第一章 農(nóng)田灌溉原理2012

1、第一章第一章 農(nóng)田灌溉原理農(nóng)田灌溉原理 第一章第一章 農(nóng)田灌溉原理農(nóng)田灌溉原理o 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 o 1. 農(nóng)田土壤水分狀況農(nóng)田土壤水分狀況 o 2.作物需水量與灌溉制度作物需水量與灌溉制度 o 3. 非充分灌溉原理與作物水分生產(chǎn)函數(shù)非充分灌溉原理與作物水分生產(chǎn)函數(shù) o 4. 灌溉用水量與灌水率灌溉用水量與灌水率第一節(jié)農(nóng)田土壤水分狀況第一節(jié)農(nóng)田土壤水分狀況 o 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 o 1. 農(nóng)田土壤水分存在的基本形式農(nóng)田土壤水分存在的基本形式 o 2.土壤含水量的測(cè)定與表示方法土壤含水量的測(cè)定與表示方法 o 3. 土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性 o 4. 農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng)

2、農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng) o 5. 土壤土壤植物植物大氣連續(xù)體水分運(yùn)移大氣連續(xù)體水分運(yùn)移 o 6. 農(nóng)田土壤水調(diào)控農(nóng)田土壤水調(diào)控第一節(jié)：農(nóng)田土壤水分狀況第一節(jié)：農(nóng)田土壤水分狀況 o 基本要求：掌握農(nóng)田土壤水分存在的基本形式（形基本要求：掌握農(nóng)田土壤水分存在的基本形式（形態(tài)法與能量法）；掌握土壤含水量的表示方法與一態(tài)法與能量法）；掌握土壤含水量的表示方法與一定土層內(nèi)土壤儲(chǔ)水量的計(jì)算方法；了解農(nóng)田土壤水定土層內(nèi)土壤儲(chǔ)水量的計(jì)算方法；了解農(nóng)田土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性。分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性。 1. 農(nóng)田土壤水分存在的基本形式農(nóng)田土壤水分存在的基本形式 o 農(nóng)田水分狀況是指農(nóng)田農(nóng)田水分狀況是指農(nóng)田地面水、土壤

3、水和地下水地面水、土壤水和地下水?dāng)?shù)數(shù)量的多少、存在的形式及其在時(shí)空上的分布規(guī)律與量的多少、存在的形式及其在時(shí)空上的分布規(guī)律與變化情況。變化情況。 o 土壤水分存在的基本形式可分為土壤水分存在的基本形式可分為固態(tài)、液態(tài)和汽態(tài)固態(tài)、液態(tài)和汽態(tài)三種形態(tài)。固態(tài)水只有在土壤凍結(jié)時(shí)才存在；汽態(tài)三種形態(tài)。固態(tài)水只有在土壤凍結(jié)時(shí)才存在；汽態(tài)水是存在于土壤孔隙中的水汽，含量很少；液態(tài)水水是存在于土壤孔隙中的水汽，含量很少；液態(tài)水是土壤水分的主要形態(tài)，與作物生長(zhǎng)發(fā)育最為密切。是土壤水分的主要形態(tài)，與作物生長(zhǎng)發(fā)育最為密切。 液態(tài)水按其運(yùn)動(dòng)特性可分為液態(tài)水按其運(yùn)動(dòng)特性可分為吸著水、毛管水和重力吸著水、毛管水和重力水水

4、三類。三類。 o 農(nóng)田土壤水分存在的基本形式可用形態(tài)法與能量法農(nóng)田土壤水分存在的基本形式可用形態(tài)法與能量法來(lái)表示。來(lái)表示。 農(nóng)田土壤水分存在的基本形式農(nóng)田土壤水分存在的基本形式-形態(tài)法形態(tài)法 o 液態(tài)水按液態(tài)水按其運(yùn)動(dòng)特其運(yùn)動(dòng)特性可分為性可分為吸著水、吸著水、毛管水和毛管水和重力水三重力水三類。類。 農(nóng)田土壤水分存在的基本形式農(nóng)田土壤水分存在的基本形式-形態(tài)法形態(tài)法 土土壤壤水水固態(tài)：土壤凍結(jié)時(shí)才存在固態(tài)：土壤凍結(jié)時(shí)才存在液態(tài)：土壤水分存在的主要形態(tài)液態(tài)：土壤水分存在的主要形態(tài)汽態(tài)：未被水分占據(jù)的土壤孔隙中，含量少汽態(tài)：未被水分占據(jù)的土壤孔隙中，含量少吸著水吸著水毛管水毛管水重力水重力水吸濕水

5、吸濕水薄膜水薄膜水上升毛管水上升毛管水懸著毛管水懸著毛管水按物理按物理形態(tài)劃形態(tài)劃分分按運(yùn)動(dòng)按運(yùn)動(dòng)特征劃特征劃分分吸著水吸著水緊附于土壤表面，一般不能被作物所利用，因此吸著緊附于土壤表面，一般不能被作物所利用，因此吸著水的上限水的上限(最大分子持水率最大分子持水率)以下的水分常稱為無(wú)效水。以下的水分常稱為無(wú)效水。 重力水重力水為過(guò)剩水。在無(wú)地下水頂托的情況下，作物根系還來(lái)不及吸收就很快排出為過(guò)剩水。在無(wú)地下水頂托的情況下，作物根系還來(lái)不及吸收就很快排出根系層；在地下水位高的地區(qū)，停留在根系層內(nèi)的重力水，會(huì)影響土壤正常的通根系層；在地下水位高的地區(qū)，停留在根系層內(nèi)的重力水，會(huì)影響土壤正常的通氣狀

6、況。氣狀況。 重力水：進(jìn)入土壤的水分超過(guò)土壤所能保持的田間持水量時(shí)，那些超出的水分因重力水：進(jìn)入土壤的水分超過(guò)土壤所能保持的田間持水量時(shí)，那些超出的水分因受重力作用沿較大的孔隙向下滲透。這種受重力作用而下滲的水分即稱為重力水。受重力作用沿較大的孔隙向下滲透。這種受重力作用而下滲的水分即稱為重力水。 重力水雖然能為作物利用，但很快就會(huì)滲到根系范圍以外，所以對(duì)作物持續(xù)供重力水雖然能為作物利用，但很快就會(huì)滲到根系范圍以外，所以對(duì)作物持續(xù)供應(yīng)水分的用處不大。在地下水位較高的地方，重力水最后將轉(zhuǎn)入地下水。在地下應(yīng)水分的用處不大。在地下水位較高的地方，重力水最后將轉(zhuǎn)入地下水。在地下水位很低的地區(qū)，重力水在

7、不斷下滲的過(guò)程中將逐漸轉(zhuǎn)化為毛管懸著水或膜狀水水位很低的地區(qū)，重力水在不斷下滲的過(guò)程中將逐漸轉(zhuǎn)化為毛管懸著水或膜狀水而被保留在土層的深處。當(dāng)土壤為重力水所飽和時(shí)，即土壤全部孔隙都充滿水分而被保留在土層的深處。當(dāng)土壤為重力水所飽和時(shí)，即土壤全部孔隙都充滿水分時(shí)，其土壤含水量稱時(shí)，其土壤含水量稱飽和含水量飽和含水量。在田間持水量和無(wú)效水之間的在田間持水量和無(wú)效水之間的毛管水毛管水，容易為作物吸收利用，屬于有，容易為作物吸收利用，屬于有效水。一般常將效水。一般常將田間持水量田間持水量作為重力水和毛管水以及有效水分和過(guò)剩作為重力水和毛管水以及有效水分和過(guò)剩水的分界線。水的分界線。 吸濕水：吸濕水：土壤

8、顆粒具有很強(qiáng)的吸附力，被風(fēng)干土壤所吸附在土粒表面的水汽分子土壤顆粒具有很強(qiáng)的吸附力，被風(fēng)干土壤所吸附在土粒表面的水汽分子稱為吸濕水。在水汽飽和的空氣中，土壤吸濕水達(dá)最大數(shù)量時(shí)稱為吸濕系數(shù)。稱為吸濕水。在水汽飽和的空氣中，土壤吸濕水達(dá)最大數(shù)量時(shí)稱為吸濕系數(shù)。 土壤質(zhì)地越細(xì)，土粒的表面能越大，吸濕系數(shù)也越大。土壤質(zhì)地越細(xì)，土粒的表面能越大，吸濕系數(shù)也越大。 吸濕水所受到的分子引吸濕水所受到的分子引力很大，厚度極小，無(wú)溶解能力。只有在力很大，厚度極小，無(wú)溶解能力。只有在105以上的高溫下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水時(shí)才以上的高溫下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水時(shí)才會(huì)移動(dòng)，所以對(duì)作物生長(zhǎng)一般沒(méi)有多大意義。會(huì)移動(dòng)，所以對(duì)作物生長(zhǎng)一般沒(méi)有

9、多大意義。薄膜水：薄膜水：當(dāng)吸濕水達(dá)最大數(shù)量后，土粒已無(wú)足夠力量吸附空氣中活動(dòng)力較強(qiáng)的水當(dāng)吸濕水達(dá)最大數(shù)量后，土粒已無(wú)足夠力量吸附空氣中活動(dòng)力較強(qiáng)的水汽分子，只能吸持周圍環(huán)境中處于液態(tài)的水分子，由于這種吸著力吸持的水分使汽分子，只能吸持周圍環(huán)境中處于液態(tài)的水分子，由于這種吸著力吸持的水分使吸濕水外面的水膜逐漸加厚，形成連續(xù)的水膜，故稱為薄膜水。薄膜水在土粒吸吸濕水外面的水膜逐漸加厚，形成連續(xù)的水膜，故稱為薄膜水。薄膜水在土粒吸濕水層的外面仍可再吸附液態(tài)的水分子而形成水膜，這種土壤水分稱為膜狀水。濕水層的外面仍可再吸附液態(tài)的水分子而形成水膜，這種土壤水分稱為膜狀水。薄膜水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水率

10、稱為土壤的最大分子持水量。薄膜水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水率稱為土壤的最大分子持水量。 膜狀水受表面張力的作用能緩慢地從水膜厚的地方向水膜薄的地方移動(dòng)，一膜狀水受表面張力的作用能緩慢地從水膜厚的地方向水膜薄的地方移動(dòng)，一般移動(dòng)速度為般移動(dòng)速度為0204毫米毫米/小時(shí)。土粒對(duì)膜狀水的吸力在小時(shí)。土粒對(duì)膜狀水的吸力在633105314105帕之間。一般作物根毛的吸水力僅相當(dāng)于帕之間。一般作物根毛的吸水力僅相當(dāng)于1520105帕，所以膜狀帕，所以膜狀水中吸力大于水中吸力大于1520105帕的那部分水分，作物是不能吸收利用的，為無(wú)效水。帕的那部分水分，作物是不能吸收利用的，為無(wú)效水?？衫玫膬H是吸力小于可

11、利用的僅是吸力小于1520105帕的那一部分，但由于移動(dòng)非常緩慢，常在帕的那一部分，但由于移動(dòng)非常緩慢，常在可利用的膜狀水消耗完以前，作物就因缺水而發(fā)生凋萎?？衫玫哪钏耐暌郧?，作物就因缺水而發(fā)生凋萎。當(dāng)作物發(fā)生永久性凋萎當(dāng)作物發(fā)生永久性凋萎時(shí)的土壤水分含量，即稱為凋萎點(diǎn)或凋萎系數(shù)。時(shí)的土壤水分含量，即稱為凋萎點(diǎn)或凋萎系數(shù)。上升毛管水上升毛管水：指在毛管力的作用下沿土壤毛細(xì)管上升而保持在毛管孔隙中的：指在毛管力的作用下沿土壤毛細(xì)管上升而保持在毛管孔隙中的水分。水分。 在接近地下水面的土壤中，地下水借毛管作用可以上升而進(jìn)入土壤，這種沿在接近地下水面的土壤中，地下水借毛管作用可以上升而進(jìn)入土

12、壤，這種沿毛管上升的水分稱為毛管上升水。土壤的種類不同，毛管上升水所能上升的毛管上升的水分稱為毛管上升水。土壤的種類不同，毛管上升水所能上升的高度亦有所差別，在黃土地區(qū)一般最高可達(dá)高度亦有所差別，在黃土地區(qū)一般最高可達(dá)200厘米以上。厘米以上。 毛管水是由毛管孔隙中毛管水是由毛管孔隙中水分彎月面水分彎月面的毛管力所保持的水分。的毛管力所保持的水分。懸著毛管水：懸著毛管水：當(dāng)?shù)叵滤裆钶^大不受地下水補(bǔ)給時(shí)，由于毛管作用而在上層當(dāng)?shù)叵滤裆钶^大不受地下水補(bǔ)給時(shí)，由于毛管作用而在上層土壤細(xì)小孔隙中所保持的水分。在降雨或灌溉之后借毛管力保持在土壤中的土壤細(xì)小孔隙中所保持的水分。在降雨或灌溉之后借毛管力

13、保持在土壤中的水分，稱為毛管懸著水。其特點(diǎn)是下面不與地下水相聯(lián)系，在一段時(shí)間內(nèi)，水分，稱為毛管懸著水。其特點(diǎn)是下面不與地下水相聯(lián)系，在一段時(shí)間內(nèi)，同下面的干土層有明顯的界限。毛管懸著水達(dá)到最大數(shù)量時(shí)稱為同下面的干土層有明顯的界限。毛管懸著水達(dá)到最大數(shù)量時(shí)稱為田間持水量田間持水量或田間最大持水量或田間最大持水量。田間持水量也與土壤質(zhì)地有關(guān)，質(zhì)地越細(xì)，田間持水量。田間持水量也與土壤質(zhì)地有關(guān)，質(zhì)地越細(xì)，田間持水量越大。越大。 o土壤水分常數(shù)：土壤水分常數(shù)： 吸濕系數(shù)：吸濕系數(shù)：土壤吸濕水達(dá)最大數(shù)量時(shí)稱為吸濕系數(shù)。土壤吸濕水達(dá)最大數(shù)量時(shí)稱為吸濕系數(shù)。 凋萎系數(shù)：凋萎系數(shù)：當(dāng)作物發(fā)生永久性凋萎時(shí)的土壤水

14、分含當(dāng)作物發(fā)生永久性凋萎時(shí)的土壤水分含量，即稱為凋萎點(diǎn)或凋萎系數(shù)量，即稱為凋萎點(diǎn)或凋萎系數(shù) 。 最大分子持水量：最大分子持水量：薄膜水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水薄膜水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水率稱為土壤的最大分子持水量。率稱為土壤的最大分子持水量。 田間持水量：田間持水量：毛管懸著水達(dá)最大值時(shí)的土壤含水率毛管懸著水達(dá)最大值時(shí)的土壤含水率常被稱為田間持水量，表示重力水與毛管水的分界常被稱為田間持水量，表示重力水與毛管水的分界線。線。 毛管斷裂含水量：毛管斷裂含水量：土壤中的毛管懸著水減少到其連土壤中的毛管懸著水減少到其連續(xù)狀態(tài)受到破壞而斷裂時(shí)的含水量。續(xù)狀態(tài)受到破壞而斷裂時(shí)的含水量。 毛管持水量：毛管持

15、水量：土壤中所有毛管都充滿水時(shí)含水量。土壤中所有毛管都充滿水時(shí)含水量。 全持水量：全持水量：即飽和含水量。即飽和含水量。各土壤水分常數(shù)相應(yīng)的水分存在形式與作用力各土壤水分常數(shù)相應(yīng)的水分存在形式與作用力風(fēng)風(fēng)干干最最大大吸吸濕濕量量凋凋萎萎含含水水量量最最大大分分子子持持水水量量毛毛管管斷斷裂裂含含水水量量田田間間持持水水量量飽飽和和含含水水量量吸濕水吸濕水水水分分存存在在形形式式薄膜水薄膜水毛管水毛管水重力水重力水結(jié)合水結(jié)合水自由水自由水作作用用力力 15分子力分子力毛管力毛管力重力重力10000 316.25個(gè)大氣壓個(gè)大氣壓 0.3 0.001農(nóng)田土壤水分存在的基本形式農(nóng)田土壤水分存在的基本形

16、式-能量法能量法 o 土水勢(shì)土水勢(shì)可表示為：可表示為： o = g + m + p + s + T o 式中：式中：g，m，p，s， T分別表示重力勢(shì)、基分別表示重力勢(shì)、基質(zhì)勢(shì)、壓力勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)和溫度勢(shì)。質(zhì)勢(shì)、壓力勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)和溫度勢(shì)。 o 但一般情況下，由于非飽和土壤中，但一般情況下，由于非飽和土壤中，p = 0，而，而s與與T對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)的影響都可忽略，故上式對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)的影響都可忽略，故上式常被簡(jiǎn)化為：常被簡(jiǎn)化為：= g + m 土水勢(shì)（土水勢(shì)（soil water potentialsoil water potential）：土壤水分所具有的勢(shì)能，表：土壤水分所具有的勢(shì)能，表示在土壤和

17、水的平衡系統(tǒng)中，恒溫條件下將單位質(zhì)量的水移動(dòng)示在土壤和水的平衡系統(tǒng)中，恒溫條件下將單位質(zhì)量的水移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)的純自由水體所做的功。到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)的純自由水體所做的功。重重重力勢(shì)（重力勢(shì)（gravitational potential）：）：將單位數(shù)量的土壤水從某一點(diǎn)將單位數(shù)量的土壤水從某一點(diǎn)移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（或參考狀態(tài)）水平處，而其他各項(xiàng)維持不變時(shí)，土移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（或參考狀態(tài)）水平處，而其他各項(xiàng)維持不變時(shí)，土壤水所做的功即為該點(diǎn)土壤水的重力勢(shì)。壤水所做的功即為該點(diǎn)土壤水的重力勢(shì)。 基質(zhì)勢(shì)（基質(zhì)勢(shì)（matric potential）：又稱基膜勢(shì)，系土壤基質(zhì)對(duì)水分的吸：又稱基膜勢(shì)，系土

18、壤基質(zhì)對(duì)水分的吸持作用引起，水和土壤骨架之間的毛管力和吸附力將土壤水束縛在土壤中，持作用引起，水和土壤骨架之間的毛管力和吸附力將土壤水束縛在土壤中，為了克服這種吸持作用，將土壤水移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（自由水，無(wú)束為了克服這種吸持作用，將土壤水移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（自由水，無(wú)束縛），必須對(duì)土壤水所做的功稱為土壤水的基質(zhì)勢(shì)?？`），必須對(duì)土壤水所做的功稱為土壤水的基質(zhì)勢(shì)。 壓力勢(shì)（壓力勢(shì)（pressure potential）：由壓力場(chǎng)中的壓力差引起，常將標(biāo)：由壓力場(chǎng)中的壓力差引起，常將標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)下的壓力定義為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或當(dāng)?shù)卮髿鈮海鄬?duì)于大氣壓力所準(zhǔn)參照狀態(tài)下的壓力定義為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或當(dāng)?shù)卮髿鈮?，相?duì)

19、于大氣壓力所存在的勢(shì)能差為壓力勢(shì)。存在的勢(shì)能差為壓力勢(shì)。溶質(zhì)勢(shì)（溶質(zhì)勢(shì)（osmotic potential）：系由于可溶性物質(zhì)（如鹽類）溶解：系由于可溶性物質(zhì)（如鹽類）溶解于土壤溶液中，降低了土壤溶液的勢(shì)能所導(dǎo)致，由于溶質(zhì)對(duì)水分子具有吸于土壤溶液中，降低了土壤溶液的勢(shì)能所導(dǎo)致，由于溶質(zhì)對(duì)水分子具有吸引力，將水分移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（純自由水）時(shí)，必須對(duì)土壤水做功，引力，將水分移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)（純自由水）時(shí)，必須對(duì)土壤水做功，這種溶液與純自由水之間存在的勢(shì)能差即稱為溶質(zhì)勢(shì)。這種溶液與純自由水之間存在的勢(shì)能差即稱為溶質(zhì)勢(shì)。 溫度勢(shì)（溫度勢(shì)（temperature potential）：由于溫度場(chǎng)的

20、溫差引起，土壤：由于溫度場(chǎng)的溫差引起，土壤中任一點(diǎn)土壤水分的溫度勢(shì)由該點(diǎn)的溫度與標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)的溫度之差所決中任一點(diǎn)土壤水分的溫度勢(shì)由該點(diǎn)的溫度與標(biāo)準(zhǔn)參照狀態(tài)的溫度之差所決定。定。2土壤含水量的測(cè)定和表示方法土壤含水量的測(cè)定和表示方法 o 土壤含水量又稱土壤含水率，是衡量一定量的土壤土壤含水量又稱土壤含水率，是衡量一定量的土壤中所含水分的多少。中所含水分的多少。o 體積含水率體積含水率（又稱容積含水率）：?jiǎn)挝惑w積土壤中（又稱容積含水率）：?jiǎn)挝惑w積土壤中土壤水所占的比例；土壤水所占的比例； o 質(zhì)量含水率質(zhì)量含水率（又稱重量含水率）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量土壤（又稱重量含水率）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量土壤中土壤水所占的比例；

21、中土壤水所占的比例； o 飽和度飽和度：土壤水的體積與土壤孔隙體積的比值，：土壤水的體積與土壤孔隙體積的比值，表示孔隙被水充滿的程度。表示孔隙被水充滿的程度。 o土壤水分測(cè)定的直接法土壤水分測(cè)定的直接法直接法直接法通過(guò)測(cè)量從土中移去的水分確定含水量。直接法又可又為烘干通過(guò)測(cè)量從土中移去的水分確定含水量。直接法又可又為烘干法與各種去水法，其共同特點(diǎn)是需要采取土樣并移去其中的水量。法與各種去水法，其共同特點(diǎn)是需要采取土樣并移去其中的水量。 這對(duì)于要長(zhǎng)期進(jìn)行頻繁監(jiān)測(cè)土壤水分的場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，不僅勞動(dòng)繁重，而這對(duì)于要長(zhǎng)期進(jìn)行頻繁監(jiān)測(cè)土壤水分的場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，不僅勞動(dòng)繁重，而且對(duì)試驗(yàn)環(huán)境條件有很大的破壞。且對(duì)試驗(yàn)環(huán)

22、境條件有很大的破壞。 但直接法，特別是其中的標(biāo)準(zhǔn)烘干法，設(shè)備簡(jiǎn)單，方法易行，并有較但直接法，特別是其中的標(biāo)準(zhǔn)烘干法，設(shè)備簡(jiǎn)單，方法易行，并有較高的精度，常作為評(píng)價(jià)其它方法的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在非長(zhǎng)期定點(diǎn)測(cè)定的高的精度，常作為評(píng)價(jià)其它方法的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在非長(zhǎng)期定點(diǎn)測(cè)定的地方，它仍然是不可代替的。地方，它仍然是不可代替的。o土壤水分測(cè)定的間接法土壤水分測(cè)定的間接法間接法間接法是通過(guò)對(duì)土壤的某些物理與化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定來(lái)確定土壤含水量是通過(guò)對(duì)土壤的某些物理與化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定來(lái)確定土壤含水量的方法。的方法。 它的特點(diǎn)是不需要采取土樣，因而不擾動(dòng)土壤，且可以定點(diǎn)連續(xù)測(cè)含它的特點(diǎn)是不需要采取土樣，因而不擾動(dòng)土壤，且可

23、以定點(diǎn)連續(xù)測(cè)含水量的變化，便于進(jìn)行與土壤水分動(dòng)態(tài)有關(guān)的各種研究。水量的變化，便于進(jìn)行與土壤水分動(dòng)態(tài)有關(guān)的各種研究。 間接法又可分為非放射性方法和放射性方法兩類。間接法又可分為非放射性方法和放射性方法兩類。 間接法中的非放射性方法主要是根據(jù)土壤含水量大小對(duì)土壤的電學(xué)特間接法中的非放射性方法主要是根據(jù)土壤含水量大小對(duì)土壤的電學(xué)特性性(電容、電阻、介電常數(shù)等電容、電阻、介電常數(shù)等)、導(dǎo)熱性、土壤內(nèi)部吸力、土壤表面的、導(dǎo)熱性、土壤內(nèi)部吸力、土壤表面的微波反射等物理與化學(xué)特性的影響來(lái)間接測(cè)定土壤含水量。微波反射等物理與化學(xué)特性的影響來(lái)間接測(cè)定土壤含水量。此外，為了將土壤所含實(shí)際水量與降雨量、蒸發(fā)量進(jìn)行比

24、較，常需要此外，為了將土壤所含實(shí)際水量與降雨量、蒸發(fā)量進(jìn)行比較，常需要將一定深度土層中的含水量換算成將一定深度土層中的含水量換算成水層深度（水層深度（mm），），換算公式如下：換算公式如下：水層厚度（水層厚度（mm）=土層厚度（土層厚度（mm）土壤含水量（體積比）土壤含水量（體積比） =土層厚度（土層厚度（mm）土壤含水量（重量比）土壤含水量（重量比）土壤干容重土壤干容重 由于灌水量常用由于灌水量常用m3/667m2或m3/ha來(lái)表示，為了便于比較和計(jì)來(lái)表示，為了便于比較和計(jì)算，常用水的體積來(lái)表示土層內(nèi)的儲(chǔ)水量：算，常用水的體積來(lái)表示土層內(nèi)的儲(chǔ)水量： m3/667m2 = 1.5 mm 水層厚

25、度（水層厚度（mm） = 1.5儲(chǔ)水量（儲(chǔ)水量（m3/667m2） 水層厚度（水層厚度（mm） = 10 儲(chǔ)水量（儲(chǔ)水量（m3/ha）3.土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性 o 土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性是指土壤水分是否可土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性是指土壤水分是否可被作物利用及其被利用的難易程度。被作物利用及其被利用的難易程度。o 土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)有效性有效性主要取決于其存在的形主要取決于其存在的形態(tài)、性質(zhì)和數(shù)量、土水之間的吸力，以及作物根系態(tài)、性質(zhì)和數(shù)量、土水之間的吸力，以及作物根系吸水力與土粒吸水力之差。吸水力與土粒吸水力之差。o 當(dāng)土壤中的水分不能滿

26、足作物需水時(shí)，作物蒸騰大當(dāng)土壤中的水分不能滿足作物需水時(shí)，作物蒸騰大于根系吸水，作物便會(huì)呈現(xiàn)缺水狀態(tài)，缺水嚴(yán)重時(shí)于根系吸水，作物便會(huì)呈現(xiàn)缺水狀態(tài)，缺水嚴(yán)重時(shí)會(huì)呈現(xiàn)凋萎。會(huì)呈現(xiàn)凋萎。土壤水分特征曲線土壤水分特征曲線受多受多種因素的影響，不同質(zhì)種因素的影響，不同質(zhì)地土壤，其土壤水分特地土壤，其土壤水分特征曲線差異明顯。如圖征曲線差異明顯。如圖所示，同一吸力時(shí)，各所示，同一吸力時(shí)，各種土壤含水率不同，同種土壤含水率不同，同一含水率時(shí)，各種土壤一含水率時(shí)，各種土壤吸力不同；說(shuō)明植物從吸力不同；說(shuō)明植物從這些土壤中要吸收水分這些土壤中要吸收水分的難易程度就不同。的難易程度就不同。 3.土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)

27、的有效性土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性 由于作物所需的水分是通過(guò)根系吸收土壤中的水分而得到的，對(duì)于不同由于作物所需的水分是通過(guò)根系吸收土壤中的水分而得到的，對(duì)于不同的作物、同一作物不同生育期對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求是不一樣的。旱作物要的作物、同一作物不同生育期對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求是不一樣的。旱作物要求農(nóng)田具有適宜的含水率，對(duì)水稻而言則要求農(nóng)田具有適宜的淹灌水層。求農(nóng)田具有適宜的含水率，對(duì)水稻而言則要求農(nóng)田具有適宜的淹灌水層。(1)旱作物對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求旱作物對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求 農(nóng)田的地面水和地下水必須適時(shí)適量地轉(zhuǎn)化為作物根系吸水層的土壤水分，農(nóng)田的地面水和地下水必須適時(shí)適量地轉(zhuǎn)化為作物根系吸水層

28、的土壤水分，才能被作物吸收利用。為使作物生長(zhǎng)不受澇漬的危害，通常地面不允許積水，才能被作物吸收利用。為使作物生長(zhǎng)不受澇漬的危害，通常地面不允許積水，地下水位不允許上升至根系吸水層內(nèi)。因此，地下水位必須維持在根系吸水地下水位不允許上升至根系吸水層內(nèi)。因此，地下水位必須維持在根系吸水層以下一定深度處，此時(shí)地下水可通過(guò)毛細(xì)管作用上升至根系吸收層，供作層以下一定深度處，此時(shí)地下水可通過(guò)毛細(xì)管作用上升至根系吸收層，供作物利用。物利用。 在作物根系吸水層中，作為有效水分的毛管水最容易被旱作物吸收，也是在作物根系吸水層中，作為有效水分的毛管水最容易被旱作物吸收，也是對(duì)旱作物生長(zhǎng)最有價(jià)值的水分形式。所以，旱作

29、物根系吸水層中允許的平均對(duì)旱作物生長(zhǎng)最有價(jià)值的水分形式。所以，旱作物根系吸水層中允許的平均最大含水率，一般為根系吸水層中的最大含水率，一般為根系吸水層中的田間持水率田間持水率。 根系吸水層的土壤含水率根系吸水層的土壤含水率過(guò)低，對(duì)作物生長(zhǎng)將造成直接影響。當(dāng)根系吸水層的土壤含水率下降到使作過(guò)低，對(duì)作物生長(zhǎng)將造成直接影響。當(dāng)根系吸水層的土壤含水率下降到使作物發(fā)生永久性凋萎時(shí)的含水率稱為物發(fā)生永久性凋萎時(shí)的含水率稱為凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)。凋萎系數(shù)不僅決定于土壤性質(zhì)，。凋萎系數(shù)不僅決定于土壤性質(zhì)，它還與土壤溶液濃度、作物種類和生育期有關(guān)。它還與土壤溶液濃度、作物種類和生育期有關(guān)。 根據(jù)以上所述，旱作物田間

30、根據(jù)以上所述，旱作物田間(根系吸水層根系吸水層)允許平均最大含水率不應(yīng)超過(guò)允許平均最大含水率不應(yīng)超過(guò)田間持水率，最小含水率不應(yīng)低于作物適宜的土壤含水率下限指標(biāo)田間持水率，最小含水率不應(yīng)低于作物適宜的土壤含水率下限指標(biāo)(常采用毛常采用毛管斷裂點(diǎn)管斷裂點(diǎn))。通常情況下，應(yīng)在研究水分狀況與其它生長(zhǎng)要素之間的最適關(guān)系。通常情況下，應(yīng)在研究水分狀況與其它生長(zhǎng)要素之間的最適關(guān)系的基礎(chǔ)上，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并與先進(jìn)的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施相結(jié)合來(lái)確定旱作物生的基礎(chǔ)上，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并與先進(jìn)的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施相結(jié)合來(lái)確定旱作物生長(zhǎng)所必須的田間適宜含水率范圍。長(zhǎng)所必須的田間適宜含水率范圍。 o 土壤溶液的滲透勢(shì)隨土壤溶液濃度土壤

31、溶液的滲透勢(shì)隨土壤溶液濃度(鹽分濃度、養(yǎng)鹽分濃度、養(yǎng)分濃度分濃度)的變化而變化。使土壤溶液濃度不超過(guò)作的變化而變化。使土壤溶液濃度不超過(guò)作物在各個(gè)生育期所容許的最高值是確定根系吸水層物在各個(gè)生育期所容許的最高值是確定根系吸水層土壤最低含水率的一個(gè)重要指標(biāo)。以鹽漬土為例，土壤最低含水率的一個(gè)重要指標(biāo)。以鹽漬土為例，根系吸水層內(nèi)土壤含水率應(yīng)不小于：根系吸水層內(nèi)土壤含水率應(yīng)不小于：o 式中：式中： S為根系吸水土層中易溶于水的鹽類數(shù)量為根系吸水土層中易溶于水的鹽類數(shù)量(占干土重的百分?jǐn)?shù)占干土重的百分?jǐn)?shù))；C為允許的鹽類溶液濃度為允許的鹽類溶液濃度(占水重的百分?jǐn)?shù)占水重的百分?jǐn)?shù))；為按鹽類溶液濃度要求

32、所規(guī)定；為按鹽類溶液濃度要求所規(guī)定的最小含水率的最小含水率(占干土重的百分?jǐn)?shù)占干土重的百分?jǐn)?shù))。3.土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性土壤水分對(duì)作物生長(zhǎng)的有效性o 2）水稻地區(qū)的農(nóng)田水分狀況）水稻地區(qū)的農(nóng)田水分狀況 o 水稻是喜濕好水作物，采用淹灌方法。因此，水稻是喜濕好水作物，采用淹灌方法。因此，稻田水分存在的形式與旱作農(nóng)田水分存在的形式也稻田水分存在的形式與旱作農(nóng)田水分存在的形式也不相同。除烤田外田面經(jīng)常有水層存在，并不斷地不相同。除烤田外田面經(jīng)常有水層存在，并不斷地向根系吸水層中入滲，供給水稻根部充足的水分。向根系吸水層中入滲，供給水稻根部充足的水分。從水稻生理要求來(lái)看，除萌芽與蠟熟期最適宜的水

33、從水稻生理要求來(lái)看，除萌芽與蠟熟期最適宜的水分狀況為田間持水率的分狀況為田間持水率的70-80外，其余各時(shí)外，其余各時(shí)期都要求土壤水分達(dá)到飽和才能滿足水稻生理上的期都要求土壤水分達(dá)到飽和才能滿足水稻生理上的水分要求。而為了保證各個(gè)時(shí)期都有充足的土壤水水分要求。而為了保證各個(gè)時(shí)期都有充足的土壤水分，則應(yīng)以保持田面有淺水層為好，這就是稻田灌分，則應(yīng)以保持田面有淺水層為好，這就是稻田灌溉方式基本上以水層為主的理論根據(jù)。溉方式基本上以水層為主的理論根據(jù)。為了保證水稻各個(gè)為了保證水稻各個(gè)時(shí)期用水要求，應(yīng)時(shí)期用水要求，應(yīng)保持田面有水層。保持田面有水層。近幾年來(lái)，安徽、近幾年來(lái)，安徽、江蘇、山東、湖南、江蘇

34、、山東、湖南、四川、湖北、廣西四川、湖北、廣西等省通過(guò)試驗(yàn)逐步等省通過(guò)試驗(yàn)逐步形成了形成了“淺水灌淺水灌溉溉”、“間歇灌間歇灌溉溉”、“淺、曬、淺、曬、濕濕”灌溉、灌溉、“淺、淺、曬、深、濕曬、深、濕”等節(jié)等節(jié)水型灌溉方式。水型灌溉方式。 4農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng)農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng) o 土壤水是農(nóng)田水分存在的主要形式，土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水是農(nóng)田水分存在的主要形式，土壤水分運(yùn)動(dòng)是農(nóng)田水分循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。是農(nóng)田水分循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。o 飽和水達(dá)西定律飽和水達(dá)西定律(1856)-毛管假設(shè)毛管假設(shè)(1877)-水分形態(tài)分類水分形態(tài)分類(1877)-毛管勢(shì)毛管勢(shì)概念（概念（1907）-達(dá)西定律推廣達(dá)西定律推

35、廣(1931) o 研究土壤水分運(yùn)動(dòng)可用毛管理論（形態(tài)學(xué)）與勢(shì)能研究土壤水分運(yùn)動(dòng)可用毛管理論（形態(tài)學(xué)）與勢(shì)能理論（能量觀點(diǎn)）。理論（能量觀點(diǎn)）。 o 形態(tài)學(xué)簡(jiǎn)單、形象，可用來(lái)定性分析研究土壤水分形態(tài)學(xué)簡(jiǎn)單、形象，可用來(lái)定性分析研究土壤水分問(wèn)題。問(wèn)題。 o 應(yīng)用能量觀點(diǎn)研究土壤水分運(yùn)動(dòng)，便于用數(shù)學(xué)模擬應(yīng)用能量觀點(diǎn)研究土壤水分運(yùn)動(dòng)，便于用數(shù)學(xué)模擬方法及儀器定量反映土壤水分變化，為定量分析研方法及儀器定量反映土壤水分變化，為定量分析研究土壤水分問(wèn)題提供了條件。究土壤水分問(wèn)題提供了條件。 o 達(dá)西定律達(dá)西定律 5、土壤一植物一大氣連續(xù)體水分運(yùn)移、土壤一植物一大氣連續(xù)體水分運(yùn)移 o在研究植物生長(zhǎng)條件下土

36、在研究植物生長(zhǎng)條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅要研壤水分運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅要研究分析水分在土壤中的運(yùn)究分析水分在土壤中的運(yùn)動(dòng)，還需要考慮土壤水分動(dòng)，還需要考慮土壤水分向植物根系的運(yùn)移和植物向植物根系的運(yùn)移和植物體中液態(tài)水分的運(yùn)動(dòng)，以體中液態(tài)水分的運(yùn)動(dòng)，以及植物葉面和土層向大氣及植物葉面和土層向大氣的水流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等。菲利的水流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等。菲利普普1966年提出了較為完整年提出了較為完整的的SPAC概念。盡管介質(zhì)概念。盡管介質(zhì)不同，界面不一，但在物不同，界面不一，但在物理上都可看作為一個(gè)統(tǒng)一理上都可看作為一個(gè)統(tǒng)一的連續(xù)體。而且完全可以的連續(xù)體。而且完全可以應(yīng)用統(tǒng)一的能量指標(biāo)應(yīng)用統(tǒng)一的能量指標(biāo)“水水勢(shì)勢(shì)”來(lái)定量

37、研究整個(gè)系統(tǒng)來(lái)定量研究整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)能量水平的變中各個(gè)環(huán)節(jié)能量水平的變化。并計(jì)算出水流通量?；?。并計(jì)算出水流通量。 水分經(jīng)由土壤到達(dá)植物根表皮，進(jìn)入根系后，通過(guò)植物莖，到達(dá)葉片，再由葉片氣孔擴(kuò)水分經(jīng)由土壤到達(dá)植物根表皮，進(jìn)入根系后，通過(guò)植物莖，到達(dá)葉片，再由葉片氣孔擴(kuò)散到大氣層，形成一個(gè)統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)的相互連續(xù)系統(tǒng)，即散到大氣層，形成一個(gè)統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)的相互連續(xù)系統(tǒng)，即SPAC系統(tǒng)系統(tǒng) 6農(nóng)田土壤水調(diào)控農(nóng)田土壤水調(diào)控 o 生產(chǎn)實(shí)踐中，由于降雨與灌溉的間斷性與農(nóng)生產(chǎn)實(shí)踐中，由于降雨與灌溉的間斷性與農(nóng)田需水的持續(xù)性導(dǎo)致農(nóng)田水分不足和水分過(guò)田需水的持續(xù)性導(dǎo)致農(nóng)田水分不足和水分過(guò)多現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。多現(xiàn)象

38、經(jīng)常出現(xiàn)。 o 要為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境，就需要采取要為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境，就需要采取適當(dāng)?shù)墓嗯殴こ檀胧┖娃r(nóng)業(yè)措施調(diào)節(jié)土壤水適當(dāng)?shù)墓嗯殴こ檀胧┖娃r(nóng)業(yè)措施調(diào)節(jié)土壤水分。分。（1）農(nóng)田水分不足的原因及調(diào)節(jié)措施）農(nóng)田水分不足的原因及調(diào)節(jié)措施o 農(nóng)田水分不足的原因：農(nóng)田水分不足的原因： 降雨量不足；降雨量不足； 降雨入滲量少，徑流損失較多；降雨入滲量少，徑流損失較多； 土壤保水能力差，滲漏及蒸發(fā)損失水量過(guò)大。土壤保水能力差，滲漏及蒸發(fā)損失水量過(guò)大。 o 調(diào)節(jié)措施：調(diào)節(jié)措施： 灌溉是補(bǔ)充土壤水分的主要方法。灌溉是補(bǔ)充土壤水分的主要方法。 采用適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)措施可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加采用適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技

39、術(shù)措施可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加降雨利用量，提高土壤的蓄水保墑能力。降雨利用量，提高土壤的蓄水保墑能力。o 大氣干旱：由于大氣的溫度過(guò)高和相對(duì)濕度大氣干旱：由于大氣的溫度過(guò)高和相對(duì)濕度過(guò)低，陽(yáng)光過(guò)強(qiáng)，或遇到干熱風(fēng)造成植物蒸過(guò)低，陽(yáng)光過(guò)強(qiáng)，或遇到干熱風(fēng)造成植物蒸騰耗水過(guò)大，都會(huì)使根系吸水速度不能滿足騰耗水過(guò)大，都會(huì)使根系吸水速度不能滿足蒸騰需要，這種情況謂之大氣干旱；蒸騰需要，這種情況謂之大氣干旱；o 土壤干旱：當(dāng)土壤含水率過(guò)低，會(huì)出現(xiàn)植物土壤干旱：當(dāng)土壤含水率過(guò)低，會(huì)出現(xiàn)植物根系從土壤中所能吸取的水量難于滿足葉面根系從土壤中所能吸取的水量難于滿足葉面蒸騰的消耗，而影響作物的生長(zhǎng)，這種現(xiàn)象蒸騰的消耗

40、，而影響作物的生長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱為土壤干旱。稱為土壤干旱。o 大氣干旱和土壤干旱都會(huì)造成作物生理干旱。大氣干旱和土壤干旱都會(huì)造成作物生理干旱。 （2） 農(nóng)田水分過(guò)多的原因及調(diào)節(jié)措施農(nóng)田水分過(guò)多的原因及調(diào)節(jié)措施 o 農(nóng)田水分過(guò)多的原因：農(nóng)田水分過(guò)多的原因： 大氣降水補(bǔ)給農(nóng)田水分過(guò)多；大氣降水補(bǔ)給農(nóng)田水分過(guò)多； 洪水泛濫、湖泊漫溢、海潮侵襲或坡地地面徑洪水泛濫、湖泊漫溢、海潮侵襲或坡地地面徑流匯集等使低洼地積水成災(zāi)；流匯集等使低洼地積水成災(zāi)； 地下水位過(guò)高，上升毛管水不斷向上補(bǔ)給；或地下水位過(guò)高，上升毛管水不斷向上補(bǔ)給；或因地下水從坡地溢出，大量補(bǔ)給農(nóng)田水分；因地下水從坡地溢出，大量補(bǔ)給農(nóng)田水分；

41、地勢(shì)低洼，出流條件不好。地勢(shì)低洼，出流條件不好。 o 調(diào)節(jié)措施：調(diào)節(jié)措施： l 分析農(nóng)田水分過(guò)多成災(zāi)的原因，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措分析農(nóng)田水分過(guò)多成災(zāi)的原因，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，加以治理。施，加以治理。o 因河湖泛濫而形成的災(zāi)害稱為因河湖泛濫而形成的災(zāi)害稱為“洪災(zāi)洪災(zāi)”； o 降雨過(guò)多，積水難排，釀成災(zāi)害，叫做降雨過(guò)多，積水難排，釀成災(zāi)害，叫做“澇災(zāi)澇災(zāi)”； o 因降雨、灌溉水量太多，或因地下水補(bǔ)給水量太因降雨、灌溉水量太多，或因地下水補(bǔ)給水量太 多，使土壤長(zhǎng)期過(guò)濕，危害作物生長(zhǎng)，叫做多，使土壤長(zhǎng)期過(guò)濕，危害作物生長(zhǎng)，叫做“漬漬害害”； o 在我國(guó)北方地區(qū)，當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高，蒸發(fā)強(qiáng)烈時(shí)，在我國(guó)北方地區(qū)

42、，當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高，蒸發(fā)強(qiáng)烈時(shí)， 往往誘發(fā)往往誘發(fā)土壤次生鹽堿化土壤次生鹽堿化。 o 這四種災(zāi)害有時(shí)單獨(dú)發(fā)生，有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)。需要根這四種災(zāi)害有時(shí)單獨(dú)發(fā)生，有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)。需要根據(jù)災(zāi)害發(fā)生的原因，采取不同措施或綜合措施。據(jù)災(zāi)害發(fā)生的原因，采取不同措施或綜合措施。第二節(jié)第二節(jié) 作物需水量與灌溉制度作物需水量與灌溉制度 o 一、作物需水量o 1、農(nóng)田水分消耗的主要途徑l A 植株蒸騰(transpirarion)l B 棵間蒸發(fā)(evaporation)l C 深層滲漏l D 地表徑流l E 組成植株體的一部分植株蒸騰：植株蒸騰：作物將根系從土壤中吸收的水分，通過(guò)葉片作物將根系從土壤中吸收的水分，通過(guò)葉

43、片的氣孔蒸散到大氣中的現(xiàn)象。的氣孔蒸散到大氣中的現(xiàn)象?？瞄g蒸發(fā)：棵間蒸發(fā)：植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。 深層滲漏：深層滲漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超過(guò)了田間持水量，向根系吸水層以下土層滲漏的水分超過(guò)了田間持水量，向根系吸水層以下土層滲漏的現(xiàn)象。現(xiàn)象。2、作物需水量、作物需水量o 作物需水量作物需水量：生長(zhǎng)在大面積上的無(wú)病蟲(chóng)害作：生長(zhǎng)在大面積上的無(wú)病蟲(chóng)害作物，土壤水分和肥力適宜時(shí)，在給定的生長(zhǎng)物，土壤水分和肥力適宜時(shí)，在給定的生長(zhǎng)環(huán)境中能取得高產(chǎn)潛力的條件下為滿足植株環(huán)境中能取得高產(chǎn)潛力的條件下為滿足植株蒸騰、

44、棵間蒸發(fā)、組成植株體所需要的水量。蒸騰、棵間蒸發(fā)、組成植株體所需要的水量。 作物需水量作物需水量=植株蒸騰量植株蒸騰量+棵間蒸發(fā)量棵間蒸發(fā)量+組成植株體的水分組成植株體的水分作物需水量作物需水量=植株蒸騰量植株蒸騰量+棵間蒸發(fā)量棵間蒸發(fā)量“蒸散量蒸散量”、“農(nóng)田總蒸發(fā)量農(nóng)田總蒸發(fā)量”、 “騰發(fā)量騰發(fā)量”o 作物耗水量作物耗水量，簡(jiǎn)稱耗水量：就某一地區(qū)而言，簡(jiǎn)稱耗水量：就某一地區(qū)而言，指具體條件下作物獲得一定產(chǎn)量時(shí)實(shí)際所消指具體條件下作物獲得一定產(chǎn)量時(shí)實(shí)際所消耗的水量。耗的水量。 o 需水量是一個(gè)需水量是一個(gè)理論值理論值，又稱為潛在蒸散量，又稱為潛在蒸散量（或潛在騰發(fā)量），而耗水量是一個(gè)（或潛在

45、騰發(fā)量），而耗水量是一個(gè)實(shí)際值實(shí)際值，又稱實(shí)際蒸散量。又稱實(shí)際蒸散量。 需水量與耗水量的單位需水量與耗水量的單位一樣，常以一樣，常以 m m3 3 畝畝-1-1 或或 mm mm 水層表示。水層表示。作物需水量作物需水量作物生理需水：作物生理需水：作物生命過(guò)程中各種生理活動(dòng)（如蒸騰作物生命過(guò)程中各種生理活動(dòng)（如蒸騰作用、光合作用等）所需要的水分。植株蒸騰實(shí)際上是作用、光合作用等）所需要的水分。植株蒸騰實(shí)際上是作物生理需水的一部分。作物生理需水的一部分。作物生態(tài)需水作物生態(tài)需水：指生育過(guò)程中，為給作物正常生長(zhǎng)發(fā)育：指生育過(guò)程中，為給作物正常生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境所需要的水分?？瞄g蒸發(fā)即屬于作

46、創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境所需要的水分?？瞄g蒸發(fā)即屬于作物的生態(tài)需水。物的生態(tài)需水。o 作物需水系數(shù)：生產(chǎn)單位產(chǎn)量作物（如作物需水系數(shù)：生產(chǎn)單位產(chǎn)量作物（如1kg1kg小小麥）的需水量（麥）的需水量（mm kgmm kg-1-1）。）。 o 作物水分利用效率：作物每消耗單位水量所作物水分利用效率：作物每消耗單位水量所能生產(chǎn)的產(chǎn)量能生產(chǎn)的產(chǎn)量(kg/mm(kg/mm或或kg/mkg/m3 3），常表示），常表示為為:WUE(water use efficiency):WUE(water use efficiency)。田間需水量田間需水量= =作物需水量作物需水量+ +改善田間條件所需水量改善田間條件所

47、需水量田間耗水量田間耗水量= =作物耗水量作物耗水量+ +創(chuàng)造農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境所需水量創(chuàng)造農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境所需水量o 氣象條件氣象條件: : 氣溫、大氣濕度、風(fēng)速、日照時(shí)間、氣溫、大氣濕度、風(fēng)速、日照時(shí)間、輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度o 作物條件：作物品種、葉面積指數(shù)（單位土地作物條件：作物品種、葉面積指數(shù)（單位土地面積上的葉片面積面積上的葉片面積、生育階段，作物狀況受、生育階段，作物狀況受到氣象和土壤條件的限制。如當(dāng)土壤水分較少到氣象和土壤條件的限制。如當(dāng)土壤水分較少時(shí)，作物生長(zhǎng)受到抑制，葉面積指數(shù)較小，同時(shí)，作物生長(zhǎng)受到抑制，葉面積指數(shù)較小，同時(shí)氣孔開(kāi)度減小，蒸騰和蒸發(fā)量減少時(shí)氣孔開(kāi)度減小，蒸騰和蒸發(fā)量減少o

48、 土壤因素：土壤含水量、土壤質(zhì)地、地下水埋土壤因素：土壤含水量、土壤質(zhì)地、地下水埋深等深等o 農(nóng)業(yè)技術(shù)農(nóng)業(yè)技術(shù)3、影響作物需水量的因素二、作物需水量計(jì)算方法二、作物需水量計(jì)算方法直接測(cè)定的作物需水量法：蒸發(fā)皿法直接測(cè)定的作物需水量法：蒸發(fā)皿法 產(chǎn)量法產(chǎn)量法 多因素法多因素法 經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式潛在蒸發(fā)蒸騰量法：計(jì)算參照作物的蒸發(fā)蒸騰量，潛在蒸發(fā)蒸騰量法：計(jì)算參照作物的蒸發(fā)蒸騰量，計(jì)算實(shí)際作物的需水量計(jì)算實(shí)際作物的需水量 半經(jīng)驗(yàn)方法半經(jīng)驗(yàn)方法o 直接計(jì)算法直接計(jì)算法從影響作物需水量的因素中從影響作物需水量的因素中選擇主要因素，選擇主要因素，如水面蒸發(fā)、氣溫、如水面蒸發(fā)、氣溫、濕度、日照和輻射等濕度

49、、日照和輻射等，根據(jù)試驗(yàn)觀，根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)資料，分析上述因素與作物需水測(cè)資料，分析上述因素與作物需水量之間的根系，歸納出量之間的根系，歸納出經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)(值法)o 氣象因素與水面蒸發(fā)量關(guān)系密切，而水面蒸發(fā)氣象因素與水面蒸發(fā)量關(guān)系密切，而水面蒸發(fā)與作物需水量有一定的相關(guān)關(guān)系，因此可以用與作物需水量有一定的相關(guān)關(guān)系，因此可以用水面蒸發(fā)和需水量的相關(guān)關(guān)系計(jì)算需水量水面蒸發(fā)和需水量的相關(guān)關(guān)系計(jì)算需水量。 ETaE0b ET=aE0o 蒸發(fā)量簡(jiǎn)單易得，在水稻地區(qū)曾被廣泛應(yīng)用。蒸發(fā)量簡(jiǎn)單易得，在水稻地區(qū)曾被廣泛應(yīng)用。o 除注意蒸發(fā)皿的規(guī)格安裝方法外，還應(yīng)考慮非除注意蒸發(fā)皿的規(guī)格安裝方

50、法外，還應(yīng)考慮非氣象條件的影響。如土壤、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)措氣象條件的影響。如土壤、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)措施等施等o 該方法具所獲得的參數(shù)具有很強(qiáng)的地域局限性該方法具所獲得的參數(shù)具有很強(qiáng)的地域局限性2、以產(chǎn)量為參數(shù)(K值法)o 原理原理:作物產(chǎn)量是綜合措施之結(jié)果。一定氣象條件下，作物作物產(chǎn)量是綜合措施之結(jié)果。一定氣象條件下，作物需水量隨著產(chǎn)量提高而增加。需水量隨著產(chǎn)量提高而增加。o 一般情況下，產(chǎn)量與需水量呈拋物線或指數(shù)關(guān)系。需水量一般情況下，產(chǎn)量與需水量呈拋物線或指數(shù)關(guān)系。需水量達(dá)到一定水平后，產(chǎn)量會(huì)停止增加甚至減少。達(dá)到一定水平后，產(chǎn)量會(huì)停止增加甚至減少。o常用經(jīng)驗(yàn)公式常用經(jīng)驗(yàn)公式: ET=KY 或

51、或 ET=KYn+Co可以根據(jù)計(jì)劃產(chǎn)量減少出需水量可以根據(jù)計(jì)劃產(chǎn)量減少出需水量,簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單,但需要大量灌溉資料但需要大量灌溉資料.o便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析o使用條件：對(duì)于水分是產(chǎn)量主要制約因素的旱田較為有效，而對(duì)水田使用條件：對(duì)于水分是產(chǎn)量主要制約因素的旱田較為有效，而對(duì)水田和灌水充分地區(qū)較差。和灌水充分地區(qū)較差。3、多因素法o選取幾個(gè)因素，構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)公式選取幾個(gè)因素，構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)公式 n00mET=aE Y +bET=dE +fY +g4、模系數(shù)法o 用于各生育階段需水量用于各生育階段需水量o 原理：確定全生育期需水量，根據(jù)各生育原理：確定全生育期需水量，根據(jù)各生育階段的需水規(guī)律，

52、按照一定比例進(jìn)行分配階段的需水規(guī)律，按照一定比例進(jìn)行分配 Eti=1/100KiET Eti 第第I個(gè)生育階段的需水量個(gè)生育階段的需水量 Ki-需水量模比系數(shù)，需水量模比系數(shù)，可由試驗(yàn)資料確定可由試驗(yàn)資料確定 其他各項(xiàng)意義同前。其他各項(xiàng)意義同前。 間接法間接法o 通過(guò)參考作物需水量間接計(jì)算作物實(shí)際需水量通過(guò)參考作物需水量間接計(jì)算作物實(shí)際需水量ETET0 0，乘乘以相應(yīng)的作物系數(shù)，得到作物實(shí)際需水量以相應(yīng)的作物系數(shù)，得到作物實(shí)際需水量o 參照作物需水量參照作物需水量( (Reference crop Reference crop EvapotranspirationEvapotranspirat

53、ion) )是指土壤供水充分、地面完全覆是指土壤供水充分、地面完全覆蓋、生長(zhǎng)正常、高矮整齊的開(kāi)闊矮草地的騰發(fā)量。該蓋、生長(zhǎng)正常、高矮整齊的開(kāi)闊矮草地的騰發(fā)量。該條件下，需水量主要受氣象條件影響。條件下，需水量主要受氣象條件影響。1、參考作物需水量計(jì)算方法 o （1）布萊尼一克萊多法）布萊尼一克萊多法o （2）以輻射為參數(shù)的計(jì)算方法）以輻射為參數(shù)的計(jì)算方法o （3）能量法）能量法o （4）彭曼綜合法）彭曼綜合法o （5）Penman-Monteith法法0RnET =T1E2、實(shí)際作物需水量計(jì)算o （1）充分供水條件下）充分供水條件下 ET=KcET0 ET=(kcb+Ke)ET0o （2）水分

54、脅迫條件下）水分脅迫條件下 ETa=KET=KKcET0 ETa=KET=K（Kcb+Ke）ET0三、作物灌溉制度作物灌溉制度 o 1、灌溉制度灌溉制度定義l 農(nóng)作物的灌溉制度：作物播種前農(nóng)作物的灌溉制度：作物播種前(或水稻栽秧前或水稻栽秧前)及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、灌水定額以及灌溉定額。灌水定額以及灌溉定額。l 灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。l 灌溉定額：作物全生育期各次灌水定額之和。灌溉定額：作物全生育期各次灌水定額之和。l 灌水定額及灌溉定額常以灌水定額及灌溉定額常以m3/h

55、m2或或mm表示。表示。2、灌溉制度確定o (1)根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制度根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制度o (2)根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度o (3)根據(jù)作物的生理指標(biāo)制定灌溉制度根據(jù)作物的生理指標(biāo)制定灌溉制度 o (4)按水量平衡原理分析制定灌溉制度按水量平衡原理分析制定灌溉制度 3、水量平衡原理確定灌溉制度水量平衡原理確定灌溉制度 WtW0WTP0MET 為了滿足作物正常生長(zhǎng)的要求，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量（或儲(chǔ)水量）必須經(jīng)常保持在一定的范圍之內(nèi)，即通常要求不小于最小允許含水量min（或最小允許儲(chǔ)水量Wmin）和不大于最大允許含水量max

56、（或最大允許儲(chǔ)水量Wmax）。 當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的平均土壤含水量（或儲(chǔ)水量）降低到或接近于最小允許值（min或Wmin）時(shí)，即需進(jìn)行灌溉，以補(bǔ)充土壤水分，維持作物的正常生長(zhǎng) （1）水量平衡原理）水量平衡原理 WtW0WTP0METoW0、Wt分別為時(shí)段初和任一時(shí)間分別為時(shí)段初和任一時(shí)間t時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量；時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量；oWT由于計(jì)劃濕潤(rùn)層深度增加而在單位面積上增加的水量（由于計(jì)劃濕潤(rùn)層深度增加而在單位面積上增加的水量（mm或或m3/hm2）；）；oP0為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)保存的有效雨量（為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)保存的有效雨量（mm或或m3/hm2）；）；oK為時(shí)段為時(shí)段t內(nèi)的

57、地下水補(bǔ)給量（內(nèi)的地下水補(bǔ)給量（mm或或m3/hm2），即），即K=kt，k為為t時(shí)時(shí)段內(nèi)平均每晝夜地下水補(bǔ)給量（段內(nèi)平均每晝夜地下水補(bǔ)給量（mm/d或或m3/hm2/d）；）；oM為時(shí)段為時(shí)段t內(nèi)的灌溉水量（內(nèi)的灌溉水量（mm或或m3/hm2）；）；oET為時(shí)段為時(shí)段t內(nèi)的作物田間需水量（內(nèi)的作物田間需水量（mm或或m3/hm2），即），即ET=et, e為為t時(shí)段內(nèi)平均每晝夜的作物田間需水量（時(shí)段內(nèi)平均每晝夜的作物田間需水量（mm/d或或m3/hm2/d）。）。 WtW0WTP0Met（2）水量平衡法資料的確定 oa、有效降水量、有效降水量P0 o設(shè)計(jì)降水量設(shè)計(jì)降水量: 選擇降水典型年的方

58、法有三種：選擇降水典型年的方法有三種： oa) 按年降水的頻率選擇典型年。因降水量在年內(nèi)分布不均，尤其按年降水的頻率選擇典型年。因降水量在年內(nèi)分布不均，尤其是在灌溉季節(jié)內(nèi)降水變差大的地區(qū)，雨情往往會(huì)不符合設(shè)計(jì)要求。是在灌溉季節(jié)內(nèi)降水變差大的地區(qū)，雨情往往會(huì)不符合設(shè)計(jì)要求。b) 按作物生長(zhǎng)時(shí)期降水量的頻率選擇典型年。如果灌區(qū)主要作物按作物生長(zhǎng)時(shí)期降水量的頻率選擇典型年。如果灌區(qū)主要作物的生長(zhǎng)期大致相同時(shí)，用此法可得到滿意的結(jié)果。的生長(zhǎng)期大致相同時(shí)，用此法可得到滿意的結(jié)果。c) 按年降水的變化特征分階段選擇典型年，例如可以按干、濕季分按年降水的變化特征分階段選擇典型年，例如可以按干、濕季分別統(tǒng)計(jì)計(jì)

59、算降水量發(fā)生的頻率。別統(tǒng)計(jì)計(jì)算降水量發(fā)生的頻率。o有效降水有效降水指能被田間作物有效利用的當(dāng)?shù)亟邓?。一般認(rèn)為小于指能被田間作物有效利用的當(dāng)?shù)亟邓?。一般認(rèn)為小于2mm（亦有認(rèn)為小于（亦有認(rèn)為小于5mm）的降水對(duì)作物無(wú)實(shí)際意義，為無(wú)效）的降水對(duì)作物無(wú)實(shí)際意義，為無(wú)效降水；降水過(guò)大將產(chǎn)生徑流和深層滲漏，此兩者也為無(wú)效降水。因降水；降水過(guò)大將產(chǎn)生徑流和深層滲漏，此兩者也為無(wú)效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式計(jì)算：此，有效降水量一般采用如下公式計(jì)算：P0 = P - P徑徑 - P滲滲 P0= P o b b、土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度、土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度 o 土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度是實(shí)施灌水時(shí)計(jì)劃調(diào)土壤計(jì)劃

60、濕潤(rùn)層深度是實(shí)施灌水時(shí)計(jì)劃調(diào)節(jié)、控制土壤水分狀況的土層深度，一般可取節(jié)、控制土壤水分狀況的土層深度，一般可取為作物的主要根系活動(dòng)層。為作物的主要根系活動(dòng)層。o 計(jì)劃濕潤(rùn)層與作物種類、品種、生育階段、計(jì)劃濕潤(rùn)層與作物種類、品種、生育階段、土壤性質(zhì)以及地下水埋深等因素有關(guān)。對(duì)某一土壤性質(zhì)以及地下水埋深等因素有關(guān)。對(duì)某一特定作物其深度隨作物的生長(zhǎng)而增加，需根據(jù)特定作物其深度隨作物的生長(zhǎng)而增加，需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。 o c c、土壤適宜含水量及上、下限的確定、土壤適宜含水量及上、下限的確定 o 最適宜作物生長(zhǎng)的含水量稱為土壤適宜含水量。最適宜作物生長(zhǎng)的含水量稱為土壤適宜含水量。土