土壤學(xué).第七章 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)ppt

1、 主主 講講: : 黃寶圣黃寶圣 聯(lián)系方式聯(lián)系方式: 電話電話-3191456;3191456;Email- Email- 授課班級授課班級: 2011 2011 級級-生態(tài)學(xué)專業(yè)生態(tài)學(xué)專業(yè) 1 1 班班 學(xué)學(xué) 期期: 2012 - 20132012 - 2013學(xué)年第一學(xué)期學(xué)年第一學(xué)期 開課單位開課單位: : 城市與環(huán)境系城市與環(huán)境系 上午9時(shí)48分2 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握有關(guān)掌握有關(guān)“土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng)土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng)”、“土壤氣態(tài)水運(yùn)土壤氣態(tài)水運(yùn) 動(dòng)動(dòng)”、“土壤水循環(huán)土壤水循環(huán)” ” 、“土壤溶

2、質(zhì)運(yùn)移土壤溶質(zhì)運(yùn)移”等的重等的重 要概念、基本原理，以及有關(guān)要概念、基本原理，以及有關(guān)“農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào)農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào) 控控”等的計(jì)算方法，了解土壤溶液中的養(yǎng)分濃度和其等的計(jì)算方法，了解土壤溶液中的養(yǎng)分濃度和其 他元素濃度。他元素濃度。 上午9時(shí)48分3 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-1 7-1 土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng)土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng) 一、土壤飽和流一、土壤飽和流 二、土壤非飽和流二、土壤非飽和流 三、土壤水分入滲與再分布三、土壤水分入滲與再分布 7-2 7-2 土壤氣態(tài)水運(yùn)動(dòng)土壤氣態(tài)水運(yùn)動(dòng) 一、土壤水分蒸發(fā)一、土壤水分蒸發(fā) 二、土壤內(nèi)部的水汽運(yùn)動(dòng)二、土壤內(nèi)部的水汽運(yùn)動(dòng) 7-3

3、 7-3 土壤水循環(huán)、平衡及有效性土壤水循環(huán)、平衡及有效性 一、農(nóng)田土壤水分循環(huán)及平衡一、農(nóng)田土壤水分循環(huán)及平衡 二、土壤水分有效性二、土壤水分有效性 三、土壤水分的空間變異性三、土壤水分的空間變異性 7-4 7-4 農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào)控農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào)控 一、土壤水分的動(dòng)態(tài)特性一、土壤水分的動(dòng)態(tài)特性 二、農(nóng)田灌溉與灌溉量計(jì)算二、農(nóng)田灌溉與灌溉量計(jì)算 三、農(nóng)田排水三、農(nóng)田排水 7-5 7-5 土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移 一、溶質(zhì)的對流運(yùn)移一、溶質(zhì)的對流運(yùn)移 二、分子擴(kuò)散與溶質(zhì)彌散二、分子擴(kuò)散與溶質(zhì)彌散 三、土壤溶質(zhì)的動(dòng)態(tài)特性三、土壤溶質(zhì)的動(dòng)態(tài)特性 上午9時(shí)48分4 7 7 土壤水分移動(dòng)

4、與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) “黃河之水天上來，滾滾東流能復(fù)回黃河之水天上來，滾滾東流能復(fù)回” 自然界的水循環(huán)自然界的水循環(huán) “黃河之水天上來，奔騰到海不復(fù)回黃河之水天上來，奔騰到海不復(fù)回” 上午9時(shí)48分5 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 陸地水文循環(huán) 地表水地表水 上午9時(shí)48分6 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 自然界的水循環(huán)自然界的水循環(huán)：水循環(huán)是指自然界的水在水圈、大氣圈、水循環(huán)是指自然界的水在水圈、大氣圈、 巖石圈、生物圈四大圈中通過各個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過程。巖石圈、生物圈四大圈中通過各個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過程。 類型：類型： 1 海陸間循環(huán)海陸間循環(huán) 2 內(nèi)陸間

5、循環(huán)內(nèi)陸間循環(huán) 3 海上內(nèi)循環(huán)海上內(nèi)循環(huán) 上午9時(shí)48分7 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 海陸間循環(huán)海陸間循環(huán)：是指海洋水與陸地水之間通過一系列過程所進(jìn)行的相互：是指海洋水與陸地水之間通過一系列過程所進(jìn)行的相互 轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)。這種循環(huán)又稱為大循環(huán)。轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)。這種循環(huán)又稱為大循環(huán)。 上午9時(shí)48分8 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 陸地內(nèi)循環(huán)陸地內(nèi)循環(huán)：降落到大陸上的水，其中一部分或全部降落到大陸上的水，其中一部分或全部( (指內(nèi)流區(qū)域指內(nèi)流區(qū)域) )通過陸通過陸 面、水面蒸發(fā)和植物蒸騰形成水汽，被氣流帶到上空，冷卻面、水面蒸發(fā)和植物蒸騰形成水汽，被氣流帶到上空，冷卻

6、凝結(jié)形成降水，仍降落到大陸上，這就是內(nèi)陸循環(huán)。凝結(jié)形成降水，仍降落到大陸上，這就是內(nèi)陸循環(huán)。 發(fā)生的領(lǐng)域發(fā)生的領(lǐng)域：陸地及其上空。陸地及其上空。 上午9時(shí)48分9 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 海上內(nèi)循環(huán)海上內(nèi)循環(huán)：就是海洋面上的水蒸發(fā)成水汽，進(jìn)入大氣后在海洋就是海洋面上的水蒸發(fā)成水汽，進(jìn)入大氣后在海洋 上空凝結(jié)，形成降水，又降到海面。上空凝結(jié)，形成降水，又降到海面。 發(fā)生領(lǐng)域發(fā)生領(lǐng)域：海洋及其上空海洋及其上空 上午9時(shí)48分10 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 水循環(huán)的意義水循環(huán)的意義 1. 水循環(huán)運(yùn)動(dòng)使自然界的水連續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化，使地球上水循環(huán)運(yùn)動(dòng)使自然界

7、的水連續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化，使地球上 各種水體處于不斷更新狀態(tài)。各種水體處于不斷更新狀態(tài)。 上午9時(shí)48分11 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 2. 水循環(huán)是地球上最活躍的能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程。水循環(huán)是地球上最活躍的能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程。 （1）緩解了高低緯之間熱量收支不平衡；）緩解了高低緯之間熱量收支不平衡； （2）把陸地的泥沙、有機(jī)物和無機(jī)鹽類輸送到海洋。）把陸地的泥沙、有機(jī)物和無機(jī)鹽類輸送到海洋。 上午9時(shí)48分12 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 3.3.水循環(huán)是自然界最富動(dòng)力作用的循環(huán)水循環(huán)是自然界最富動(dòng)力作用的循環(huán) 運(yùn)動(dòng)，不斷雕塑地表形態(tài)。運(yùn)動(dòng)，不斷雕

8、塑地表形態(tài)。 上午9時(shí)48分13 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-1 7-1 土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng)土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng) 一、土壤飽和流一、土壤飽和流 飽和流的推動(dòng)力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度，服從飽和狀態(tài)下多孔介質(zhì)飽和流的推動(dòng)力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度，服從飽和狀態(tài)下多孔介質(zhì) 的達(dá)西定律：的達(dá)西定律： 土壤水通量土壤水通量(q)-(q)-單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積土壤的單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積土壤的 水量水量( (cm/h) )， q q與土水勢梯度與土水勢梯度( (H)H)成正比。成正比。 L- L-水流水流 路徑的直線長度路徑的直線長度( (cm) )；“”水流方向與土水梯度方向水流

9、方向與土水梯度方向 相反；相反；Ks(Ks(cm/h)-)- 土壤飽和導(dǎo)水率土壤飽和導(dǎo)水率( (土壤所有的孔隙都充滿土壤所有的孔隙都充滿 水時(shí)，水分向土壤下層或橫向運(yùn)動(dòng)的速度）水時(shí)，水分向土壤下層或橫向運(yùn)動(dòng)的速度）。 土柱的水通量土柱的水通量(Q-(Q-cmcm3 3h h) )：Q= Q= q.Aq.A A A為此土柱的橫截面積為此土柱的橫截面積(cm(cm2 2) ) L H Kq s 土壤飽和導(dǎo)水率的特點(diǎn)：土壤飽和導(dǎo)水率的特點(diǎn)： 土壤飽和導(dǎo)水率是常數(shù)土壤飽和導(dǎo)水率是常數(shù) 是土壤導(dǎo)水率的最大值是土壤導(dǎo)水率的最大值 主要取決于土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。主要取決于土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。 砂質(zhì)土砂質(zhì)土 壤質(zhì)

10、土壤質(zhì)土 粘質(zhì)土粘質(zhì)土 (表表7-1) 影響飽和導(dǎo)水率的因素影響飽和導(dǎo)水率的因素: 質(zhì)地質(zhì)地-水通量與孔隙半徑水通量與孔隙半徑4次方呈正比。次方呈正比。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-土壤結(jié)構(gòu)對土壤飽和導(dǎo)水率有顯著的影響。土壤結(jié)構(gòu)對土壤飽和導(dǎo)水率有顯著的影響。 有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)質(zhì)含量。 粘土礦物種類。粘土礦物種類。 上午9時(shí)48分14 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 二、土壤非飽和流二、土壤非飽和流 非飽和土壤中的水流簡稱為非飽和流或不飽和流，即土壤中只有部分孔隙中 非飽和土壤中的水流簡稱為非飽和流或不飽和流，即土壤中只有部分孔隙中 有水時(shí)的水流，這主要是毛管水和膜狀水的運(yùn)動(dòng)。有水時(shí)的水流，這主要是

11、毛管水和膜狀水的運(yùn)動(dòng)。 土壤非飽和流的推動(dòng)力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度。也可用達(dá)西定律來土壤非飽和流的推動(dòng)力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度。也可用達(dá)西定律來 描述：描述： K(K(m) )為非飽和導(dǎo)水率；為非飽和導(dǎo)水率； 為總水勢梯度。為總水勢梯度。 非飽和條件下土壤水流的數(shù)學(xué)表達(dá)式與飽和非飽和條件下土壤水流的數(shù)學(xué)表達(dá)式與飽和 條件下的類似，二者的區(qū)別在于：條件下的類似，二者的區(qū)別在于： A. A.飽和條件下的總水勢可用差分形式，而非飽和條件下的總水勢可用差分形式，而非 飽和條件下則用微分形式；飽和條件下則用微分形式； B. B.飽和條件下的土壤導(dǎo)水率飽和條件下的土壤導(dǎo)水率(K) (K) 對特

12、定土壤對特定土壤 為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo)水率是土壤含水量或基質(zhì)為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo)水率是土壤含水量或基質(zhì) 勢的函數(shù)。勢的函數(shù)。 土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系（如右圖）土壤水吸力為零或接近于零，飽土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系（如右圖）土壤水吸力為零或接近于零，飽 和導(dǎo)水率最大。和導(dǎo)水率最大。 dx d Kq m )( dx d 上午9時(shí)48分15 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 三、土壤水分入滲與再分布三、土壤水分入滲與再分布 水進(jìn)入土壤包括兩個(gè)過程：水進(jìn)入土壤包括兩個(gè)過程： 入滲入滲( (滲吸、滲透滲吸、滲透) )和再分布。和再分布。 ( (一一) )水分入滲水分入滲 入滲過程一般

13、是指水自入滲過程一般是指水自 土表垂直向下進(jìn)入土壤的過土表垂直向下進(jìn)入土壤的過 程，但也不排斥如溝灌中水程，但也不排斥如溝灌中水 分沿側(cè)向甚至向上進(jìn)入土壤分沿側(cè)向甚至向上進(jìn)入土壤 的過程。的過程。 水進(jìn)入土壤的情況是由水進(jìn)入土壤的情況是由 兩方面因素決定的：兩方面因素決定的： 一是供水速度一是供水速度; ; 二是土二是土 壤的入滲能力。壤的入滲能力。 上午9時(shí)48分16 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) ( (二二) )土壤水再分布土壤水再分布 在地面水層消失后，入在地面水層消失后，入 滲過程終止。土內(nèi)的水分在滲過程終止。土內(nèi)的水分在 重力、吸力梯度和溫度梯度重力、吸力梯度和溫度梯

14、度 的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)和分布，的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)和分布， 這個(gè)過程這個(gè)過程( (在土壤剖面深度沒有地在土壤剖面深度沒有地 下水出現(xiàn)的情況下下水出現(xiàn)的情況下) ) 稱為稱為土壤水土壤水 的再分布的再分布。 ( (三三) )土壤水的滲漏土壤水的滲漏 土壤水再分布至地下水，地下水位抬高或隨地下水流側(cè)向流動(dòng)土壤水再分布至地下水，地下水位抬高或隨地下水流側(cè)向流動(dòng)“內(nèi)排內(nèi)排 水水”，而垂直向下的水分運(yùn)動(dòng)稱為，而垂直向下的水分運(yùn)動(dòng)稱為土壤水的滲漏。土壤水的滲漏。 上午9時(shí)48分17 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-2 7-2 土壤氣態(tài)水運(yùn)動(dòng)土壤氣態(tài)水運(yùn)動(dòng) 土壤中：液態(tài)水土壤中：液態(tài)水 氣態(tài)水氣

15、態(tài)水 一、土面水分蒸發(fā)一、土面水分蒸發(fā) 土面水分蒸發(fā)：土面水分蒸發(fā)：土壤水不斷以水汽的形態(tài)由表土向大氣擴(kuò)散而逸失的現(xiàn)象稱為土土壤水不斷以水汽的形態(tài)由表土向大氣擴(kuò)散而逸失的現(xiàn)象稱為土 面水分蒸發(fā)。面水分蒸發(fā)。 大氣蒸發(fā)能力：大氣蒸發(fā)能力：土面蒸發(fā)的形成及蒸發(fā)強(qiáng)度受到輻射、氣溫、濕度和風(fēng)速等外界條土面蒸發(fā)的形成及蒸發(fā)強(qiáng)度受到輻射、氣溫、濕度和風(fēng)速等外界條 件的影響，綜合起來稱為大氣蒸發(fā)能力。件的影響，綜合起來稱為大氣蒸發(fā)能力。 土壤的供水能力：土壤的供水能力：土壤水分向上輸送會(huì)受到土壤含水率的大小和分布的影響，即土土壤水分向上輸送會(huì)受到土壤含水率的大小和分布的影響，即土 壤的供水能力。壤的供水能力

16、。 潛在蒸發(fā)強(qiáng)度：潛在蒸發(fā)強(qiáng)度：當(dāng)土壤供水充分時(shí)，由大氣蒸發(fā)能力決定的最大可能蒸發(fā)強(qiáng)度稱為當(dāng)土壤供水充分時(shí)，由大氣蒸發(fā)能力決定的最大可能蒸發(fā)強(qiáng)度稱為 潛在蒸發(fā)強(qiáng)度。潛在蒸發(fā)強(qiáng)度。 土壤水分蒸發(fā)過程持續(xù)進(jìn)行的三個(gè)前提條件：土壤水分蒸發(fā)過程持續(xù)進(jìn)行的三個(gè)前提條件： 不斷有熱能到達(dá)土壤表面不斷有熱能到達(dá)土壤表面，以滿足水的汽化熱需要以滿足水的汽化熱需要( (在在1515o oC C時(shí)時(shí)，1g1g水的汽化熱約為水的汽化熱約為 3.47kJ)3.47kJ)；土壤表面的水汽壓須高于大氣的水汽壓，以保證水汽不斷進(jìn)入大氣；土壤表面的水汽壓須高于大氣的水汽壓，以保證水汽不斷進(jìn)入大氣；表表 層土壤須能不斷地從下層

17、得到水的補(bǔ)給。層土壤須能不斷地從下層得到水的補(bǔ)給。 上午9時(shí)48分18 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) ( (一一) )大氣蒸發(fā)力控制階段大氣蒸發(fā)力控制階段 在蒸發(fā)的起始階段，當(dāng)?shù)乇砗屎芨邥r(shí)，盡管含水率有所變化，但地表處的水汽壓仍維持或在蒸發(fā)的起始階段，當(dāng)?shù)乇砗屎芨邥r(shí)，盡管含水率有所變化，但地表處的水汽壓仍維持或 接近于飽和水汽壓。結(jié)果含水率的降低并不影響水汽的擴(kuò)散通量，土壤能向地表充分供水。在這種接近于飽和水汽壓。結(jié)果含水率的降低并不影響水汽的擴(kuò)散通量，土壤能向地表充分供水。在這種 情況下，表土的蒸發(fā)強(qiáng)度不隨土壤含水率降低而變化，稱為穩(wěn)定蒸發(fā)階段。穩(wěn)定蒸發(fā)階段蒸發(fā)強(qiáng)度情

18、況下，表土的蒸發(fā)強(qiáng)度不隨土壤含水率降低而變化，稱為穩(wěn)定蒸發(fā)階段。穩(wěn)定蒸發(fā)階段蒸發(fā)強(qiáng)度 的大小主要由大氣蒸發(fā)能力決定的大小主要由大氣蒸發(fā)能力決定, ,可近似為水面蒸發(fā)強(qiáng)度可近似為水面蒸發(fā)強(qiáng)度E Eo o。 ( (二二) )表土蒸發(fā)強(qiáng)度隨含水率變化的階段表土蒸發(fā)強(qiáng)度隨含水率變化的階段 當(dāng)表土含水率低于臨界含水率當(dāng)表土含水率低于臨界含水率k k時(shí)，時(shí)， 土壤導(dǎo)水率隨土壤含水率的降低或土壤水土壤導(dǎo)水率隨土壤含水率的降低或土壤水 吸力的增高而不斷減小，導(dǎo)致土壤水分流吸力的增高而不斷減小，導(dǎo)致土壤水分流 向地表的土壤水通量向地表的土壤水通量( (即土壤的供水能力即土壤的供水能力) ) 減小減小, , 表層

19、土壤消耗的水分得不到補(bǔ)充，表層土壤消耗的水分得不到補(bǔ)充， 導(dǎo)致地表含水率進(jìn)一步減小。隨著表土含導(dǎo)致地表含水率進(jìn)一步減小。隨著表土含 水率的降低，地表處的水汽壓也降低，蒸水率的降低，地表處的水汽壓也降低，蒸 發(fā)強(qiáng)度隨之減弱。發(fā)強(qiáng)度隨之減弱。 ( (三三) )水汽擴(kuò)散階段水汽擴(kuò)散階段 當(dāng)表土含水率很低，低于凋萎系數(shù)時(shí)，土壤表面形成干土層。土壤水分在干土層下汽化，然后當(dāng)表土含水率很低，低于凋萎系數(shù)時(shí)，土壤表面形成干土層。土壤水分在干土層下汽化，然后 以水汽擴(kuò)散的方式穿過干土層而進(jìn)入大氣。以水汽擴(kuò)散的方式穿過干土層而進(jìn)入大氣。 大氣蒸發(fā)條件下變時(shí)土面蒸發(fā)過程示意圖大氣蒸發(fā)條件下變時(shí)土面蒸發(fā)過程示意圖

20、表土蒸發(fā)強(qiáng)度表土蒸發(fā)強(qiáng)度 保持穩(wěn)定的階段保持穩(wěn)定的階段 表土蒸發(fā)強(qiáng)度隨含表土蒸發(fā)強(qiáng)度隨含 水率變化的階段水率變化的階段 土體內(nèi)水汽擴(kuò)土體內(nèi)水汽擴(kuò) 散階段散階段 上午9時(shí)48分19 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 二、土壤內(nèi)部的水汽運(yùn)動(dòng)二、土壤內(nèi)部的水汽運(yùn)動(dòng) “ “夜潮夜潮”現(xiàn)象現(xiàn)象-夜晚，水汽由暖處向冷處擴(kuò)散便夜晚，水汽由暖處向冷處擴(kuò)散便 可凝結(jié)成液態(tài)水。可凝結(jié)成液態(tài)水。 “ “凍后聚墑凍后聚墑”現(xiàn)象現(xiàn)象-我國北方冬季土壤凍結(jié)后我國北方冬季土壤凍結(jié)后 的聚水作用。由于冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而的聚水作用。由于冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而 凍層以下土層的水汽壓較高，于是下層水汽不

21、斷向凍層以下土層的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向 凍層聚集、凍結(jié)，使凍層不斷加厚，其含水量有所凍層聚集、凍結(jié)，使凍層不斷加厚，其含水量有所 增加，這就是增加，這就是“凍后聚墑凍后聚墑”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 上午9時(shí)48分20 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-3 7-3 土壤水循環(huán)、平衡及有效性土壤水循環(huán)、平衡及有效性 一、農(nóng)田土壤水分循環(huán)及平衡一、農(nóng)田土壤水分循環(huán)及平衡 田間土壤水分平衡田間土壤水分平衡-數(shù)學(xué)表達(dá)式為：數(shù)學(xué)表達(dá)式為：W = P+I+U-E-T-R-In-DW = P+I+U-E-T-R-In-D WW表示計(jì)算時(shí)段末與時(shí)段初土表示計(jì)算時(shí)段末與時(shí)段初土 體儲(chǔ)水量之差體儲(chǔ)水

22、量之差(mm)(mm)； P P表示計(jì)算時(shí)段表示計(jì)算時(shí)段 內(nèi)降水量內(nèi)降水量(mm)(mm)；I I表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)灌表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)灌 水量水量(mm)(mm)；U U表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)上行水表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)上行水 總量總量(mm)(mm)；E E表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)土面蒸表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)土面蒸 發(fā)量發(fā)量(mm)(mm)； T T表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)植物葉表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)植物葉 面蒸騰量面蒸騰量(mm)(mm)；R R表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)地表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)地 面徑流損失量面徑流損失量(mm)(mm)；InIn表示計(jì)算時(shí)段表示計(jì)算時(shí)段 內(nèi)植物冠層截留量內(nèi)植物冠層截留量(mm)(mm)；D D表示計(jì)算表示計(jì)算 時(shí)段內(nèi)下滲水量時(shí)段內(nèi)

23、下滲水量(mm)(mm)。 上午9時(shí)48分21 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 二、土壤水分有效性二、土壤水分有效性 ( (一一) )土壤一植物一大氣連續(xù)體中的水分運(yùn)動(dòng)土壤一植物一大氣連續(xù)體中的水分運(yùn)動(dòng) 植物從土壤中吸水然后又經(jīng)葉面蒸騰到大氣中去，可以看做是一個(gè)統(tǒng)一物理過程的連續(xù)體系，把植物從土壤中吸水然后又經(jīng)葉面蒸騰到大氣中去，可以看做是一個(gè)統(tǒng)一物理過程的連續(xù)體系，把 這個(gè)體系稱為土壤一植物一大氣連續(xù)體這個(gè)體系稱為土壤一植物一大氣連續(xù)體(SPAC)(SPAC) SPACSPAC連續(xù)體中水流總是由水勢高處流向水勢低處，其通量與水勢差成正比，與相應(yīng)的阻力成反比。連續(xù)體中水流總是由水

24、勢高處流向水勢低處，其通量與水勢差成正比，與相應(yīng)的阻力成反比。 當(dāng)土壤供水充足，能滿足植物蒸騰的需要時(shí)，蒸騰強(qiáng)度是由大氣蒸發(fā)力決定的。但在土壤供水不當(dāng)土壤供水充足，能滿足植物蒸騰的需要時(shí)，蒸騰強(qiáng)度是由大氣蒸發(fā)力決定的。但在土壤供水不 足或土水勢降低，不能滿足植物蒸騰消耗時(shí)，葉水勢降低，膨壓下降，葉片氣孔關(guān)閉，蒸騰減弱。足或土水勢降低，不能滿足植物蒸騰消耗時(shí)，葉水勢降低，膨壓下降，葉片氣孔關(guān)閉，蒸騰減弱。 土水勢土水勢 根水勢根水勢 葉水勢，植物能順利地從土壤中吸水，并滿足蒸騰耗水時(shí)，植物就不會(huì)萎蔫。葉水勢，植物能順利地從土壤中吸水，并滿足蒸騰耗水時(shí)，植物就不會(huì)萎蔫。 土水勢土水勢 根水勢根水勢

25、 葉水勢，水通過植物的阻力加大，植物吸不到水，植物就會(huì)發(fā)生萎蔫。葉水勢，水通過植物的阻力加大，植物吸不到水，植物就會(huì)發(fā)生萎蔫。 ( (二二) )土壤水的有效性土壤水的有效性( (表表7-3)7-3) 三、土壤水分的空間變異性三、土壤水分的空間變異性( (表表7-4)7-4) 造成土壤水分在空間上分布不同的原因：造成土壤水分在空間上分布不同的原因： 影響土壤水分運(yùn)動(dòng)的各個(gè)土壤因子存在空間變異性影響土壤水分運(yùn)動(dòng)的各個(gè)土壤因子存在空間變異性( (土壤水分特征曲線、土壤導(dǎo)水率等存在較土壤水分特征曲線、土壤導(dǎo)水率等存在較 大的空間變異性大的空間變異性) ) 影響土壤水分平衡的各個(gè)量，在空間上也存在著差異

26、影響土壤水分平衡的各個(gè)量，在空間上也存在著差異( (灌溉水量在空間上分布不均，植物的根灌溉水量在空間上分布不均，植物的根 系在土體內(nèi)分布也不可能是均一化的系在土體內(nèi)分布也不可能是均一化的, ,某一類型的植物，其根系有它的空間分布模式某一類型的植物，其根系有它的空間分布模式) ) 上午9時(shí)48分22 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 上午9時(shí)48分23 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-4 7-4 農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào)控農(nóng)田土壤水動(dòng)態(tài)與調(diào)控 一、土壤水分的動(dòng)態(tài)特性一、土壤水分的動(dòng)態(tài)特性 二、農(nóng)田灌溉與灌溉量計(jì)算二、農(nóng)田灌溉與灌溉量計(jì)算 三、農(nóng)田排水三、農(nóng)田排水 ( (一

27、一) )土壤灌溉計(jì)劃濕潤層深度確定土壤灌溉計(jì)劃濕潤層深度確定 ( (二二) )土壤含水量上下限的確定土壤含水量上下限的確定 ( (三三) )灌溉日期與灌溉量的確定灌溉日期與灌溉量的確定 上午9時(shí)48分24 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 7-5 7-5 土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移土壤中的溶質(zhì)運(yùn)移 一、溶質(zhì)的對流運(yùn)移一、溶質(zhì)的對流運(yùn)移 土壤中溶質(zhì)對流：土壤中溶質(zhì)對流：指土壤溶質(zhì)隨土壤水分運(yùn)動(dòng)而運(yùn)移的過程。單位時(shí)間內(nèi)通指土壤溶質(zhì)隨土壤水分運(yùn)動(dòng)而運(yùn)移的過程。單位時(shí)間內(nèi)通 過土壤單位橫截面積的溶質(zhì)質(zhì)量稱為過土壤單位橫截面積的溶質(zhì)質(zhì)量稱為溶質(zhì)通量溶質(zhì)通量，通過對流運(yùn)移的稱為，通過對流運(yùn)移的稱為溶質(zhì)對

28、溶質(zhì)對 流通量流通量( (JcJc) )。單位體積土壤水溶液中所含有的溶質(zhì)質(zhì)量，稱為。單位體積土壤水溶液中所含有的溶質(zhì)質(zhì)量，稱為溶質(zhì)的濃度溶質(zhì)的濃度(C)(C)。 溶質(zhì)的對流通量溶質(zhì)的對流通量( (JcJc) )為溶質(zhì)溶度為溶質(zhì)溶度(c)(c)和土壤水通量和土壤水通量(q)(q)的乘積的乘積: : JcJc=qc=qc 土壤水溶液的平均空隙流速土壤水溶液的平均空隙流速 v=v=q/q/ q= q=vv JcJc= =vcvc 溶質(zhì)穿過土層深度溶質(zhì)穿過土層深度 L L 時(shí)所需的時(shí)間：時(shí)所需的時(shí)間：t tb b=L/v =L/v t tb b= =L/qL/q 二、分子擴(kuò)散與溶質(zhì)彌散二、分子擴(kuò)散與

29、溶質(zhì)彌散 ( (一一) )分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 溶質(zhì)由濃度高處向濃度低處運(yùn)移，以求最后達(dá)到濃度的均勻。溶質(zhì)由濃度高處向濃度低處運(yùn)移，以求最后達(dá)到濃度的均勻。 自由水溶質(zhì)的分子擴(kuò)散通量符合自由水溶質(zhì)的分子擴(kuò)散通量符合FickFick第一定律第一定律: : J-J-溶質(zhì)在自由水體中的分子擴(kuò)散通量，溶質(zhì)在自由水體中的分子擴(kuò)散通量，Do-Do-溶質(zhì)在自由水體中的擴(kuò)散系數(shù)，溶質(zhì)在自由水體中的擴(kuò)散系數(shù)， - -溶質(zhì)的濃度梯度。溶質(zhì)的濃度梯度。 上午9時(shí)48分25 7 7 土壤水分移動(dòng)與循環(huán)土壤水分移動(dòng)與循環(huán) 土壤中的溶質(zhì)分子擴(kuò)散規(guī)律也符合土壤中的溶質(zhì)分子擴(kuò)散規(guī)律也符合FickFick第一定律：第一定律： J

30、Jd d- -溶質(zhì)在土壤中的分子擴(kuò)散通量，溶質(zhì)在土壤中的分子擴(kuò)散通量，Ds(Ds( )-)-土壤含水量為土壤含水量為 時(shí)相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)時(shí)相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)( (DsDsDoDo) ) 溶質(zhì)在土壤中的分子擴(kuò)散系數(shù)為含水率的函數(shù)，與溶質(zhì)濃度無關(guān)。溶質(zhì)在土壤中的分子擴(kuò)散系數(shù)為含水率的函數(shù)，與溶質(zhì)濃度無關(guān)。 經(jīng)驗(yàn)公式為：經(jīng)驗(yàn)公式為： a a和和b b均為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)均為經(jīng)驗(yàn)常數(shù) b=10b=10，a a值：值：0.0010.0010.0050.005，土壤黏性愈大，土壤黏性愈大，a a值愈小。值愈小。 ( (二二) )機(jī)械彌散機(jī)械彌散 泊肅葉方程泊肅葉方程( (定律定律) )：流體在水平圓管中作層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，：流體在水平圓管中作層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q-Q-體積流量與管子兩端的體積流量與管子兩端的 壓強(qiáng)差壓強(qiáng)差P P，管子半徑，管子半徑r,r,管子長度，以及流體的粘滯系數(shù)管子長度，以及流體的粘滯系數(shù)存在關(guān)