(农业气象学原理)第四章水分条件与农业生产
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受到四周水分子平均的吸引力，平均合力为零； 位于某一水体表层上的水分子要受到方向朝着 水体内部单方面的吸引力，形成表面张力。
第四章 水分条件与农业生产
§1 水的农业意义 §2 土壤—植物—大气水分循环系统 §3 土壤—植物—大气系统水分传输 §4 水分与作物生长发育及产量形成 §5 土壤水分调控技术
2020/10/4
本章重点与难点
本章重点： 土壤水分常数、土壤水势、作物需水量
、 蒸散、作物水分临界期与关键期、土壤水分 滞后现象等基本概念，“土壤―植物―大气” 系统水分传输、作物需水规律、土壤水分特 征曲线、土壤水分有效性等分析，土壤水分 调控技术。 本章难点：
一、定义 大气水分以降水形式到达地面，经分配后 进入土壤，大量的水分通过植物根系吸水经植 物体运输到叶片，再由叶片中的液态水变为汽 态水而输送到空气中。这种贯通土壤—植物— 大气连续的水流可以直观的理解，称为土壤— 植物—大气水分循环系统。 土壤—植物—大气水分循环系统水分循环的 动力，是植物的蒸腾作用。
2020/10/4
土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度 和重力势梯度。它也可用达西定律来描述， 对一维垂向非饱和流，其表达式为：
Q= -K dH/dZ
2020/10/4
四、土壤水分类型 1、土壤中水分的受力情况 ● 重力。方向指向地心。 ● 吸附力。方向指向土壤颗粒内部。 ● 水分子之间的相互吸引力。 可分为两种情况：位于水体内部的水分子，
降水量（R）
● 入渗速率
i
1 2
st12
A
式中i为入渗速率；s为吸水率；t为时间；A为常数。
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● 影响入渗速率的因子 降水开始后的时间 土壤初始含水量 土壤性质 土壤表面状况 ● 水分进入土壤的过程描述 水分进入土壤包括了两个相互穿插的过程。当 干燥土壤遇水以后，首先进行的是不饱和流动。当 水分增加到一定量时，水分在重力作用下，经粗孔 隙向下渗透，即进行饱和流动。而由于土壤中孔隙 分布不均匀，这两个过程不是完全相互孤立而是相 互穿插的。
土壤水分常数、土壤水势、蒸散、作物 水分临界期与关键期。
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§1 水的农业意义
一、水分从各个方面对农作物生命活动产生影响 1、水分是作物光合作用合成有机物质的原料。 2、水分的多少影响着作物光合作用的强度。 3、茎、叶、花、果实等器官和组织的输送。 4、水分供应作物蒸腾的需要，而蒸腾则调节着 作物的体温，还是植物根系从土壤中吸收水分和养 分的动力之一，也在作物整个生理过程中起着平衡 作用。
● 农业意义 径流量大不利，下渗量大有利。 ● 减少径流量、增加下渗量的措施 平整土地、翻耕、松土、种树种草等，都可以 减少径流量、增加下渗量，以防止水土流失，保护 水土资源。
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三、土壤水分的再分布 入渗作用结束后，水分在重力、吸力和温度 梯度的作用下，继续向较干的下层移动，这个过 程称为土壤水分的再分布过程。 土壤水分再分布的速率主要取决于再分布开 始时土壤上层的湿润程度和下层土壤的干燥程度 。
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二、水分平衡 1、自然植被地水分平衡 在土壤—植物—大气系统中，自然植被地的 土壤水分平衡方程中主要包括输入项、输出项和 贮存项。 输入项：降水R 毛管上升水Sg 植物截留Ir 输出项：植物蒸腾Ep 土壤蒸发Es
径流与排 水q 贮存项：植物体蓄水△Sp、土壤蓄水△Ss
2020/10/4
Hale Waihona Puke Baidu
气体－固体－水三相系统
2020/10/4
2、农田土壤水分平衡 计算和分析田间作物系统水分收支的目的。 土壤—植物—大气系统的水分循环状况确定了 整个系统的水分输入量、输出量及状态变量。
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农田土壤水分平衡方程： （R+Sg+ K）-（Es+Ep+ q1+q2）+ Wh- Wk=0 式中，R为某时期内的降水量，Sg为毛管水上升量， K为该时期内的灌溉量，Es为土壤蒸发量，Ep为植 物蒸腾量，q1为地表径流量，q2为地下径流量，Wh、 Wk分别为该时期开始和终止时的土壤水分贮存量。 Es+Ep称为植物的蒸腾量。
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三、水分通过水量的时间分配对农作物的生 命活动产生影响
不同作物在不同生育期对水分条件的要求不 同，我国降水的季节分配不均，如水分的季节性 分配正好满足作物的需要，就促进其生长发育， 获得高产；如分配不均，发生旱涝，便会抑制作 物的生长发育，导致减产。
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§2 土壤—植物—大气水分循环系统
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因此，自然植被地的水分平衡方程可写为： （R+Sg+Ir）-（Ep+Es+q）=△Sp+△Ss 式中，从宏观的空间和时间考虑，降水项非常重 要。但在较短的时间和有限的范围内，非降水的 作用就较为显著。而对农业生产而言，重点应考 虑降水、植被截留、植物蒸腾、土壤蒸发和土壤 蓄水量。
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3、降水后的分配 （1）截留
● 定义 降水落到地面之前，首先被植物冠层截去的那 部分降水。 ● 影响因子 降水时间 降水强度 植被类型 植被覆盖度
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（2）下渗（渗透） ● 定义 降水经植物截留后剩余的水透过地表渗入土壤
中的过程称为渗透。
● 渗透系数
下渗量（ƒ） 渗透系数（μ）= ———————
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二、水分通过不同方式和形态对农作物的生 命活动产生影响
1、从方式上看，有大气水分和土壤水分。 大气降水是土壤水分的主要来源，而土壤水 分是水分供应的基础。大气中的水汽含量不仅对 某些作物有直接影响，同时还影响着土壤水分消 耗的状况，进而对作物产生影响。 2、从形态上看，主要有液态水和固态水。 液态水前面已作介绍。固态水除雪外，其它 多给作物带来危害。但雪量过多也会对草地家畜 带来十分不利的影响，有时甚至是致命的。
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（3）地表径流 ● 定义 降水落到地面，没有渗入土壤而从地表流走
的那部分水量，称为地表径流。 ● 影响因子 降水强度 坡度 土壤表面状况 ● 径流系数 径流量（q） 径流系数（σ ）= ——————— 降水量（R）
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（4）渗透、径流和降水的关系 ● 渗透、径流和降水的关系
第四章 水分条件与农业生产
§1 水的农业意义 §2 土壤—植物—大气水分循环系统 §3 土壤—植物—大气系统水分传输 §4 水分与作物生长发育及产量形成 §5 土壤水分调控技术
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本章重点与难点
本章重点： 土壤水分常数、土壤水势、作物需水量
、 蒸散、作物水分临界期与关键期、土壤水分 滞后现象等基本概念，“土壤―植物―大气” 系统水分传输、作物需水规律、土壤水分特 征曲线、土壤水分有效性等分析，土壤水分 调控技术。 本章难点：
一、定义 大气水分以降水形式到达地面，经分配后 进入土壤，大量的水分通过植物根系吸水经植 物体运输到叶片，再由叶片中的液态水变为汽 态水而输送到空气中。这种贯通土壤—植物— 大气连续的水流可以直观的理解，称为土壤— 植物—大气水分循环系统。 土壤—植物—大气水分循环系统水分循环的 动力，是植物的蒸腾作用。
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土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度 和重力势梯度。它也可用达西定律来描述， 对一维垂向非饱和流，其表达式为：
Q= -K dH/dZ
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四、土壤水分类型 1、土壤中水分的受力情况 ● 重力。方向指向地心。 ● 吸附力。方向指向土壤颗粒内部。 ● 水分子之间的相互吸引力。 可分为两种情况：位于水体内部的水分子，
降水量（R）
● 入渗速率
i
1 2
st12
A
式中i为入渗速率；s为吸水率；t为时间；A为常数。
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● 影响入渗速率的因子 降水开始后的时间 土壤初始含水量 土壤性质 土壤表面状况 ● 水分进入土壤的过程描述 水分进入土壤包括了两个相互穿插的过程。当 干燥土壤遇水以后，首先进行的是不饱和流动。当 水分增加到一定量时，水分在重力作用下，经粗孔 隙向下渗透，即进行饱和流动。而由于土壤中孔隙 分布不均匀，这两个过程不是完全相互孤立而是相 互穿插的。
土壤水分常数、土壤水势、蒸散、作物 水分临界期与关键期。
2020/10/4
§1 水的农业意义
一、水分从各个方面对农作物生命活动产生影响 1、水分是作物光合作用合成有机物质的原料。 2、水分的多少影响着作物光合作用的强度。 3、茎、叶、花、果实等器官和组织的输送。 4、水分供应作物蒸腾的需要，而蒸腾则调节着 作物的体温，还是植物根系从土壤中吸收水分和养 分的动力之一，也在作物整个生理过程中起着平衡 作用。
● 农业意义 径流量大不利，下渗量大有利。 ● 减少径流量、增加下渗量的措施 平整土地、翻耕、松土、种树种草等，都可以 减少径流量、增加下渗量，以防止水土流失，保护 水土资源。
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三、土壤水分的再分布 入渗作用结束后，水分在重力、吸力和温度 梯度的作用下，继续向较干的下层移动，这个过 程称为土壤水分的再分布过程。 土壤水分再分布的速率主要取决于再分布开 始时土壤上层的湿润程度和下层土壤的干燥程度 。
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二、水分平衡 1、自然植被地水分平衡 在土壤—植物—大气系统中，自然植被地的 土壤水分平衡方程中主要包括输入项、输出项和 贮存项。 输入项：降水R 毛管上升水Sg 植物截留Ir 输出项：植物蒸腾Ep 土壤蒸发Es
径流与排 水q 贮存项：植物体蓄水△Sp、土壤蓄水△Ss
2020/10/4
Hale Waihona Puke Baidu
气体－固体－水三相系统
2020/10/4
2、农田土壤水分平衡 计算和分析田间作物系统水分收支的目的。 土壤—植物—大气系统的水分循环状况确定了 整个系统的水分输入量、输出量及状态变量。
2020/10/4
农田土壤水分平衡方程： （R+Sg+ K）-（Es+Ep+ q1+q2）+ Wh- Wk=0 式中，R为某时期内的降水量，Sg为毛管水上升量， K为该时期内的灌溉量，Es为土壤蒸发量，Ep为植 物蒸腾量，q1为地表径流量，q2为地下径流量，Wh、 Wk分别为该时期开始和终止时的土壤水分贮存量。 Es+Ep称为植物的蒸腾量。
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三、水分通过水量的时间分配对农作物的生 命活动产生影响
不同作物在不同生育期对水分条件的要求不 同，我国降水的季节分配不均，如水分的季节性 分配正好满足作物的需要，就促进其生长发育， 获得高产；如分配不均，发生旱涝，便会抑制作 物的生长发育，导致减产。
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§2 土壤—植物—大气水分循环系统
2020/10/4
因此，自然植被地的水分平衡方程可写为： （R+Sg+Ir）-（Ep+Es+q）=△Sp+△Ss 式中，从宏观的空间和时间考虑，降水项非常重 要。但在较短的时间和有限的范围内，非降水的 作用就较为显著。而对农业生产而言，重点应考 虑降水、植被截留、植物蒸腾、土壤蒸发和土壤 蓄水量。
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3、降水后的分配 （1）截留
● 定义 降水落到地面之前，首先被植物冠层截去的那 部分降水。 ● 影响因子 降水时间 降水强度 植被类型 植被覆盖度
2020/10/4
（2）下渗（渗透） ● 定义 降水经植物截留后剩余的水透过地表渗入土壤
中的过程称为渗透。
● 渗透系数
下渗量（ƒ） 渗透系数（μ）= ———————
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二、水分通过不同方式和形态对农作物的生 命活动产生影响
1、从方式上看，有大气水分和土壤水分。 大气降水是土壤水分的主要来源，而土壤水 分是水分供应的基础。大气中的水汽含量不仅对 某些作物有直接影响，同时还影响着土壤水分消 耗的状况，进而对作物产生影响。 2、从形态上看，主要有液态水和固态水。 液态水前面已作介绍。固态水除雪外，其它 多给作物带来危害。但雪量过多也会对草地家畜 带来十分不利的影响，有时甚至是致命的。
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（3）地表径流 ● 定义 降水落到地面，没有渗入土壤而从地表流走
的那部分水量，称为地表径流。 ● 影响因子 降水强度 坡度 土壤表面状况 ● 径流系数 径流量（q） 径流系数（σ ）= ——————— 降水量（R）
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（4）渗透、径流和降水的关系 ● 渗透、径流和降水的关系