《農(nóng)田水利學(xué)》第一章備課農(nóng)田水分狀況

?農(nóng)田水利學(xué)?第一章備課〔農(nóng)田水分狀況〕前言農(nóng)田水分狀況是農(nóng)田地面水、土壤水和地下水的數(shù)量及其在時間上的變化。農(nóng)田水利措施的目的在于改變和控制農(nóng)田水分狀況。調(diào)節(jié)土壤中氣、熱和養(yǎng)分狀況，改善田間小氣候，使得作物處于良好的生長條件下，到達(dá)提高產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。3、毛管水毛管水是在重力作用下土壤中能夠保持的水分。即重力作用下土壤中超出吸著水的局部?；蛘哒f在毛管力作用下能夠保持在土壤中的水分。上升毛管水：地下水能沿土壤毛細(xì)管上升的水分。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，下層水分可通過毛管上升。毛管懸著水：降雨或灌溉后，上層土壤中由于毛細(xì)管作用所能保持在土壤孔隙中的水分〔由地面滲入〕。atm之間。該指標(biāo)是農(nóng)田灌溉中應(yīng)用最廣泛的指標(biāo)之一。生產(chǎn)中通常將灌水兩后土壤所能夠保持的含水量稱為田間持水量。4、重力水毛管力隨著毛管直徑的增加而減小。當(dāng)土壤含水量超過田間持水量，多余水分在無法為毛管所保持，在重力作用下沿非毛管孔隙下滲排除。這局部水分稱為重力水。當(dāng)土壤中全部孔隙為水分所充滿時的含水量為飽和含水量或全蓄水量。土壤水分形態(tài)小節(jié)1、土壤水分各形態(tài)之間并無嚴(yán)格的分界線，其所占比例與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)含量以及溫度有關(guān)。相同的含水量下，粘土土壤水吸力大于砂土；相同的土壤吸力下，有機(jī)質(zhì)多的土壤含水量亦高于有機(jī)質(zhì)低的土壤。2、根據(jù)水分對作物的有效性，土壤水可分為有效水、無效水和多余水。凋萎系數(shù)：當(dāng)土壤含水量低于吸濕系數(shù)的1.5~2.0倍，土壤吸力在7～40×104Pa時(一般人為在15個大氣壓左右)，土壤中的水分無法被作物吸收，作物發(fā)生永久性凋萎。土壤水分特征曲線土壤水吸力：可以簡單理解為土壤顆粒對水分的吸附力。是基質(zhì)勢與溶質(zhì)勢之和的負(fù)數(shù)。表示土壤水分和土壤吸力〔負(fù)壓〕之間的關(guān)系曲線稱為土壤水分特征曲線。土壤水分特征曲線不是單值函數(shù)。土壤在水和吸水時土壤吸力不同，存在滯后效應(yīng)。瓶頸作用是產(chǎn)生滯后效應(yīng)的原因。土壤水分特征曲線的作用進(jìn)行含水量和土壤吸力之間的轉(zhuǎn)換間接反映土壤孔隙的大小s=4σ／d分析不同質(zhì)地土壤的持水性能為土壤水分定量分析提供參數(shù)。二、旱作區(qū)農(nóng)田水分狀況根系是作物的吸收器官，毛管水是作物水分的最主要來源。各種形態(tài)的水分轉(zhuǎn)化成土壤水才能被作物根系所吸收。重力水和凋萎系數(shù)以上的水分無法利用。地面積水和地下水位過高會引起漬、澇災(zāi)害。地下水位必須在根系吸水層以下才能保持良好的通氣和熱狀況。<一>不同條件下的土壤入滲1、地下水埋深較大和上層土壤枯燥時，降雨或者灌溉水首先濕潤表層，并逐漸向土壤下層入滲。土壤上濕下干。停止灌溉后，在重力和毛管力作用下，上層土壤含水量降低，下層含水量增加。在水分重新分布過程中，由于蒸發(fā)作用和根系吸收，上層土壤含水量開始降低，土壤吸力增加，入滲逐漸停止，可能出現(xiàn)零通量面(該斷面水通量為0)。其后下層土壤水可能向上運(yùn)動，也可能向下運(yùn)動。零通量面是分界線。2、地下水位較淺時土壤水入滲下層受毛管上升水影響，上層受灌溉或降雨影響。入滲增加了土壤中懸著水的數(shù)量，同時毛管上升水也增加。當(dāng)?shù)孛婀┧^田間持水量時，水分補(bǔ)給地下水，造成地下水位升高和水分的浪費(fèi)。高地下水位的危害陜西寶雞峽灌區(qū)不合理灌溉造成大量農(nóng)田沼澤化鹽堿化干旱的種類及其原因根系吸收水分破壞植物體內(nèi)水分平衡和協(xié)調(diào)稱為干旱大氣干旱:大氣溫度過高或者輻射過強(qiáng)，干熱風(fēng)等導(dǎo)致蒸發(fā)大于吸水速度，所形成的干旱。西北和華北地區(qū)較多。此時土壤含水量不一定很低。防止方法：微灌、遮陽網(wǎng)等土壤干旱：土壤水分過少，植物無法正常吸收以補(bǔ)償葉片蒸發(fā)所形成的干旱。是對植物危害最大的干旱。其他[生理(?)干旱]：其他非土壤水分條件引起的植物干旱。如土壤溶液濃度過大(PEG試驗(yàn))、土壤通氣不佳〔二氧化碳濃度過高)等。土壤鹽分濃度與植物吸收水分1、含水量減少，土壤溶液濃度增加，土壤溶液滲透壓力提高。假設(shè)其高于根系細(xì)胞液的滲透壓力，細(xì)胞失水，造成生理干旱。鹽堿地、溶液脅迫(pegorsalt)、鹽水滴灌處理措施2、溶液中某些離子對植物有毒害作用，并可能引起土壤結(jié)構(gòu)惡化。如Fe離子、CL離子等。根系吸水層土壤含水量的臨界值:θmin＝S/C×100％S－可溶性鹽數(shù)量〔百分比)，C－允許鹽類溶液濃度(占水的百分?jǐn)?shù))旱田土壤水分狀況小節(jié)凋萎系數(shù)和田間持水量農(nóng)田作物根系層土壤的含水量下限和上限。據(jù)此決定灌水時間和定額土壤保持在某一適宜的范圍內(nèi)，才能使得作物生長良好。不同作物和不同生育階段對土壤水分的要求。三、水稻地區(qū)農(nóng)田水分狀況傳統(tǒng)淹灌處在烤田期外，其他時間均維持水層存在，地下水較淺地區(qū)，深層滲漏可使地下水位上升，與地面水連為一體，土壤處于飽和狀態(tài)。。地下水位較深地區(qū)，或出流條件較好，地下水位保持在一定深度。土壤水分至上而下存在梯度，土壤不一定飽和。水稻可以在一定水層中生存。水層對改善田間小氣候和抑制雜草有一定作用。 但是假設(shè)水層過深，土壤通氣和熱控制惡化，處于復(fù)原狀態(tài)，所產(chǎn)生有害物質(zhì)對生長不利。四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)措施<一>不良土壤水分狀況及其原因1、土壤水分過多 原因：降雨、洪澇災(zāi)害、漬害、不合理灌溉2、農(nóng)田水分缺乏 原因: 降雨缺乏(主要原因)； 降雨徑流損失(水土保持較差)； 土壤保水性能差(有機(jī)質(zhì)少) 過度蒸發(fā)(原因和防治方法)<二>幾中有關(guān)農(nóng)田水分狀況的災(zāi)害干旱：農(nóng)田水分缺乏(或其他原因引起作物水分失調(diào))。 干旱是我國北方農(nóng)業(yè)上層的主要災(zāi)害澇災(zāi)：旱田積水或水田淹水過深，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。 漬害：地下水位過高或土壤上層滯水，土壤潮濕，影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量。 漬澇災(zāi)害是南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災(zāi)害<三>調(diào)節(jié)農(nóng)田水分的措施1、灌溉措施：調(diào)節(jié)土壤水分狀況和田間小氣候。灌水方法: 地面灌溉：目前最主要的灌水方法 噴灌：模擬降雨 微灌：局部灌溉<二>非灌溉措施調(diào)節(jié)農(nóng)田水分1、地膜覆蓋2、秸稈還田3、中耕4、增加土壤有機(jī)質(zhì)5、采用保水劑二、排水措施目的：排除土壤多余水分，改善土壤通氣和熱狀況，起到以水調(diào)氣、以水調(diào)肥和以水調(diào)溫的作用。這種作用在灌溉和排水措施中均有明顯效果。排水方法： 開挖排水明溝、地下鼠洞、埋設(shè)地下暗管等。通過井群進(jìn)行水平排水等。第二節(jié)土壤水分運(yùn)動一、土壤水分運(yùn)動的根本方程(略)二、入滲條件下土壤水分運(yùn)動三、蒸發(fā)條件下土壤水分運(yùn)動一、土壤水分運(yùn)動的根本方程根據(jù)擴(kuò)散方程，利用勢能理論(土壤水分有勢能高的點(diǎn)向勢能低的點(diǎn)運(yùn)動)，研究土壤水分在時間和空間上的變化。由邊界條件和初始條件可以獲得任意在任意時間的水分狀況，如含水量或土壤吸力。二、入滲條件下土壤水分運(yùn)動〔略〕三、蒸發(fā)條件下土壤水分運(yùn)動1、土壤蒸發(fā) 影響蒸發(fā)強(qiáng)度的因素： A外界蒸發(fā)能力B土壤輸水能力 土壤蒸發(fā)發(fā)生在土壤表層，當(dāng)土壤表層含水量較高(高于臨界含水量θc。該值近似于毛管斷裂點(diǎn)的含水量，約為田間持水量的50～70％)，或土壤輸水能力高于大氣蒸發(fā)能力時，蒸發(fā)強(qiáng)度取決于外界蒸發(fā)能力。在灌溉后到土壤含水量到達(dá)θc之前，土壤蒸發(fā)強(qiáng)度穩(wěn)定，近似于水面蒸發(fā)。