农田水利学：1章农田水分运动

三、土壤含水量的测定方法 3、中子法 用中子仪 1）快中子源 镭-铍 2）慢中子探测器。 3）快中子遇H变慢 4）不能测土表土壤，有机质多影响结果。 5）可定点长期观测。
土壤萎蔫系数：
作物叶片发生永久萎蔫时的土 壤含水量，也叫永久萎蔫点。
二.土壤通气性的调节
土壤通气性好坏主要取决于土壤通气 孔隙的多少，调节土壤通气性就要通过 各种措施改善土壤孔隙状况。 （1）改良土壤质地和结构 （2）耕作管理 （3）排水和灌溉
例：若都以1m土深计，每亩含水容量(以V方/亩表示) 与水深之间的换算关系可推知，如式所示: V 方/
hw100
2/3）hw100
单位：mm
V方/
10）hw100
绝对含水量：土壤中所含水分的绝对数量
质量含水量、容积含水量 、土壤贮水量
（四）相对含水量（%）
相对含水量：指土壤含水量(θm)占田间持水量(θf)的百分数。
容积含水量是指单位土壤总容积中水所占的容积百分数， 又称容积湿度、土壤水的容积百分数，常用符号θv表示： θv = (水容积/土壤总容积) cm3/cm3
θv=θm· ρb
例2：
ρb = d 2
设上例土壤容重为1.2g/cm3，求其θv。 θv=（20.3％×1.2）=24.4％
？
通 气 土壤总孔度=（1-1.2 / 2.65）×100=54.7% 状 土壤空气（容积%）=54.7-24.4=30.3% 况
θm＝（水重/干土重）×100％
W 1 -W 2 100 q m= W2
干土，一般是指在105℃条件下烘干的土壤。 例1 ：土壤烘干前湿重为95g，烘干后重79g，求质量含水 量。将测定数据代入上式， 即求该土壤质量含水量为：
θm＝[（95 - 79）/ 79] ×100
20.3％
（二）容积含水量（ v 或 Vw ）
（2）土壤膜状水
定义：土壤颗粒借助吸附力吸附在吸湿水外围的连 续液态水膜称为土壤膜状水
膜状水示意图
特点
膜状水比吸湿水所受的吸附力小得多，它具有液态水的
性质，可以移动，但因粘滞度较大，其移动速率非常慢。
一般是由水膜厚处向水膜薄处移动，如图所示 。
膜状水移动示意图
部分有效
膜状水的内层水，植物根无法吸收利用，为无效水， 而它的外层水，植物可以吸收利用，但数量极为有限。 水分常数 土壤最大分子持水量：土壤膜状水达到最大值时 的土壤含水量（最大吸湿量的2～4倍）。

不同灌水方法时的土壤入渗问题
畦灌、淹灌、漫灌时的入渗
有水层的一维运动
不同灌水方法时的土壤入渗问题
喷灌时的入渗
自由入渗
不同灌水方法时的土壤入渗问题
沟灌时的入渗
二维运动
不同灌水方法时的土壤入渗问题
滴 灌 时 的 入 渗
三维运动
植物体蒸腾
SPAC 系 统 中 的 水 分 运 移
植物体输水 根系吸水
粘 13.0～
萎蔫系数是植物可以利用的土壤有效水含量的下限。
无效孔度 = 凋萎系数×容重
2、土壤毛管水
定义：依靠毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水就称 为毛管水
毛管作用力范围：
0.1-1mm
有明显的毛管作用 0.05-0.1mm 毛管作用较强
• h水柱高度（cm) •d孔隙直径（mm）
0.05(0.02)0.005(0.002) 毛管作用最强
• • • •
吸附水：
吸湿水 膜状水 毛管水 重力水
（形态观点）
依土壤水分所受的 力的作用划分类型
土壤颗粒表面的分子引力作用而被吸附在土粒周围的水分
1、土壤吸附水
（1）土壤吸湿水
定义：干燥土粒从空气（土壤、大气）中吸附的气态水
机制：表面能（表面分子引力: >31 × 105 Pa）
水分常数
最大吸湿量：干土在近于水汽饱和的大气中吸附水汽， 并在土粒表面凝结成液态水的数量。
它可以说明土壤水的饱和程度、有效性和水、气的比例等。是 农林业生产上常用的土壤含水量的表示方法。其求法如下：
土壤相对含水量＝θm /θf ×100
三、土壤含水量的测定方法
1、烘箱烘干法 1）原理：105~110℃烘干6~8小时 2）质%=(W1-W2)/(W2-W3) W1——湿土+盒 W2——干土+盒 W3—— 盒 3）国标方法，准确 4）缺点：时间长，需取样，不能定点观测。 2、快速烘干法 1）红外线烘干法 2）微波炉烘干法 3）酒精燃烘法：取土样放入铝盒，加入98%酒精点燃，重复3-5次，燃 烧时土壤70-80℃，将燃尽时180- 200℃，灭后80-90℃，快速但不准确， 适用于田间操作。
（三）土壤贮水量
土壤水贮量是指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。 在土壤物理，农田水利学、水文学中经常要用到，它主要 有两种表达方式： 1）水深(hw) 指在一定厚度(h)一定面积土壤中所含的水量相当于相同面 积水层的厚度。可以推知 hw与θv的关系如下： hw＝θv· h= θm ρb h（mm） hw的方便之处在于与大气降水量、土壤蒸发量直接比较
砂土
砂壤土 轻壤土 中壤土
重壤土 粘土
田间持水量
10-14
13-20
20-24
22-26
24-28
28-32
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毛管上升水（与地下水有关）
借助于毛管力由地下水上升进入上层土体的水 毛管水上升高度： 从地下水面到毛管上升水所能到达的绝对高度
水分常数 毛管持水量：毛管上升水的最大含量
土粒 地下水位
毛管 上升 水示 意图
3、重力水
定义：土壤中不被wk.baidu.com壤保持而受重力支配向下流动 的水，称为重力水 机制：重力（<0.08× 105 Pa ）
水分常数 全持水量或饱和持水量： 土壤全部孔隙都充满水时的土壤含水量 特点：临时存在于土壤大孔隙（通气孔隙）中的水分，与 土壤养分的淋失有关；往往因水分过多，土壤空气不足， 造成内涝，反而有害于作物生长（多余水）
注
意
上述各种水分类型，彼此密切交错 联结，相互转化，很难严格划分
对于不同质地的土壤上述各种不 同形态水的数值是不等的。请认真 比较它们的大小
二、土壤水分的数量概念
（一）重量含水量（m或 mw ）
土壤含水量
质量含水量： 是指土壤中水分的质量与干土质量的比值。 又称为重量含水量，无量纲，常用符号θm表示（百分率）
在地下水较深的情况下，降水或灌溉水等地面 水进入土壤，借助毛管力保持在上层土壤毛管孔隙中的 水分。它与来自地下水上升的毛管水并不相连，好像悬 挂在半空中一样，故称之为毛管悬着水。
毛管悬着水是地势较高处植物吸收水分的主要给源。
土粒
毛管 悬着 水示 意图
水分常数
田间持水量(田持)：是指毛管悬着水达到最大数量时的土
例4 如某土层厚度为10cm，容积含水量为25％，求水深。
Dw =（10×25％）＝2.5(cm)＝25(mm)
2）容积水
即一定面积一定厚度土壤中所含水量的体积数 在数量上，它可简单由hw与所指定面积(如1亩、1公顷) 相乘求出，但要注意二者单位一致性。 在灌排计算中常用到这一参数，以确定灌水量和排水量
农田水分状况
土壤水的重要性：
所有的水只有进入土壤转化为土壤 水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸 水的最主要来源。 •土壤水是土壤的最重要组成部分之一。 •土壤水是土壤形成发育的催化剂；
•盐碱土中，盐分浓度还相当高。 •土壤水实际上是指在 105℃温度下从土壤中 驱逐出来的水。
一、土壤水分类型及性质
〈0.001mm
毛管作用消失
特点
它不受重力支配而流失，所受力比植物根的吸水力小得多,
是植物所需水分的主要给源
毛管水移动性大，能较迅速地运动，一般向消耗点移动，如
向根系吸水点和表土蒸发面移动（10-300mm/h
）
它也是土壤养分的溶剂和输送者
是土壤中最宝贵的水
类型
毛管悬着水（与地下水无关）
凋萎蔫系数：当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土 壤含水量
（萎蔫点，最大吸湿量的1.5～2.0倍、15-16 × 105 Pa ）。
凋萎蔫系数
影响因素：土壤质地、植物种类、气候等
表 7.1 土壤质地 萎蔫系数 粗砂壤土 0.96～1.11
不同质地土壤的萎蔫系数（m%） 细砂土 2.7～3.6 砂壤土 5.6～6.9 壤 土 9.0～12.4
思考题 1 农田水分存在基本形式是？ 2 田间持水率是随土质变化的，粘性土田间 持水率低，砂性土田间持水率高？ 3 吸湿系数、最大分子持水率、凋萎系数、 田间持水率、土壤有效水分最大的是？土壤水 分中对农作物有效的是？
4 5 6
土壤水分特征曲线是指 土壤水分特征曲线的滞后现象是指 大气干旱与土壤干旱
壤含水量

在形态上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。 当含水量达到田持时，若继续供水，并不能使该土体的 持水量再增大，而只能进一步湿润下层土壤。田间持水 量是确定灌水量的重要依据。
影响因素：质地、有机质含量、结构、松紧状况等
不同质地和耕作条件下的田间持水量 （qm%）
二合土 耕后 紧实
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土壤质地