東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院灌排工程學(xué)課件第一章.ppt

,第一章 農(nóng)田水分狀況,第一章 農(nóng)田水分狀況和 土壤水分運(yùn)動,本章重點(diǎn)是農(nóng)田水分存在的形式和土壤水的概念；土壤水分特性曲線；旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況及調(diào)節(jié)措施。土壤水分運(yùn)動一般了解，土壤植物大氣連續(xù)體只談基本概念。 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，達(dá)到提高產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。,第一節(jié) 農(nóng)田水分狀況,一、農(nóng)田水分存在的形式 二、土壤水分特性曲線 三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況 四、水稻地區(qū)農(nóng)田水分狀況 五、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)措施 六、土壤含水量的計(jì)算,三種基本形式 地面水 地下水 土壤水 (1)地面水: 由于降雨和灌溉,使地表以上積蓄的水分。 (2)地下水：地面以下，形成相對穩(wěn)定水位以下的水分。 (3)土壤水：地面以下，穩(wěn)定地下水位以上，與作物生 長最為 密切的壤中水分。,一、農(nóng)田水分存在的形式,水的轉(zhuǎn)化示意圖,1.土壤水的組成及各種水分的定義,汽態(tài)水 吸著水 吸濕水 土壤水 薄膜水 毛管水 上升毛管水 懸著毛管水 重力水,土壤水的組成示意圖,2.一些重要參數(shù),（1）吸濕系數(shù)：當(dāng)吸濕水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率。 （2）凋萎系數(shù)：使作物發(fā)生永久凋萎的土壤含水率，一般為吸濕系數(shù)的1.52.0倍。 （3）土壤最大分子持水率：薄膜水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率。 （4）田間持水率：懸著毛管水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率。一般指灌水兩天后土壤所能保持的含水率。 （5）飽和含水率：重力水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率。 （6）有效水和無效水：能被植物吸收利用的水分為有效水，即凋萎系數(shù)到田間持水量之間的水分。重力水及低于凋萎點(diǎn)的土壤水不能被植物吸收利用或被土壤所保持，稱為無效水。,二、土壤水分特性曲線,1.概念：表示土壤基質(zhì)勢和含水率的關(guān)系曲線。 基質(zhì)勢：是土壤顆粒對水分子的吸附力和毛管現(xiàn)象產(chǎn)生的毛管力共同形成的，飽和土壤中基質(zhì)勢為零。通俗地說，是土壤對水的吸力，但對于水來說，所具有的能量是負(fù)值。 2. 影響土壤水分特性曲線的因素 土壤質(zhì)地：土壤越粘重，含水能力越強(qiáng)。 土壤結(jié)構(gòu)：同一種土壤，孔隙率越小，飽和含水率越小，但在高吸力時(shí)，土壤水分主要受顆粒吸附力的影響，因而壓實(shí)程度對含水率的影響很小。,1.土壤水分特性曲線圖,二、土壤水分特性曲線,3. 各種土壤水分特性曲線的區(qū)別 （1） 土壤越粘，在含水率相同的情況下，吸力越大，表 明粘性土比砂性土排水不易。 （2） 土壤越粘，在相同吸力下，含水量越大，表明孔隙較多，可持有更多水分，但有效水分不一定大。 （3） 砂土在大孔隙水分排除后。只能保留很少水分，曲線變化大，而粘土曲線變化比較均勻。 4.滯后現(xiàn)象 同一種土壤，在吸水和釋水時(shí)，在同一含水率情況下，吸水比釋水吸力小，這種現(xiàn)象叫滯后現(xiàn)象。,三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況,三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況 （一）,1.當(dāng)?shù)叵滤嗟孛孑^深，土壤上層干燥時(shí)，有一次大的降雨和雨后一段時(shí)間，土壤水的變化過程： 0線：未接受降雨入滲時(shí)的土壤含水率。 1線：降雨自開始后，水分在重力作用下，逐漸濕潤下層土壤。 2線：降雨至停止，表層土壤達(dá)到飽和， 水在重力作用下逐漸向下層浸潤， 影響到更深一層。 3線：雨停后，大于田間持水率的水分在重 力作用下向下移動，。 4線：再經(jīng)過一段時(shí)間后，上部土層中的含 水率已接近田間持水率。 5線：由于根系吸水和土壤蒸發(fā)，表層土壤 水分逐漸減少，小于田間持水率。 6線：由于田間持水率是一個(gè)變量， 是時(shí)間的函數(shù)，所以仍有重力水下滲。,三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況（二）,2.當(dāng)?shù)叵滤裆钶^小，作物根系吸水層上面受地面水補(bǔ)給，下面又受上升毛管水影響時(shí)，當(dāng)有一次大的降雨和雨停后一段時(shí)間，土壤水隨時(shí)間的變化過程：,三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況（三）,3.名詞： （1）干旱：由于根系吸水不足，破壞了植物體內(nèi)水分協(xié)調(diào)和平衡的現(xiàn)象。分為大氣干旱和土壤干旱。 （2）大氣干旱：農(nóng)田水分尚不妨礙根系的吸收，但由于大氣溫度過高，相對濕度過低，陽光過強(qiáng)，旱風(fēng)等，造成的植物蒸騰耗水過大，使根系吸水速度不能滿足蒸發(fā)需要。 （3）土壤干旱：土壤含水率過低，植物根系從土壤中吸取的水量很少，無法補(bǔ)償葉面蒸發(fā)的消耗，凋萎系數(shù)是土壤干旱的臨界含水率。,三、旱作地區(qū)農(nóng)田水分狀況（三）,3.名詞： （4）澇災(zāi)：由于降雨過多，使旱田地面積水和稻田淹水過深，造成農(nóng)業(yè)歉收的災(zāi)害。 （5）漬害：由于地下水位過高和土壤上層滯水，因而土壤過濕，影響作物生長發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或失收的現(xiàn)象 （6）洪災(zāi)：由于河湖泛濫而形成的災(zāi)害。,四、水稻地區(qū)農(nóng)田水分狀況,四、水稻地區(qū)農(nóng)田水分狀況,由于水田的栽培技術(shù)與旱田不同，因此，農(nóng)田水分存在的形式也不相同。我國的水田灌水技術(shù)，傳統(tǒng)上采用田面建立一定水層的淹灌方法，故田面經(jīng)常有水層存在，并不斷向根系吸水層中入滲。一般情況下，入滲速度與地下水位埋深、不透水層位置、排水出流情況有關(guān)。下面介紹兩種情況： 1.當(dāng)?shù)叵滤宦癫剌^淺， 又無出流條件時(shí) 線：地表無水時(shí)農(nóng)田水分狀況。 線、線、線：當(dāng)田面建 立了一定的水層深度時(shí)，地面水不 斷下滲，使原地下水位之上土壤空 隙達(dá)到飽和，此時(shí)地面水與地下水 連成一體。,四、水稻地區(qū)農(nóng)田水分狀況,2.當(dāng)?shù)叵滤癫剌^深，或出流條件較好時(shí)，田面建立水層后農(nóng)田水分狀況 線：未建立田面水層使農(nóng)田水分狀況。 線：當(dāng)出流條件較好時(shí)，地面水 雖然不斷入滲，入滲的水量能及時(shí) 排除，地下水位之上的土壤孔隙沒 有達(dá)到飽和。 當(dāng)有排水溝時(shí)，排水溝可排除 日常的流量，所以地下水位不上升， 避免了根系層達(dá)到飽和。,五、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)措施,1.農(nóng)田水分過多的原因 （1） 降雨量過大。 （2） 河流洪水泛濫等進(jìn)入農(nóng)田。 （3） 地形低洼，地下水匯流使地下水位上升。 （4） 出流不暢。 2.農(nóng)田水分不足的原因 （1） 降雨量不足。 （2） 降雨形成的地表徑流大量流失。 （3） 土壤保水能力差，水分滲漏。 （4） 蒸發(fā)量過大。 3.調(diào)節(jié)措施 旱則灌，澇則排，同時(shí)還要考慮農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。,六、土壤含水量的計(jì)算,飽和度 S：,土壤中能容納水的體積和 土壤孔隙體積之比,孔隙率：,土壤中能容納水的體積 和土壤總體積之比,六、土壤含水量的計(jì)算,六、土壤含水量的計(jì)算公式,（1）當(dāng)土壤含水率以占土壤體積的百分比表示時(shí)， 式中：w土壤含水量，當(dāng)A面積取畝時(shí)，w單位是m3/畝 當(dāng)A取公頃時(shí)，w單位是m3/ha； A 計(jì)算面積，一般1畝667m2， 1公頃10000m2表示； H土層深度，m； 按體積比計(jì)的土壤含水率； 土壤含水量也可以象降雨量、蒸發(fā)量一樣，用水深mm計(jì)，公式為 w=1000H（mm）,六、土壤含水量的計(jì)算公式,（2）當(dāng)土壤含水率以占干土重的百分比表示時(shí)， 按重量比計(jì)的土壤含水率； r土土的干容重,六、土壤含水量的計(jì)算公式,（3）當(dāng)土壤含水率以占孔隙體積的百分比表示時(shí)， 按空隙比計(jì)的土壤含水率。 n孔隙率,例1 土壤含水量的計(jì)算,例1:毛土層深度為1米,土壤孔隙率占土體積的30%,含水率占孔隙的20%,求該土層中的含水量為多少毫米?合每畝多少立方米? 解:M=nh =0.30.21000 =60(mm) M=0.667nh =0.6670.30.21000 =40.02(m3/mu),例2 土壤含水量的計(jì)算實(shí)例,例2:已知某土層深1米,孔隙率為30%,土的干容重為1.35t/m3,土壤含水率為干土重20%,求土壤含水量為多少毫米?每畝多少立方米? 解:M=hr/r =110000.201.35/1.0 =270(mm) M=0.667270 =180(m3/mu),例3 土壤含水量的計(jì)算實(shí)例,例3:某土壤計(jì)劃濕潤層50厘米,測得該土層的平均含水率為25%,(占土體積),如果適宜含水率為40%,求應(yīng)灌溉的水量為多少毫米?合每畝多少立方米? 解