一农田土壤水分状况PPT课件
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第一章 农田灌溉原理
第一节 农田土壤水分状况
.
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。
.
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 有效性
5. 中子水分仪法
.
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Biblioteka Baidu、溶质势和温度
势组成。
.
入渗速度i i1 it
导出思想
lgi
lgi1
θ
lgit
1t
时间T lg1
lgt
lgT
tglgi1lgit
lgtlg1
it i1t
.
16
t(min) 1 2 3 4 5 10 15 20 30 50
100 200
入渗试验——例
i(mm/mlgitn) lgi 7.40.0 0.87 5.810.3 0.76 5.004.48 0.70 4.506.60 0.66 4.20.70 0.62 3.31.00 0.52 2.817.18 0.46 2.519.30 0.41 2.215.48 0.35 1.818.70 0.27 1.428.00 0.17 1.1.26.30 0.06
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
.
结束
.
农田水分
气态水、吸着水 气态水、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——重力水
.
包气带 饱水带
（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。
.
二、农田水分状况
lgi
1
0.8
y = -0.351x +
0.8668
0.6
0.4
0.2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lgt
设： ykxb
k0.351
lgi1b0.8668
17
考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
.
18
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-PlantAtmosphere Continuum)。
重力水 悬着毛管水
0.0001 0.05 0.625
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
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
（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。
.
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）
1．吸着水
① 吸湿水：不能移动的分子状态水。 ①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。
.
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。 ①田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土 壤含水率。 ②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。
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。
.
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； • 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
达西定律：
vz
K
.
z
入渗条件下的土壤水分运动
1、公式的推导
vz
dz
vz
vz z
dz
dx
.
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 St 2 i f t
（单位：mm）
.
入渗条件下的土壤水分运动
孔 土 孔 壤 隙 水 1 体 % 0分 0 积 水 体 重 的 土 土 积 容 壤 壤 重 干 1 孔 0 % 容
4. 以土壤实际含水量占田间持水量的百分数表示
相田间 重持水 10率 % 0
.
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 土 壤 含 水 率 = （ 盒 （ + 湿 盒 土 + 干 重 土 ） 重 - （ ） 盒 - 盒 + 干 重 土 重 ） 1 0 0 0 0 3．张力计（负压计）法 4. 时域反射仪法 （TDR法）
重湿土 烘重 干 烘量 土 干重 土量 1重 0% 0量
2. 以水体占土壤体积的百分数表示（即体积含水率）
体 土 土壤 壤水 体 1分 0 % 积 0重 体 水 土 积 的 壤容 干 10 % 重 容 0
.
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
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）：
入渗初期： i
S
1
t2
2
1
1
IS2tSIt2
当 t， i i f
.
入渗条件下的土壤水分运动
6、考斯加可夫经验公式
i i1t
I
t
idt
i1
t1
0 1
0.3~0.8——经验指数
i1 ——第一个单位时间末的入渗速度
第一节 农田土壤水分状况
.
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。
.
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 有效性
5. 中子水分仪法
.
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Biblioteka Baidu、溶质势和温度
势组成。
.
入渗速度i i1 it
导出思想
lgi
lgi1
θ
lgit
1t
时间T lg1
lgt
lgT
tglgi1lgit
lgtlg1
it i1t
.
16
t(min) 1 2 3 4 5 10 15 20 30 50
100 200
入渗试验——例
i(mm/mlgitn) lgi 7.40.0 0.87 5.810.3 0.76 5.004.48 0.70 4.506.60 0.66 4.20.70 0.62 3.31.00 0.52 2.817.18 0.46 2.519.30 0.41 2.215.48 0.35 1.818.70 0.27 1.428.00 0.17 1.1.26.30 0.06
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
.
结束
.
农田水分
气态水、吸着水 气态水、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——重力水
.
包气带 饱水带
（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。
.
二、农田水分状况
lgi
1
0.8
y = -0.351x +
0.8668
0.6
0.4
0.2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lgt
设： ykxb
k0.351
lgi1b0.8668
17
考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
.
18
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-PlantAtmosphere Continuum)。
重力水 悬着毛管水
0.0001 0.05 0.625
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
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
（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。
.
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）
1．吸着水
① 吸湿水：不能移动的分子状态水。 ①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。
.
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。 ①田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土 壤含水率。 ②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。
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。
.
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； • 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
达西定律：
vz
K
.
z
入渗条件下的土壤水分运动
1、公式的推导
vz
dz
vz
vz z
dz
dx
.
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 St 2 i f t
（单位：mm）
.
入渗条件下的土壤水分运动
孔 土 孔 壤 隙 水 1 体 % 0分 0 积 水 体 重 的 土 土 积 容 壤 壤 重 干 1 孔 0 % 容
4. 以土壤实际含水量占田间持水量的百分数表示
相田间 重持水 10率 % 0
.
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 土 壤 含 水 率 = （ 盒 （ + 湿 盒 土 + 干 重 土 ） 重 - （ ） 盒 - 盒 + 干 重 土 重 ） 1 0 0 0 0 3．张力计（负压计）法 4. 时域反射仪法 （TDR法）
重湿土 烘重 干 烘量 土 干重 土量 1重 0% 0量
2. 以水体占土壤体积的百分数表示（即体积含水率）
体 土 土壤 壤水 体 1分 0 % 积 0重 体 水 土 积 的 壤容 干 10 % 重 容 0
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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
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）：
入渗初期： i
S
1
t2
2
1
1
IS2tSIt2
当 t， i i f
.
入渗条件下的土壤水分运动
6、考斯加可夫经验公式
i i1t
I
t
idt
i1
t1
0 1
0.3~0.8——经验指数
i1 ——第一个单位时间末的入渗速度