
相对饱和的环境中（相对湿度 100%）吸持水分子可达到最大量 ，此时土壤的含水量称为最大吸湿量 或吸湿系数（大概有15—20层水分 子）。
31个大气压
不同土壤吸湿系数不一样： 一般，粘土 >壤土>砂土， 另外吸湿系数大小还 与测定时温度有关，温度高，吸湿系 数小。
土壤三相体示意图
2、土壤水分常数
（2）土壤水分常数
土壤饱和含水率(θs) ：当土体孔隙完全被 水充满时的土壤含水 率叫饱和含水率（也 称全持水量）。
VW s V
土壤三相体示意图
2、土壤水分常数
田间持水率（θfc）：悬着毛管水
达到最大时的土壤含水率叫田间持水 率。生产实践中，常将灌水两天后土 壤所能保持的含水率叫田间持水率。 一般为饱和含水率的50%左右。
土粒
2、土壤水分常数
凋萎系数(wp)：当作物产生 永久凋萎时的土壤含水率叫 凋萎系数。

第七章 土壤水水分移动与循环

第七章 土壤水水分移动与循环

干土重为50克，吸湿水含量为2.5%，则干土重量为多少克?
3、用土水势研究土壤水的优点是什么?土壤水总是从含水
多的地方向含水少地方运动，这种说法正确否?为什么 ?
4、冻后聚墒和夜潮作用的机理是什么? 5、在农业生产上，一次灌足比分次灌好，为什么?
三水动力弥散机械弥散和扩散在土壤中都引起了溶质浓度的混合和分散而且微观流速不易测定弥散与扩散结果也不易区分所以在实际应用中常将两者联合起来称为水动力弥散dzdcdzdc三土壤溶质的动态特性一土壤溶液的总浓度二土壤溶液中的养分浓度三土壤溶液中其它元素浓度一般情况下主要元素的浓度为102104moll微量元素浓度则在106moll以下
H q Ks L
饱和流导水率
(Saturated hydraulic conductivity) 土壤所有的孔隙都充满了水时，水分向土壤 下层或横向运动的速度。 影响饱和导水率的因素 • 质地 水通量与孔隙半径
4次方呈正比。
•结构 土壤结皮对土壤饱和 导水率有显著的影响。
饱和导水率的特点
田间蒸腾和蒸发很难截 然分开，常合在一起，统称 蒸散ET。 (evapotranspiration)-一定时 间内一定面积上土壤蒸发和 植物蒸腾的总和。
土壤水分平衡简化式为
W=P+I-ET-D
二、土壤水分有效性
（一）土壤—植物—大气连续体 (Soil-plant-atmosphere continuum)
由水势引起水由土壤进入植物体，再向大气扩散的体系。
沙漠植物 在—200 ～—800 万帕时仍 能生存。
（二）土壤水的有效性
土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利 用及其难易程度。 不能被植物吸收利用的水称为无效水，能被 植物吸收利用的水称为有效水。 通常把土壤萎蔫系数看作土壤有效水的下限， 当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土壤含 水量， 称为萎蔫系数或萎蔫点。

农田水利复习题

农田水利复习题

绪论◇名词解释①农田土壤水分状况②地区水情③涝灾④渍灾⑤旱灾⑥洪灾◇问答题①农田水利学的性质和研究任务是什么？②我国的农田水利建设有何特点？③今后世界灌溉发展的趋势是什么？第一章农田水分状况和土壤水分运动◇名词解释①凋萎系数②田间持水率③吸湿水④薄膜水⑤吸湿系数◇选择题①土壤水分中与作物关系最密切的是（）A、膜状水B、毛管水C、重力水D、吸湿水②作物因缺水而产生凋萎，当作物产生永久性凋萎时的土壤含水率称（）A、吸湿系数B、田间持水率C、最大分子持水率D、凋萎系数③吸湿水最大时的土壤含水率称之为（）A、吸湿系数B、田间持水率C、毛管持水率D、凋萎系数④悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称之为（）A、最大分子持水率B、毛管持水量C、田间持水率D、饱和含水率⑤由于降雨过大或降雨连绵造成地下水位抬高、土壤含水量过大，形成的灾害称（）A、洪灾B、涝灾C、渍灾D、洪涝灾害◇问答题①什么是旱作地区的适宜农田水分状况？②什么是水稻地区的适宜农田水分状况？③为什么要调节农田水分状况？第二章作物需水量和灌溉用水量◇名词解释①植株蒸腾②株间蒸发③深层渗漏④作物需水量⑤田间耗水量⑥作物需水临界期⑦灌水定额⑧灌溉定额⑨灌溉用水量⑩灌溉设计保证率○11灌水率○12灌水率图◇问答题①什么是农作物灌溉制度？其主要内容是什么？如何制定农作物灌溉制度？制定农作物灌溉制度有何意义？②什么是灌溉设计保证率？常用的灌溉设计标准有哪些？③什么是设计典型年？如何确定设计典型年？◇计算题①用“水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量。

已知：（1）根据某地气象站观测资料，设计年4月至8月80cm口径蒸发皿的观测资料见表1；（2）水稻各生育阶段的需水系数α值及日渗漏量见表2。

要求：根据上述资料，推求该地水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。

②用列表法推求南方某灌区晚稻灌溉制度。

已知：（1）晚稻各生育阶段水面蒸发量和需水系数见表1（稻田渗漏量为3.01mm/d）；表1 1963年晚稻逐日耗水量计算表（2）晚稻生育期降雨量见表2；表2 1963年7月～10月逐日降雨量表（mm）（3）晚稻各生育阶段设计水层见表3。

农田水分状况和土壤水分运动

农田水分状况和土壤水分运动
由于土壤的基质吸力（即弯月面力和吸附力） 对水份的吸持而引起的水份势值的降低，成为 基质势。 一般以纯自由水的水势为零作为参比标准，所 以基质势是负值。 含水量越高，基质势的绝对值越低。 当土壤水分处于饱和状态时，基质势趋于零。 因此，基质势对非饱和土壤的水势运动和保持 有极其重要的作用。
2、压力势（ψp） 、压力势（ψ
毛管上升水的高度与孔隙的半径成反比。 但当孔隙过细时，管壁对水份运动的阻 力增加，因而上升高度反而变小。
4、重力水
当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不 能为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向 下渗漏，这部分水就称为重力水。 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快， 不能被保持，所以对旱作而言是无效的。 当重力水达到饱和，即土壤孔隙全部充满水份 时，土壤的含水量就称为饱和持水量。
4、重力势（ψg） 、重力势（ψ
土壤水由于其所处的位置不同，因重力 影响而产生的势能也不同，有此而产生 的水势称为重力势。 重力势可正可负，它是与参照面相对而 言的。参照面以上的土壤水重力势为正 值，参照面以下的为负值。 通常选择剖面内部或底面边界。
土水势代表土壤水分总的能量水平。土 水势的绝对值越小，土壤水分的能量水 平就越高。 土壤水总是从土水势高（即绝对值）低 处移动。 如果只考虑土壤水分运动，而不考虑植 物对水的吸收，溶质势可以忽略。其余 三个分势和称为水力势： ψh = ψm+ ψp+ ψg
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所 含水量相当于同面积水层的厚度。 Dw= θv.h 单位可以用cm或mm，

（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体 积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
二、土壤水的能态

武汉大学水利水电学院农田水利学灌溉排水工程学复试(version1)

1.土壤水分状况及土壤水分运动1.1.农田水分状况1.农田水利学的主要研究内容：1.调节农田水分状况2改变和调节地区水情》》》》1.控制农田水分状况2.改善土壤气热养状况3.满足农业的需水要求2.农田水分状况：指农田地面水、土壤水、地下水的多少在空间和时间上的分布。

3.农田水分存在的基本形式：地面水，土壤水（汽态水，吸着水（薄膜水，吸湿水），毛管水（悬着毛管水，上升毛管水），重力水），地下水4.土壤含水量：体积含水量（常用），重量含水量5.吸湿水：空气相对湿度接近饱和时，吸湿水达到最大时对应的土壤含水率。

6.凋萎系数：当土壤含水率低至吸湿系数的1.5-2倍时，植物发生永久性凋萎，此时的土壤含水率称为凋萎系数。

7.田间持水率：土壤中的水能客服重力作用而保持在土壤中的最大含水量。

（一般认为灌水后两天土壤所能保持的含水量为田间持水率）8.土壤水分有效性：是指土壤水分能否被作物利用及其被利用的难易程度。

取决于：形态、数量、作物吸水力和土壤持水率之差。

9.有效水：凋萎系数~田间持水率10.土水势：一个平衡的土水系统所具有的能够做功的能量。

重力势、基质势（负）、压力势、溶质势（负）、温度势。

11.滞后作用：同一土质，吸湿和脱湿过程土壤水势和数量关系不同，瓶颈效应，土壤孔隙的不规则性12.干旱：大气干旱（大气温度过高，相对湿度过低，阳光过强，有时伴有干热风，造成植物蒸腾耗水过大，而使根系吸水速度不能满足蒸腾需要）、土壤干旱（土壤含水率过低，根系从土壤中所能吸取水量很少，无法补偿叶面蒸发的消耗）、生理干旱（由于植物生理方面原因造成植物不能吸收土壤中水分而出现干旱现象。

如：土壤溶液浓度过高，土壤温度过低，严重缺氧）13.旱作物对农田水分状况的要求：1.根系层最大含水量不超过田间持水率，最小含水量不低于凋萎系数2.地面一般不允许有积水3.地下水一般不允许上升至根系层内4.盐碱地区土壤水溶液浓度不能超过最高值，最低含水率应满足土壤含盐量的要求14.水稻对农田水分状况的要求：1.田面有适宜的淹灌水层2.维持适宜的渗漏强度3.地下水维持在适宜的深度。

农田水利学

绪论1.《农田水利学》是一门研究利用灌溉排水工程措施来调节农田水分状况及改变和调节地区水情，以消除水旱灾害，合理而科学地利用水资源，为农业生产服务的科学。

2.农田水利学研究对象：①调节农田水分状况【灌溉措施和排水措施】②改变和调节地区水情。

【蓄水保水措施和调水排水措施】第一章：农田水分状况和土壤水分运动1.农田水分三种基本形式：地面水，土壤水【吸着水，毛灌水和重力水】和地下水。

2.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水量，其数量包括全部的吸湿水和部分薄膜水。

3.田间持水量：土壤中悬着毛管水达到最大时的土壤含水量。

4.田间持水率：常将灌水两天后土壤所能保持的含水率。

5.旱作物对农田水分状况的要求：大气干旱；土壤干旱；作物生理干旱。

6.农田水分过多的原因：①大气降水补给农田水分过多；②洪水泛滥、湖泊漫溢、海潮侵袭或坡地地面径流汇集等使低洼地积水成灾；③地下水位过高，上升毛管水不断向上补给；或因地下水从坡地溢出，大量补给农田水分；④地势低洼，出流条件不好。

7.农田水分不足的原因：降雨量不足；降雨入渗量少，径流损失较多；土壤保水能力差，渗漏及蒸发损失水量过大。

8.SPAC系统：土壤、作物、大气构成的水循环系统。

第二章：作物需水量和灌溉用水量1.农田水分消耗的途径：植株蒸腾；棵间蒸发；深层渗漏或田间渗漏；地表径流；组成植株体的一部分。

2.作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量。

【作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸腾量”】3.作物耗水量，简称耗水量：就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。

4.作物需水临界期：作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期。

5.水面蒸发量法（蒸发皿法或α值法），一般水稻用α值法比旱作物用此法好。

灌溉排水工程

灌溉排水工程一．名词解释1.灌溉排水工程学：灌溉排水工程学是研究农田水分状况和有关地区水情的变化规律及其调节措施，消除水旱灾害，并利用水利资源为发展农业生产而服务的科学。

2.农田水分状况：农田水分状况一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相应的养分、通气、热状况3.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水率，4.田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤含水率，5.干旱：是指因天气、土壤、生理等原因导致作物体内水分亏缺的现象，或指作物由根吸水不足而导致其体内水分失去平衡和协调的现象。

6.大气干旱：指农田水分尚不妨碍植物根系的吸收，但由于大气温度过高（T=30°C）和相对湿度过低（≤30%），阳光过强或遇旱风（≥3m/s），造成植物蒸腾耗水过大，使根系吸水速度不能满足蒸发的需要。

7.土壤干旱：土壤含水率过低，作物根系从土壤中所能吸收的水量很少，无法补偿叶面蒸发的消耗。

8.渍害：因降雨、灌溉水量太多，或因地下水补给水量太多，使土壤长期过湿，危害作物生长的灾害。

9.土壤盐害：盐害:指土壤含盐过多，土壤溶液渗透压过高影响植物生长发育的现象。

10.SPAC系统：田间水分运动是在水势梯度的作用下产生的，各环节之间是相互影响和相互制约的，为了完整地解决农田水分运动问题，必须将土壤-植物-大气看作一个连续体统一考虑。

这一连续体即为SPAC系统11.作物需水量：植株蒸腾和株间蒸发两者的腾发量（蒸发蒸腾量）。

12.作物耗水量：土壤在任何水分条件下实际消耗的植株蒸腾、土壤蒸发和植物体含水量之和。

13.需水量模比系数：作物某一生育阶段的需水量占全生育期的百分比。

14.需水临界期或关键期：水分亏缺对作物产量影响最敏感最严重的生育时期。

15.灌溉制度：是指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或高效，实现节约用水，所指定的适时适量的农田灌水方案。

16.灌水定额：一次灌水单位面积上的灌水量。

第一章1-农田土壤水分状况

离处，以免发生渍害或盐碱化。
二、农田水分状况
（二）水稻地区适宜的农田水分状况 n 传统采用淹灌法. 缺水地区应推广控制灌溉等节水
灌溉技术。 n 除晒田期，地面维持适宜的水层深度或湿润度； n 地下水位不宜过高, 应保证一定的深层渗漏.
二、农田水分状况
（三）农田水分状况的调节 1．农田水分过多的原因及措施 • 原因: 降水量大; 洪水泛滥; 地下水位过高等. • 形成的灾害：洪灾；涝灾；渍害 • 措施：
入渗条件下的土壤水分运动
2、方程
zD zK z t
3、初始条件、边界条件
4、菲利普求得：
入渗速度：
i
S 2
1
t2
i（f 单位：mm/h）
入渗总量：
1
I St2 i f t
（单位：mm）
入渗条件下的土壤水分运动
i f ——稳定入渗率，相当于渗透系数
s——吸水率，与土壤含水率有关, 系。
5、土壤水分入渗规律（图）：
防洪——整治排洪河道，兴修水库，加固堤防 等。 防涝——开挖排水河道，修建排涝闸、站等。 防渍——开挖田间排水沟，防止过量灌溉等。
二、农田水分状况
（三）农田水分状况的调节 2．农田水分过少的原因及调节措施 • 原因：降雨少，土壤持水能力差等。 • 措施：
灌溉——主要措施； 疏松土层——减少土壤蒸发； 地表覆盖——阻止土壤蒸发； 化学抗旱——减少叶面蒸腾。
膜状水 1.5
吸湿水 3.1 1000
饱和含水率
过剩水 土
田间持水率
壤
有效水 有
最大分子持水率
效
难有效水 凋萎系数
持
无效水 水
吸湿系数 含水率为0 无效水
率
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或：
∂θ ⎛ ∂qx ∂qz ⎞ + = −⎜ ⎟ ∂z ⎠ ∂t ⎝ ∂x
将达西定律的代入上述方程，则有
达西定律:
∂φ v x=q x = − k (θ ) ∂ x ∂φ ( ) q k θ = − v y= y ∂x ∂φ v z= q z = − k (θ ) ∂ x
∂ ⎡ ∂φ ⎤ ∂ ⎡ ∂φ ⎤ ∂θ = k (θ ) ⎥ + ⎢k (θ ) ⎥ ⎢ ∂t ∂x ⎣ ∂x ⎦ ∂z ⎣ ∂z ⎦
第二章 农田水分状况与土壤水分运动
T E 根区 D P＋M
± ∆W
K
中国农业大学 李光永 黄兴法编
第一节
农田土壤水分状况
• 什么叫农田水分状况： 是指农田地面水、土壤水和地下水数量的多少、 多少 存在的形式及其在时空上的 变化。 形式 变化 • 农田水分状况是农田灌排系统规划、设计和管理 的基础 • 农田水利措施的目的： 通过使用各种手段，调节农田水分适应作物耗水 的要求。
干
旱
• 当植物根部从土壤中吸收的水分来不及 补给叶面蒸腾时，便会使植物体内水分 不断减小，特别是叶片的水分迅速降 低，而影响植物体水分平衡和协调，这 种现象称为干旱
干旱的原因
• 大气干旱：由于大气的温度过高和相对 湿度过低，阳光过强，或遇到干热风造 成植物蒸腾耗水过大, 会使根系吸水速 度不能满足蒸腾需要。 • 土壤干旱：当土壤含水率过低，植物根 系从土壤中所能吸取的水量难于满足叶 面蒸腾的消耗，影响作物的生长
• 目的与用途： 在降雨、灌溉、作物耗水的过程中，土 壤水分是经常变化的，比如降雨或灌溉 后，土壤水分到底增加了多少？入渗深 度是多少？作物耗水时，不同深度的土 壤水分到底还有多少？
土壤水分变化过程确定的方法
• 有两种方法来决定
¾田间实测 ¾用公式来计算:
θ = f (t , x, y, z )
一、达西定律（饱和土壤中）
水稻节水灌溉
• 近几年来，安徽、江苏、山东、湖南、 四川、湖北、广西等省通过试验逐步形 成了 – “浅水灌溉”、“间歇灌溉”、 – “浅、晒、湿”灌溉、 – “浅、晒、深、湿” 等节水型灌溉方式
薄水插秧
浅水育秧
分蘖前期湿润
分蘖后期晒田
四、农田水分状况的调节措施
• 在自然条件下农田水分状况与作物需水 是不相适应的，农田水分会出现过多或 水分不足的现象。
可使地下水位上升，可能使耕层毛管水增加， 也可能造成渍害
二、旱作物对农田水分状况的要求 （续）
¾ 地下水位不允许上升至根系吸水层内 ¾ 农田的地面水和地下水必须适时适量地转化为作物 根系吸水层的土壤水分，才能被作物吸收利用。 ¾ 因此地下水位必须维持在根系吸水层以下一定深度 处，此时地下水可通过毛细管作用上升至根系吸收 层，供作物利用。
三、水稻地区的农田水分状况
¾ 水稻是喜湿好水作物; ¾ 栽培技术和灌溉方法与旱作物不同，因 此稻田水分存在的形式与旱作农田水分 存在的形式也不相同; ¾ 传统上，水稻采用淹灌方法，故田面经 常（除烤田外）有水层存在。
三、水稻地区的农田水分状况
¾保持适宜的浅水层，不仅能对稻田水分及养分的
供应提供良好的条件；而且还能调节和改善水稻生长环 境条件，如温、热及田间小气候等状况。 ¾ 但过深的水层（不合理的灌溉或降雨过多造成的）对水 稻的生长也是不利的，特别是长期的深水淹浸，更会引 起水稻减产，甚至死亡。因此，灌溉水层上下限的 确定，对水稻生产具有重要的实际意义。通常根据作物 品种、生育阶段、自然环境及人为条件由经验来确定。
• 则两个方向进入与流出微小体积的水量差为： ∂v x ∂v z −( dxdz + dxdz ) ∂x ∂z
而单位时间内土壤体积中水量的变化量为：
∂θ dx • dz • 1 ∂t
根据质量守恒定律，上述两式应相等，从而得到 质量守恒定律 土壤水流的连续性方程：
∂θ ⎛ ∂v x ∂v z ⎞ = −⎜ + ⎟ ∂t ∂z ⎠ ⎝ ∂x
• 有效水：介于凋萎系数和田持之间的毛管
水。
从土壤水的能态来分析
水流向何方嗧
土壤 A 砂土 10%
土壤 B 粘土 15%
从土壤水的能态来分析
• 土壤水的能量概念：
¾自然界的物体都具有能量，而且普遍的趋势是自发地 由能量高的状态向能量低的状态运动，最终达到能量 平衡。 ¾任一物体所具有的能量由动能和势能组成，由于水分 在土壤孔隙中的运移速度很慢，其动能一般可忽略不 计。因此，土壤水分所具有的能量即只考虑势能－用 土水势来表示。 土水势决定了土壤水分的能态和运动！！
农田水分过多的原因
• 降雨量过多 • 河流、湖泊水侵入农田（山东、天津） • 典型低洼、地下水位上升（珠江三角洲） • 出流不畅（雁北）
农田水分不足的原因
• 降雨量不足（西北） • 降雨形成的地表径流大量流失（黄土高原） • 土壤保水能力差，水分大量渗漏 • 蒸发量大（新疆）
调节措施
• 农田水分不足时：灌溉、蓄水保墒
一、农田土壤水分存在的基本形式
从土壤水的形态来分析 • 汽态水：存在于土壤孔隙中的水汽，有利于
微生物的活动，数量少，可以忽略。
•吸着水：束缚于土壤表面，不能自由移动 或干土从空气中吸着水汽所保持的水。 吸湿系数
薄膜水：在吸湿水外部，沿土粒表面作极 小的移动。
最大分子持水率
B C 水膜薄的土粒 A 水膜厚的土粒
永久凋萎点:－15bar 田间持水量：--0.3bar
土壤水的有效状态
15 0.3- 0.5
土壤水分特征与土壤质地的关系
二、旱作物对农田水分状况的要求
• 特点：
9根系层土壤的含水率要保持适当； 9允许的平均最大(不是适宜)含水率，一般 为根系吸水层土壤的田间持水率，最小含 水率不应低于作物适宜的土壤含水率下限 指标； 9通常地面不允许积水。
∂φ v x= q x = − k (θ ) ∂x ∂φ v y= q y = − k (θ ) ∂x ∂φ v z= q z = − k (θ ) ∂x
式中： qx、qy、qz分别为沿x、y、z轴的水流通量； Φ 为土壤的总水势，仅考虑重力势和基质势， 即φ=h+z, 其中h为基质势水头，取决于土壤的干湿状 况； 而位置水头z则取决于参考面的位置。 K（θ）为土壤的非饱和导水率，
水分子可通过，溶质离子不能通过
在盐碱土壤中，即是土壤很湿，作物任会因缺水而枯萎
或位能
负
正 基准线
水分运动达到稳定，所以各点得总势均为0
土壤水的能态与形态的关系
• 或土水势与土壤含水率之间的关系：
用土壤水分特征曲线表示 或称作PF曲线
• 用土壤水吸力表示土壤水分的方便性 （相同含水率，但土壤不同，土壤水分的 有效性不同） • 几个关键含水率相应的土水势值：
因为φ=h+z，代入上式得：
∂θ ∂h ⎤ ∂k (θ ) ∂ ⎡ ∂h ⎤ ∂ ⎡ = k (θ ) ⎥ + ⎢k (θ ) ⎥ + ⎢ ∂t ∂x ⎣ ∂x ⎦ ∂z ⎣ ∂z ⎦ ∂z
饱和土壤中水分的能量（水压）
• 水可从土壤中排 出，说明饱和土 壤中的水势（或 水压）大于大气 压，其水压或土 水势为正值
20cm 10cm
排水
非饱和土壤中水分的能量
• 非饱和土壤中水分不能自由排除，但可将自由 水吸取。说明非饱和土壤中的水压小于大气 压，其能量（土水势）为负值或负压， • 或称为吸力（土水势的绝对值）。 • 土壤含水率越低，吸力越大（土水势越低）
土水势的单位：
• 可用压力的单位表示，即： 巴(bar)，千帕(KPa)，兆帕(MPa) 1巴(bar)＝0.987个大气压=10m＝100KPa 1MPa=1000KPa=10(bar)
土水势的构成
• 总水势＝基质势＋渗透势＋重力势＋压力势
– 基质势：由土壤基质的吸附力和毛管力所引起，为 基质势 负值。饱和土壤中的基质势为零，即只有非饱和土 壤中才存在。 – 重力势：由重力引起的水势，其正负与基准线有 重力势 关。 – 压力势：为静水压力引起，为正值。地下水位以下 压力势 才有压力势 – 渗透势（或溶质势）：由土壤溶液中的溶质所引 渗透势 起。为负值。
• 在z方向进入与流出微小体积的水量差为 ∂v z ∂v z v z • dx • 1 − [ v z + dz ] • dz • 1 = − dxdz ∂z ∂z
z
dz
vx
∂v z ∂ vz z + x dz vv z + ∂ ∂z
dz
∂ vxx v ∂ dx dx ∂ x x ∂
x
vz
dx
+ vv x x+
• 农田水分过多时：排水
名词解释
• 干旱：农田水分不足或蒸腾过大，造成 植物生长受到损害。 • 涝：地面积水 • 渍：地下水位过高 • 洪灾：河流泛滥
五、农田水分循环
根 区 土 壤 水 量 平 衡
T E
P＋MBiblioteka 根区 D± ∆WK
± ∆W =(P+M+K)-(E+T+D)
第二节 农田土壤水分运动
∂φ ∂φ ∂φ , 及 ∂x ∂y ∂z 则分别为x，y，z方向的水势梯度。
三、二维非饱和土壤水分运动方程的推导
z
dz
vx
∂ v z dz vz ∂ + v v z+ dz ∂ ∂ z
x z
vz
dx
∂ vxx v ∂ dx + vv x x+ ∂x dx ∂x
x
设土壤水在垂直平面上发生二维运动， 取微小体积dx、dz（垂直xz平面厚度为1）
• 通过土壤的水流大小与水头梯度和导 水率成比例，其运动方向与水头梯度 的方向一致