第一章1 农田土壤水分状况..

v z K z
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入渗条件下的土壤水分运动
1、公式的推导
vz
dz
v z vz dz z dx
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入渗条件下的土壤水分运动
2、方程
K D z z z t
3、初始条件、边界条件 4、菲利普求得：
10 6
水分张力（kPa）
10
4
凋萎系数 砂土 壤土 粘土
100 30 6 1 0 .1 0
田间持水率
20
40 60 含水率（体积％）
28
29
计数器 容器
电缆 导管
探头 慢中子探测器 中子源
30
湿土重量 烘干土重量 重 100% 烘干土重量
2. 以水体占土壤体积的百分数表示（即体积含水率）
重 土壤干容重 土壤水分体积 体 100% 100% 土壤体积 水的容重
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三、土壤含水率的测定和表示方法
（一）土壤含水率的表示方法 3. 以水体占土壤孔隙体积的百分数表示
重 土壤干容重 土壤水分体积 孔 100% 100% 孔隙体积 水的容重 土壤孔隙率
0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 lgt 2 2.5
设：y kx b
k 0.351
lg i1 b 0.8668
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考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
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五、SPAC系统的概念
1. 定义：在水势梯度作用下，土壤水分被作物吸收、 传输，并转化成水汽从叶面扩散进入大气的连续 过程，这样一个过程形成了一个统一的,动态的 系统,即土壤-作物-大气连续体（Soil-Plant-
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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。
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三、土壤含水率的测定和表示方法
（一）土壤含水率的表示方法 1. 以水重占干土重的百分数表示（即重量含水率）
凋萎系数 田间持水量（ 有效水量 （重量％） 重量％） （重量％） 3～5 5 ～7 8 ～9 9～12 12～17 8～16 12～22 20～28 22～28 23～30 5～11 7～15 12～19 13～15 11～13
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野外估测土壤含水量的经验
稍润 润 潮 湿 微有湿的感 砂性土 (无 湿 的 感 黏手，手捏时有 觉 ， 干 多 湿有湿的感觉手触可留下湿的 沙 土 、觉 ， 干 块 渍水现象，可勉 少 ， 土 块 一，成块滚动痕迹，可捏成较 砂 壤 土可 成 单 粒 强搓成球及条， 触 即 散 ， 土不散，土壤坚固的团块，土 、 轻 壤， 含 水 量 土壤含水量约 壤 含 水 量 约含水量15% 壤含水量20% 25% 土) 约3% 10% 有湿的感觉 黏手，如同浆糊 无 湿 的 感微 有 湿 的 感，手指可搓有可塑性能，易 状，可勉强成团 壤土 觉 ， 含 水觉 ， 含 水 是成薄片状，成球条，土壤含 块状，土壤含水 量约4% 10%左右 土壤含水量水量25% 量约30% 15%左右 无 湿 的 感微 有 湿 的 感 黏性土 ( 有湿的感觉有可塑性，能搓黏手，可搓成很 觉 ， 土 块觉 ， 土 块 用 轻黏土 ，手指可搓成球条（粗面有好的球及细条（ 坚 埂 ， 土力 捏 碎 时 ， 、中黏 成薄片状，裂缝，细面成节无裂缝），土壤 壤 含 水 量手 指 感 到 痛 土、重 土壤含水量），土壤含水量含 水 量 约 在 ， 含 水 量 15%~20% 25%~30% 35%~40% 粘土) 5%~10% 10%~15% 27 土质 干
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二、农田水分状况
（一）旱作地区适宜的农田水分状况 • 不允许地表积水； • 土壤适宜含水率为凋萎系数到田间持水率 之间；
• 地下水位应维持在根系吸水层以下一定距 离处，以免发生渍害或盐碱化。
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二、农田水分状况
（二）水稻地区适宜的农田水分状况 • 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。 • 除晒田期，地面维持适宜的水层深度或湿润度；
Atmosphere Continuum)。
2. SPAC是一个物质和能量的连续系统。 3. 影响植物吸水的因素：大气状况、土壤含水率及 其导水能力、作物输水能力及根系的吸水能力等 4. 凋萎系数并不是一个固定不变的土壤特性常数
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结 束
20
农田水分
气态水、吸着水 气态水、吸着水、薄膜水 毛细带表面
i1
itlgi tθ来自1t时间T
lg1
lgt
lgT
lg i1 lg it tg lg t lg1
it i1t

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入渗试验——例
t(min) i(mm/min) 1 7.4 2 5.81 3 5.04 4 4.56 5 4.2 10 3.3 15 2.87 20 2.59 30 2.25 50 1.88 100 1.48 200 1.16
S 入渗速度： i t 2
1 2
i（单位： mm/h） f
入渗总量： I St i f t （单位：mm）
1 2
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入渗条件下的土壤水分运动
if
——稳定入渗率，相当于渗透系数 ——吸水率，与土壤含水率有关系。
,
s
5、土壤水分入渗规律（图）：
S 2 入渗初期： i t 2
1
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3．重力水
• 土壤中超过田间持水率的那部分水为重力水，
又称过剩水。
• 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。
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入渗速度i
if
时间t
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各种质地土壤的凋萎系数、田间持水量与有效水量 土壤质地 砂土 砂壤土、 轻壤土 中壤土 重壤土 粘土
I St S It
1 2

1 2
当 t ，
i if
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入渗条件下的土壤水分运动
6、考斯加可夫经验公式

i i1t
t
i1 1 I idt t 0 1
0.3 ~ 0.8
i1
——经验指数
——第一个单位时间末的入渗速度
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导出思想
入渗速度i
lgi lgi1
lgt 0.0 0.3 0.48 0.60 0.70 1.00 1.18 1.30 1.48 1.70 2.00 2.30 lgi 0.87 0.76 0.70 0.66 0.62 0.52 0.46 0.41 0.35 0.27 0.17 0.06
1 0.8 0.6
lgi
y = -0.351x + 0.8668
4. 以土壤实际含水量占田间持水量的百分数表示
相
100% 田间持水率
重
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三、土壤含水率的测定和表示方法
（二）土壤含水量的测定方法 1．感观法 2. 烘干称重法 （盒+湿土重）-（盒+干土重） 土壤含水率= 100 0 0 （盒+干土重）-盒重
3．张力计（负压计）法 4. 时域反射仪法 （TDR法）
第一章 农田灌溉原理
第一节
农田土壤水分状况
1
第一节
农田土壤水分状况
农田水分：指农田中的地表水、土 壤水和地下水（图）。 •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。 2
一、土壤水分形态及其有效性
土壤对水分 含水率及土 水分形态 的吸力(MPa) 壤水分常数 重力水 悬着毛管水 0.625 膜状水 吸湿水 1.5 3.1 1000 0.0001 0.05 饱和含水率 土 壤 田间持水率 有效水 有 效 最大分子持水率 难有效水 持 凋萎系数 无效水 水 吸湿系数 率 无效水 含水率为0 过剩水 有效性
• 地下水位不宜过高, 应保证一定的深层渗漏.
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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： 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。
5. 中子水分仪法
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四、土壤水分运动方程
K ——水力传导度，当土壤饱和时称为渗透系数， 表征土壤对水分流动的传导能力，在数量上等 于单位水力梯度下，单位时间内通过单位土壤 断面的水流量。 D ——称为扩散度，表示单位含水率梯度下通过
单位面积的土壤水流量。 土水势：由重力势、压力势、基质势、溶质势和温度 势组成。 达西定律：
毛细水为主
包气带
地下水面（潜水面） 潜水——重力水 饱水带
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1．吸着水
① 吸湿水：不能移动的分子状态水。 吸湿系数：吸湿水达到最大时的土壤含水率。
② 膜状水：可作微小移动的液态水膜
最大分子持水率：膜状水达到最大时的土壤含水
率。
凋萎系数：作物开始发生永久凋萎时的土壤含水 率。
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2．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。 田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤 含水率。 土壤有效持水量：土壤中能被作物吸收利用 的水量，即田间持水量与凋萎系数之间的土 壤含水量。 ② 上升毛管水：地下水沿土壤毛细管上升的水分。