第一章農(nóng)田水分狀況

1、第一章第一章農(nóng)田水分狀況和土壤農(nóng)田水分狀況和土壤水分運(yùn)動(dòng)水分運(yùn)動(dòng)第一章第一章 農(nóng)田水分狀況和土壤水分運(yùn)動(dòng)農(nóng)田水分狀況和土壤水分運(yùn)動(dòng)u農(nóng)田水分狀況農(nóng)田水分狀況u土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水分運(yùn)動(dòng)u土壤土壤-作物作物-大氣連續(xù)體水分運(yùn)動(dòng)概念大氣連續(xù)體水分運(yùn)動(dòng)概念第一節(jié)第一節(jié) 農(nóng)田水分狀況農(nóng)田水分狀況水是作物生長(zhǎng)的基本條件之一，又是土壤肥力的重要條件之一。水是作物生長(zhǎng)的基本條件之一，又是土壤肥力的重要條件之一。它直接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，一些農(nóng)業(yè)措施也和水有密切的關(guān)系。它直接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，一些農(nóng)業(yè)措施也和水有密切的關(guān)系。u水是作物有機(jī)體的重要組成部分水是作物有機(jī)體的重要組成部分u水是制造養(yǎng)分的原料水是制造養(yǎng)分

2、的原料u水是作物輸送養(yǎng)分的工具水是作物輸送養(yǎng)分的工具水對(duì)作物生活的影響水對(duì)作物生活的影響作物的生活環(huán)境主要包括：作物的生活環(huán)境主要包括：土壤狀況土壤狀況和和近地面的氣候條件近地面的氣候條件。 土壤的結(jié)構(gòu)和水、土壤的結(jié)構(gòu)和水、肥、氣、熱狀況，肥、氣、熱狀況，又稱土壤肥力又稱土壤肥力水與農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的關(guān)系水與農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的關(guān)系 農(nóng)田水分狀況對(duì)農(nóng)業(yè)措施的質(zhì)量和效果影響很大。灌溉、排水必農(nóng)田水分狀況對(duì)農(nóng)業(yè)措施的質(zhì)量和效果影響很大。灌溉、排水必須和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施密切配合，才能充分發(fā)揮水的增產(chǎn)作用。須和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施密切配合，才能充分發(fā)揮水的增產(chǎn)作用。u 水與土壤耕作的關(guān)系水與土壤耕作的關(guān)系 影響耕作質(zhì)量的主

3、要自然因素是土壤的物理性能，而水分狀況影響耕作質(zhì)量的主要自然因素是土壤的物理性能，而水分狀況是影響土壤物理性能的重要條件。是影響土壤物理性能的重要條件。u 水與施肥的關(guān)系水與施肥的關(guān)系 適當(dāng)施肥，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分是保證作物正常生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量適當(dāng)施肥，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分是保證作物正常生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量的需要，施肥效果與土壤水分狀況有密切的關(guān)系。的需要，施肥效果與土壤水分狀況有密切的關(guān)系。u 水與植物保護(hù)的關(guān)系水與植物保護(hù)的關(guān)系 防治病蟲害和消滅雜草是保證作物生長(zhǎng)的重要農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。防治病蟲害和消滅雜草是保證作物生長(zhǎng)的重要農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。一些病蟲害的發(fā)生和消長(zhǎng)與田間水分狀況關(guān)系密切，合理的灌溉一些病蟲害的

4、發(fā)生和消長(zhǎng)與田間水分狀況關(guān)系密切，合理的灌溉和排水，可以改善田間小氣候，防治病蟲害。和排水，可以改善田間小氣候，防治病蟲害。一、農(nóng)田水分存在形式一、農(nóng)田水分存在形式農(nóng)田水分狀況：農(nóng)田水分狀況：指農(nóng)田地表水、土壤水指農(nóng)田地表水、土壤水和地下水的多少及其在時(shí)間上的變化。和地下水的多少及其在時(shí)間上的變化。地表水：地表積水。地表水：地表積水。土壤水：存在于包氣帶中的水分。土壤水：存在于包氣帶中的水分。地下水：飽水帶中的重力水。地下水：飽水帶中的重力水。 飽水帶汽態(tài)水、吸著水汽態(tài)水、吸著水汽態(tài)水、吸著水、薄膜水汽態(tài)水、吸著水、薄膜水毛細(xì)帶表面毛細(xì)帶表面地下水面（潛水面）地下水面（潛水面）潛水潛水重力水重

5、力水毛細(xì)水為主毛細(xì)水為主包氣帶土壤水與作物生長(zhǎng)最為密切，這里主要研究土壤水土粒土粒土土壤壤水水固態(tài)水固態(tài)水 冬季土壤結(jié)冰時(shí)存在冬季土壤結(jié)冰時(shí)存在液態(tài)水液態(tài)水汽態(tài)水汽態(tài)水 存在于土壤空隙中存在于土壤空隙中吸著水（受土吸著水（受土粒分子引力）粒分子引力）吸濕水吸濕水薄膜水薄膜水毛管水（受毛毛管水（受毛管力作用）管力作用）懸著毛管水懸著毛管水上升毛管水上升毛管水重力水（受重力水（受重力作用）重力作用）重力水重力水地下水地下水1 1、土壤水分形態(tài)、土壤水分形態(tài)v 吸濕水：吸濕水：被緊束于土粒表面，不能在重力和毛管被緊束于土粒表面，不能在重力和毛管力作用下自由移動(dòng)。吸濕水達(dá)到最大時(shí)的土壤含力作用下自由移

6、動(dòng)。吸濕水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率稱為水率稱為吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)。v 薄膜水：薄膜水：吸附于吸濕水外部，只能沿土粒表面進(jìn)吸附于吸濕水外部，只能沿土粒表面進(jìn)行速度極小的移動(dòng)。薄膜水達(dá)到最大時(shí)的土壤含行速度極小的移動(dòng)。薄膜水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率，稱為土壤的水率，稱為土壤的最大分子持水率最大分子持水率。v 毛管水：毛管水：毛管作用下土壤中所能保持的那部分水毛管作用下土壤中所能保持的那部分水分。分。 上升毛管水：地下水沿土壤毛細(xì)管上升的水上升毛管水：地下水沿土壤毛細(xì)管上升的水分。分。 懸著毛管水：不受地下水補(bǔ)給時(shí)，上層土壤懸著毛管水：不受地下水補(bǔ)給時(shí)，上層土壤由于毛細(xì)管作用所能保持的地面滲入的水分（來(lái)由

7、于毛細(xì)管作用所能保持的地面滲入的水分（來(lái)自降雨或灌水）。自降雨或灌水）。v 重力水：重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很容易排水，這種水稱為重力水。用下很容易排水，這種水稱為重力水。 土土粒粒2 2、土壤水分常數(shù)、土壤水分常數(shù)（1）幾個(gè)常用的概念）幾個(gè)常用的概念v 土壤容重：土壤容重：?jiǎn)挝惑w積自然狀態(tài)下土壤單位體積自然狀態(tài)下土壤(包括包括土壤空隙的體積土壤空隙的體積)的干重。的干重。 r=Ws/Vv土壤孔隙率：土壤孔隙率：土壤顆粒之間的孔隙體積占土土壤顆粒之間的孔隙體積占土壤總體積的比率。壤總體積的比率。 =（Va+Vw)/V*100%v土壤含水率

8、：土壤含水率： =Ww/Ws*100% （重量含水率）（重量含水率） =Vw/V=*r （體積含水率）（體積含水率）土壤三相體示意圖土壤三相體示意圖v 土壤飽和含水率土壤飽和含水率(s) ：當(dāng)土體孔隙完全被：當(dāng)土體孔隙完全被水充滿時(shí)的土壤含水水充滿時(shí)的土壤含水率叫飽和含水率（也率叫飽和含水率（也稱稱全持水量全持水量）。）。（2）土壤水分常數(shù)）土壤水分常數(shù)土壤三相體示意圖土壤三相體示意圖VVWs2 2、土壤水分常數(shù)、土壤水分常數(shù)v 田間持水率（田間持水率（fc）：）：懸著毛管水懸著毛管水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率叫田間持水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水率叫田間持水率。生產(chǎn)實(shí)踐中，常將灌水兩天后土率。生產(chǎn)實(shí)踐中

9、，常將灌水兩天后土壤所能保持的含水率叫田間持水率。壤所能保持的含水率叫田間持水率。一般為飽和含水率的一般為飽和含水率的50%左右。左右。v 吸濕系數(shù)（吸濕系數(shù)（Ws）：）：干土壤在干土壤在水汽水汽相對(duì)飽和相對(duì)飽和的環(huán)境中（相對(duì)濕度的環(huán)境中（相對(duì)濕度100%）吸持水分子可達(dá)到最大量）吸持水分子可達(dá)到最大量，此時(shí)土壤的含水量稱為最大吸濕量，此時(shí)土壤的含水量稱為最大吸濕量或吸濕系數(shù)（大概有或吸濕系數(shù)（大概有1520層水分層水分子）。子）。不同土壤吸濕系數(shù)不一樣：不同土壤吸濕系數(shù)不一樣： 一般，粘土一般，粘土壤土壤土砂土，砂土， 另外吸濕系數(shù)大小還另外吸濕系數(shù)大小還與測(cè)定時(shí)溫度有關(guān)，溫度高，吸濕系與測(cè)

10、定時(shí)溫度有關(guān)，溫度高，吸濕系數(shù)小。數(shù)小。土粒土粒31個(gè)大氣壓0.1-0.3個(gè)大氣壓2 2、土壤水分常數(shù)、土壤水分常數(shù)v 凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)(wp)：當(dāng)作物產(chǎn)生：當(dāng)作物產(chǎn)生永久凋萎時(shí)的土壤含水率叫永久凋萎時(shí)的土壤含水率叫凋萎系數(shù)。凋萎系數(shù)。 當(dāng)土壤含水量減少到土粒對(duì)水分子的引當(dāng)土壤含水量減少到土粒對(duì)水分子的引力等于或大于力等于或大于15105Pa時(shí)，植物會(huì)因無(wú)時(shí)，植物會(huì)因無(wú)力吸水而發(fā)生永久性凋萎，土壤對(duì)水分子力吸水而發(fā)生永久性凋萎，土壤對(duì)水分子引力等于引力等于15105Pa（15巴）時(shí)的土壤含巴）時(shí)的土壤含水量稱為永久萎焉點(diǎn)或水量稱為永久萎焉點(diǎn)或凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)。 凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)=吸濕系數(shù)吸濕系

11、數(shù)（1.52） （經(jīng)驗(yàn)公式）（經(jīng)驗(yàn)公式）15個(gè)大氣壓6個(gè)大氣壓0.1-0.3個(gè)大氣壓31個(gè)大氣壓2 2、土壤水分常數(shù)、土壤水分常數(shù)v 毛管斷裂含水率毛管斷裂含水率(Md):土壤中土壤中的懸著毛管水因消耗而發(fā)生的懸著毛管水因消耗而發(fā)生斷裂時(shí)的土壤含水率叫毛管斷裂時(shí)的土壤含水率叫毛管斷裂含水率。一般為田間持?jǐn)嗔押?。一般為田間持水量的水量的65%。v最大分子持水率最大分子持水率(Ms)：當(dāng)薄膜水達(dá)到最大時(shí)土壤的當(dāng)薄膜水達(dá)到最大時(shí)土壤的含水率叫土壤含水率叫土壤最大分子持水最大分子持水率。率。15個(gè)大氣壓6個(gè)大氣壓0.1-0.3個(gè)大氣壓31個(gè)大氣壓2 2、土壤水分常數(shù)、土壤水分常數(shù)不同質(zhì)地土壤的幾種

12、水分常數(shù)不同質(zhì)地土壤的幾種水分常數(shù) 質(zhì)地名稱水 分 常 數(shù)重 量(%)體 積（%）吸濕系數(shù)凋萎系數(shù)田間持水量全持水量吸濕系數(shù)凋萎系數(shù)田間持水量全持水量緊沙土沙壤土輕壤土中壤土重壤土輕粘土中粘土重粘土1212232346496106131501217162222302228222822282832253530353040284030382838324035403842232335345961281591820.01724263232423036303532424045354540504552405244544050455448534855v 土壤水分有效性土壤水分有效性是指土壤水分是指土壤水分是

13、否能被作物利用及其被利用是否能被作物利用及其被利用的難易程度。土壤水分有效性的難易程度。土壤水分有效性的高低，主要取決于它存在的的高低，主要取決于它存在的形態(tài)、性質(zhì)和數(shù)量，以及作物形態(tài)、性質(zhì)和數(shù)量，以及作物吸水力與土壤持水力之差。吸水力與土壤持水力之差。v 根據(jù)水分對(duì)作物的有效性，土根據(jù)水分對(duì)作物的有效性，土壤水可分為無(wú)效水、有效水和壤水可分為無(wú)效水、有效水和過(guò)剩水（重力水）過(guò)剩水（重力水）v 對(duì)灌溉而言土壤水的有效對(duì)灌溉而言土壤水的有效范圍：范圍： We = f c Wp3 3、土壤水分的有效性、土壤水分的有效性對(duì)地下水上升有效對(duì)灌溉水有效不同質(zhì)地土壤的有效水范圍（重量不同質(zhì)地土壤的有效水范

14、圍（重量%） 質(zhì) 地地區(qū)和土壤0.01mm（%）田間持水量凋 萎系 數(shù)有效水范圍細(xì)沙土面沙土沙粉土粉 土粉壤土粘壤土粘壤土粉粘土遼西 風(fēng)砂土遼西 風(fēng)砂土嫩江 黑 土?xí)x西 黃綿土蒲城 壚嶁土武功 油 土武功 油 土嫩江 黑 土2.82.712.825.050.857.267.84.511.712.017.420.719.420.023.81.84.26.66.47.89.212.617.42.77.55.411.012.910.27.46.4二、旱作地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況二、旱作地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況u不允許地表積水；不允許地表積水；u土壤適宜含水率為凋萎系數(shù)到田間持水率之間；土壤適宜含水率為凋

15、萎系數(shù)到田間持水率之間； Wp=0.6 fcu地下水位應(yīng)維持在根系吸水層以下一定距離處，地下水位應(yīng)維持在根系吸水層以下一定距離處，以免發(fā)生漬害或鹽堿化。以免發(fā)生漬害或鹽堿化。三、水稻地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況三、水稻地區(qū)適宜的農(nóng)田水分狀況u水稻是喜水作物水稻是喜水作物,除適時(shí)曬田外除適時(shí)曬田外,田面要經(jīng)常維持田面要經(jīng)常維持一定的水層濃度或濕潤(rùn)度。但水層不能過(guò)深一定的水層濃度或濕潤(rùn)度。但水層不能過(guò)深, 否則否則會(huì)使根系缺氧，使根部發(fā)生無(wú)氧呼吸，有毒物質(zhì)增會(huì)使根系缺氧，使根部發(fā)生無(wú)氧呼吸，有毒物質(zhì)增加，影響根系生長(zhǎng)發(fā)育，甚至爛根。加，影響根系生長(zhǎng)發(fā)育，甚至爛根。u目前多用淺水勤灌目前多用淺水勤灌, 適

16、時(shí)曬田。缺水地區(qū)應(yīng)推廣適時(shí)曬田。缺水地區(qū)應(yīng)推廣控制灌溉技術(shù)?？刂乒喔燃夹g(shù)。u地下水位不宜過(guò)高地下水位不宜過(guò)高, 應(yīng)保證一定的深層滲漏。適應(yīng)保證一定的深層滲漏。適量的深層滲漏對(duì)水稻生長(zhǎng)有利量的深層滲漏對(duì)水稻生長(zhǎng)有利, 可增加根部氧分?？稍黾痈垦醴?。深層滲漏也不宜過(guò)大深層滲漏也不宜過(guò)大, 會(huì)浪費(fèi)水會(huì)浪費(fèi)水, 流失肥料。流失肥料。對(duì)作物而言，土壤水分有兩種不利狀況，一是不足，二是過(guò)一是不足，二是過(guò)多多。灌排工程的目的就是要進(jìn)行調(diào)節(jié)，解決這兩種不利狀況，這就是土壤水分調(diào)控。四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)（一）農(nóng)田水分過(guò)多的原因及措施（一）農(nóng)田

17、水分過(guò)多的原因及措施 原因：原因：降水量大；洪水泛濫；地下水位過(guò)高；出流不暢等。降水量大；洪水泛濫；地下水位過(guò)高；出流不暢等。 形成的災(zāi)害：形成的災(zāi)害： 洪災(zāi)洪災(zāi)河湖泛濫而形成的災(zāi)害。河湖泛濫而形成的災(zāi)害。 澇災(zāi)澇災(zāi)本地降雨過(guò)多，使旱田地面積水，稻田淹水過(guò)深，造本地降雨過(guò)多，使旱田地面積水，稻田淹水過(guò)深，造成農(nóng)業(yè)欠收。成農(nóng)業(yè)欠收。 漬害漬害地下水位過(guò)高或土壤上層滯水，因而土壤過(guò)濕，影響地下水位過(guò)高或土壤上層滯水，因而土壤過(guò)濕，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或失收。作物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或失收。 措施：措施： 防洪防洪整治排洪河道，興修水庫(kù)，加固堤防等。整治排洪河道，興修水庫(kù)，加固堤防等

18、。 防澇防澇開(kāi)挖排水河道，修建排澇閘、站等。開(kāi)挖排水河道，修建排澇閘、站等。 防漬防漬開(kāi)挖田間排水溝，防止過(guò)量灌溉等。開(kāi)挖田間排水溝，防止過(guò)量灌溉等。洪澇災(zāi)害洪澇災(zāi)害洪澇災(zāi)害洪澇災(zāi)害四季都可能發(fā)生。春澇：春澇：主要發(fā)生在華南、長(zhǎng)江中主要發(fā)生在華南、長(zhǎng)江中下游、沿海地區(qū)。下游、沿海地區(qū)。 夏澇：夏澇：夏澇是我國(guó)的主要澇害夏澇是我國(guó)的主要澇害,主要發(fā)生在長(zhǎng)江流域、東南沿海、黃主要發(fā)生在長(zhǎng)江流域、東南沿海、黃淮平原?；雌皆?。 秋澇：秋澇：多為臺(tái)風(fēng)雨造成，主要發(fā)多為臺(tái)風(fēng)雨造成，主要發(fā)生在東南沿海和華南。生在東南沿海和華南。洪澇災(zāi)害洪澇災(zāi)害主要發(fā)生在長(zhǎng)江、黃河、主要發(fā)生在長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河的中下游地

19、區(qū)?；春印⒑：拥闹邢掠蔚貐^(qū)。 四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)四、農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)（二）農(nóng)田水分過(guò)少的原因及措施（二）農(nóng)田水分過(guò)少的原因及措施 原因：原因：降雨少，土壤持水能力差等。降雨少，土壤持水能力差等。 形成的災(zāi)害：形成的災(zāi)害： 旱災(zāi)旱災(zāi)土壤水分不足，不能滿足作物需要，使作物體內(nèi)的水土壤水分不足，不能滿足作物需要，使作物體內(nèi)的水分平衡遭到破壞，輕則暫時(shí)萎蔫，重則干枯死亡。分平衡遭到破壞，輕則暫時(shí)萎蔫，重則干枯死亡。 措施：措施： 灌溉灌溉主要措施；主要措施； 疏松土層疏松土層減少土壤蒸發(fā)；減少土壤蒸發(fā)； 地表覆蓋地表覆蓋阻止土壤蒸發(fā)；阻止土壤蒸發(fā)； 化學(xué)抗旱化學(xué)抗旱減少葉面蒸騰。減少葉面蒸騰。第

20、二節(jié)第二節(jié) 土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水分運(yùn)動(dòng)研究的途徑：土壤水分運(yùn)動(dòng)研究的途徑：毛管理論：毛管理論：僅適用于對(duì)一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題分析僅適用于對(duì)一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題分析 勢(shì)能理論：勢(shì)能理論：是根據(jù)在土壤水勢(shì)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的擴(kuò)散方程，研究土壤的水分是根據(jù)在土壤水勢(shì)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的擴(kuò)散方程，研究土壤的水分運(yùn)動(dòng)。這種方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，適用于各種邊界條件，因而具有廣闊的應(yīng)有前景。運(yùn)動(dòng)。這種方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，適用于各種邊界條件，因而具有廣闊的應(yīng)有前景。 一、土壤水運(yùn)動(dòng)基本方程一、土壤水運(yùn)動(dòng)基本方程u根據(jù)根據(jù)達(dá)西定律達(dá)西定律和和質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒原則，可推導(dǎo)出水壤水運(yùn)動(dòng)基本方程。原則，可推導(dǎo)出水壤水運(yùn)動(dòng)基本方程。u土壤水運(yùn)動(dòng)基

21、本方程的兩種形式（教材）：式（土壤水運(yùn)動(dòng)基本方程的兩種形式（教材）：式（1-11）和式（）和式（1-14）。）。 土壤水分運(yùn)動(dòng)的兩種形態(tài)土壤水分運(yùn)動(dòng)的兩種形態(tài)蒸發(fā)蒸發(fā)：土壤水的蒸發(fā)，發(fā)生在：土壤水的蒸發(fā)，發(fā)生在土壤表層，強(qiáng)度取決于外界蒸發(fā)能土壤表層，強(qiáng)度取決于外界蒸發(fā)能力和土壤自下部土層向上的輸水能力和土壤自下部土層向上的輸水能力。力。（Evaporation）入滲入滲:降雨和灌水入滲是補(bǔ)給降雨和灌水入滲是補(bǔ)給農(nóng)田分的主要來(lái)源。入滲速度、總農(nóng)田分的主要來(lái)源。入滲速度、總量和入滲后剖面上土壤含水率的分量和入滲后剖面上土壤含水率的分布，對(duì)擬定農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)措布，對(duì)擬定農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)措施有重

22、要意義。施有重要意義。（Infiltration）1、土壤水分的入滲概念、土壤水分的入滲概念 入滲入滲：指水分自地表垂直進(jìn)：指水分自地表垂直進(jìn)入土壤的過(guò)程。入土壤的過(guò)程。土壤入滲一般符合達(dá)西定律土壤入滲一般符合達(dá)西定律。非飽和土壤可寫成。非飽和土壤可寫成 導(dǎo)水率導(dǎo)水率 水勢(shì)梯度水勢(shì)梯度 ddkQ)()(kdd二、入滲條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)二、入滲條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水入滲及分布過(guò)程圖土壤水入滲及分布過(guò)程圖降水或灌溉水濕潤(rùn)鋒傳導(dǎo)層飽和層土壤含水量土層深度0S0濕潤(rùn)鋒（注： S為飽和含水量， 0為初始含水量。）（a）（b）濕潤(rùn)層（a）水分剖面示意圖（b）含水量變化示意圖入滲現(xiàn)象（入滲現(xiàn)象（Infil

23、tration）00sZt100sZt3t200sZ00sZt400sZt500sZ深度t02、入滲過(guò)程、入滲過(guò)程土壤的入滲一般包括土壤的入滲一般包括滲吸滲吸和和滲透滲透兩個(gè)階段。兩個(gè)階段。(1) 滲吸階段滲吸階段 在土壤入滲初期，表層土在土壤入滲初期，表層土壤干燥，驅(qū)使土壤水分下壤干燥，驅(qū)使土壤水分下滲的動(dòng)力主要是土壤的基滲的動(dòng)力主要是土壤的基質(zhì)勢(shì)，其水勢(shì)梯度很大，質(zhì)勢(shì)，其水勢(shì)梯度很大，入滲速度很快。而隨著入入滲速度很快。而隨著入滲時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤濕潤(rùn)滲時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤濕潤(rùn)范圍的增大土壤入滲梯度范圍的增大土壤入滲梯度減小，入滲速度減慢，一減小，入滲速度減慢，一般將這一階段稱為般將這一階段稱為

24、滲吸階滲吸階段段。 滲吸階段(2) 滲透階段滲透階段 隨著入滲時(shí)間不斷延長(zhǎng)隨著入滲時(shí)間不斷延長(zhǎng)、土壤濕潤(rùn)范圍擴(kuò)大，土、土壤濕潤(rùn)范圍擴(kuò)大，土壤飽和，土壤基勢(shì)質(zhì)接近壤飽和，土壤基勢(shì)質(zhì)接近于零，這時(shí)驅(qū)使水分向下于零，這時(shí)驅(qū)使水分向下入滲的動(dòng)力逐步轉(zhuǎn)為重力入滲的動(dòng)力逐步轉(zhuǎn)為重力，土壤的入滲速度減小到，土壤的入滲速度減小到一個(gè)穩(wěn)定值，這時(shí)就進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定值，這時(shí)就進(jìn)入滲透階段滲透階段。 滲透階段2、入滲過(guò)程、入滲過(guò)程 土壤水分的入滲主要取土壤水分的入滲主要取決于外界決于外界供水強(qiáng)度供水強(qiáng)度和和土壤入土壤入滲能力滲能力。 當(dāng)供水強(qiáng)度小于土壤入當(dāng)供水強(qiáng)度小于土壤入滲能力時(shí)土壤的入滲速度等滲能力時(shí)土壤的入滲速度

25、等于土壤的供水速度，如低強(qiáng)于土壤的供水速度，如低強(qiáng)度的噴灌，滴灌和小強(qiáng)度降度的噴灌，滴灌和小強(qiáng)度降雨；雨； 當(dāng)土壤的供水強(qiáng)度超過(guò)當(dāng)土壤的供水強(qiáng)度超過(guò)土壤的入滲能力且地面有積土壤的入滲能力且地面有積水時(shí)，則土壤的入滲速度等水時(shí)，則土壤的入滲速度等于土壤的入滲能力。于土壤的入滲能力。 3、入滲影響因素、入滲影響因素4、土壤入滲數(shù)學(xué)模型、土壤入滲數(shù)學(xué)模型A、土壤入滲的數(shù)學(xué)模型、土壤入滲的數(shù)學(xué)模型 之一之一 考斯加可夫公式考斯加可夫公式（1 1）入滲速度）入滲速度式中：式中： it、i1 分別為第分別為第t時(shí)段和第一時(shí)段末的土壤入滲速度。時(shí)段和第一時(shí)段末的土壤入滲速度。 a為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，依土壤性質(zhì)與初始

26、含水率而變，一般在為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，依土壤性質(zhì)與初始含水率而變，一般在0.3-0.80.3-0.8之間之間，輕質(zhì)土壤，輕質(zhì)土壤a值較小，重質(zhì)土壤值較小，重質(zhì)土壤a值較大，初始含水量越大，值較大，初始含水量越大，a值越值越大，一般大，一般a取取0.50.5。tiit1研究入滲需要求解的問(wèn)題：研究入滲需要求解的問(wèn)題：入滲速度（入滲能力）入滲速度（入滲能力）入滲總水量入滲總水量土壤含水率的分布土壤含水率的分布由實(shí)驗(yàn)資料整理而得（2）累計(jì)入滲量）累計(jì)入滲量 以上兩式中，以上兩式中，t1、a可由試可由試驗(yàn)測(cè)得。驗(yàn)測(cè)得。i1與初始含水量有關(guān)，查試與初始含水量有關(guān)，查試驗(yàn)紀(jì)錄第一時(shí)段末的入驗(yàn)紀(jì)錄第一時(shí)段末的入滲數(shù)

27、值即可；滲數(shù)值即可；a 與土壤有關(guān)，需要根據(jù)實(shí)與土壤有關(guān)，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算求得。驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算求得。t111011tidtt iIt4、土壤入滲數(shù)學(xué)模型、土壤入滲數(shù)學(xué)模型在 實(shí) 際 生 產(chǎn)在 實(shí) 際 生 產(chǎn)中 ， 土 壤中 ， 土 壤水 分 入 滲水 分 入 滲常 數(shù) 一 般常 數(shù) 一 般采 用 田 間采 用 田 間實(shí) 際 測(cè) 定實(shí) 際 測(cè) 定法確定。法確定。在 大 田 采 用在 大 田 采 用雙 環(huán) 法 ，雙 環(huán) 法 ，如圖所示如圖所示經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a值的入滲試驗(yàn)和計(jì)算值的入滲試驗(yàn)和計(jì)算由圖形可以看出，由圖形可以看出，入滲曲線基本上入滲曲線基本上是一條雙對(duì)數(shù)曲是一條雙對(duì)數(shù)曲線，因此

28、可按雙線，因此可按雙對(duì)數(shù)曲線進(jìn)行處對(duì)數(shù)曲線進(jìn)行處理。理。將實(shí)驗(yàn)記載數(shù)將實(shí)驗(yàn)記載數(shù)據(jù)點(diǎn)繪到直角據(jù)點(diǎn)繪到直角坐標(biāo)紙上，得坐標(biāo)紙上，得曲線，如圖示曲線，如圖示因此，由因此，由 兩邊取對(duì)數(shù)，兩邊取對(duì)數(shù)， tiit1tiitlglglg1ttilg/ )lg(lg1將實(shí)驗(yàn)記載數(shù)據(jù)點(diǎn)繪到雙對(duì)數(shù)紙上，得直線如圖示。得得入滲試驗(yàn)例t(min)i(mm/min)17.425.8135.0444.5654.2103.3152.87202.59302.25501.881001.482001.16lgtlgi0.0 0.87 0.3 0.76 0.48 0.70 0.60 0.66 0.70 0.62 1.00 0.

29、52 1.18 0.46 1.30 0.41 1.48 0.35 1.70 0.27 2.00 0.17 2.30 0.06 351. 0 k8668. 0lg1bibkxy設(shè)：B、霍頓經(jīng)驗(yàn)公式、霍頓經(jīng)驗(yàn)公式 1940年研究小面積人工降雨入滲年研究小面積人工降雨入滲過(guò)程提出的著名下滲速率指數(shù)公式：過(guò)程提出的著名下滲速率指數(shù)公式：DtDtkekkk)(0對(duì)應(yīng)的積累入滲量公式：對(duì)應(yīng)的積累入滲量公式：DttDtKeKKH)1)(0式中：式中：k0為初始時(shí)段末的入滲速率為初始時(shí)段末的入滲速率 kD為為穩(wěn)定入滲速率；為為穩(wěn)定入滲速率； a為決定于土壤性質(zhì)和植被的常數(shù)；為決定于土壤性質(zhì)和植被的常數(shù)； 其他

30、符號(hào)同前。其他符號(hào)同前。4、土壤入滲數(shù)學(xué)模型、土壤入滲數(shù)學(xué)模型C、菲利普理論公式：、菲利普理論公式： 菲利普應(yīng)用土壤物理學(xué)理菲利普應(yīng)用土壤物理學(xué)理論分析土壤水入滲問(wèn)題推導(dǎo)得到的關(guān)系式。論分析土壤水入滲問(wèn)題推導(dǎo)得到的關(guān)系式。AStkt2121AtStHt21S：吸水率，為一常數(shù)；：吸水率，為一常數(shù)；A：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，入滲歷時(shí)足夠長(zhǎng)時(shí)趨于飽和土壤導(dǎo)水率：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，入滲歷時(shí)足夠長(zhǎng)時(shí)趨于飽和土壤導(dǎo)水率4、土壤入滲數(shù)學(xué)模型、土壤入滲數(shù)學(xué)模型5、土壤入滲含水率分布、土壤入滲含水率分布在不受地下水影響時(shí)的土壤入滲含水率變化如圖在不受地下水影響時(shí)的土壤入滲含水率變化如圖示。達(dá)到飽和含水率的鋒面隨時(shí)間推移不斷向下示

31、。達(dá)到飽和含水率的鋒面隨時(shí)間推移不斷向下發(fā)展，土壤含水量不斷增加，而土壤的入滲速度發(fā)展，土壤含水量不斷增加，而土壤的入滲速度逐漸趨于穩(wěn)定。逐漸趨于穩(wěn)定。 水由液體或固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài)的過(guò)程稱為水由液體或固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài)的過(guò)程稱為蒸發(fā)蒸發(fā)。 蒸發(fā)是自然界水文循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。蒸發(fā)是自然界水文循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 根據(jù)蒸發(fā)面的不同可區(qū)分為根據(jù)蒸發(fā)面的不同可區(qū)分為水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)與與植株葉植株葉面蒸騰面蒸騰。土壤水分運(yùn)動(dòng)的兩種形態(tài)土壤水分運(yùn)動(dòng)的兩種形態(tài)入滲（入滲（Infiltration）蒸發(fā)（蒸發(fā)（Evaporation）三、蒸發(fā)條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)三、蒸發(fā)條件下土

32、壤水分運(yùn)動(dòng)水面蒸發(fā)：水面蒸發(fā)：水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)有兩個(gè)過(guò)程，即有兩個(gè)過(guò)程，即水水分汽化分汽化過(guò)程與過(guò)程與水分水分?jǐn)U散擴(kuò)散過(guò)程。過(guò)程。 水分蒸發(fā)量可水分蒸發(fā)量可采用蒸發(fā)皿實(shí)際測(cè)采用蒸發(fā)皿實(shí)際測(cè)定，各氣象站均有定，各氣象站均有資料可查。資料可查。 （一）水面蒸發(fā)（一）水面蒸發(fā)影響水面蒸發(fā)的主影響水面蒸發(fā)的主要因素有：要因素有： 飽和水汽壓差飽和水汽壓差 溫度溫度 風(fēng)速風(fēng)速 水質(zhì)水質(zhì) （一）水面蒸發(fā)（一）水面蒸發(fā)土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā) ：土壤蒸土壤蒸發(fā)是指水分自地表發(fā)是指水分自地表散失，土壤由濕變散失，土壤由濕變干的過(guò)程。干的過(guò)程。 根據(jù)土壤蒸發(fā)根據(jù)土壤蒸發(fā)率的變化，可分為率的變化，可分為三個(gè)階段。三個(gè)階段

33、。 （二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系1.00.5c含水率(%)00穩(wěn)定階段下降階段微弱階段土壤蒸發(fā)強(qiáng)度水面蒸發(fā)強(qiáng)度0穩(wěn)定蒸發(fā)階段：穩(wěn)定蒸發(fā)階段：由于土壤水分供給充由于土壤水分供給充足，蒸發(fā)率相對(duì)穩(wěn)足，蒸發(fā)率相對(duì)穩(wěn)定，蒸發(fā)量等于或定，蒸發(fā)量等于或接近相同氣象條件接近相同氣象條件下的水面蒸發(fā)量，下的水面蒸發(fā)量，此時(shí)此時(shí)氣象條件氣象條件是影是影響土壤蒸發(fā)的主要響土壤蒸發(fā)的主要因素。因素。 表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系1.00.5c含水率(%)00穩(wěn)定階段下降階段微弱階段土壤蒸發(fā)強(qiáng)度水面蒸發(fā)強(qiáng)度0（二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)蒸發(fā)率下降階段

34、：蒸發(fā)率下降階段：此階段控制蒸發(fā)率的此階段控制蒸發(fā)率的主要因素是主要因素是土壤含土壤含水量水量，氣象因素退，氣象因素退居次要地位，該階居次要地位，該階段的土壤蒸發(fā)強(qiáng)度段的土壤蒸發(fā)強(qiáng)度隨含水率減少而逐隨含水率減少而逐漸減小。漸減小。 表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系1.00.5c含水率(%)00穩(wěn)定階段下降階段微弱階段土壤蒸發(fā)強(qiáng)度水面蒸發(fā)強(qiáng)度0（二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)蒸發(fā)率微弱階段：蒸發(fā)率微弱階段：當(dāng)土壤含水量很低，當(dāng)土壤含水量很低，此時(shí)蒸發(fā)不在土壤此時(shí)蒸發(fā)不在土壤表層進(jìn)行，而在于表層進(jìn)行，而在于土層以下，以水汽土層以下，以水汽擴(kuò)散的形式通過(guò)干擴(kuò)散的形式通過(guò)干土層逸入大氣，其

35、土層逸入大氣，其速度取決于下層土速度取決于下層土壤含水量及土壤中壤含水量及土壤中的的水汽壓梯度水汽壓梯度，一，一般極其緩慢。般極其緩慢。 表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系1.00.5c含水率(%)00穩(wěn)定階段下降階段微弱階段土壤蒸發(fā)強(qiáng)度水面蒸發(fā)強(qiáng)度0（二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)影響土壤蒸發(fā)的因影響土壤蒸發(fā)的因子有子有土壤因素土壤因素和和氣象因素氣象因素兩種，兩種，而土壤因素是內(nèi)而土壤因素是內(nèi)在因素，是決定在因素，是決定蒸發(fā)發(fā)展的根本蒸發(fā)發(fā)展的根本原因；氣象因素原因；氣象因素是外部因素，是是外部因素，是決定蒸發(fā)變化的決定蒸發(fā)變化的條件。條件。土壤蒸發(fā)影響因子（二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系表土蒸發(fā)與土壤含水率關(guān)系外界蒸發(fā)能力外界蒸發(fā)能力土壤輸水能力土壤輸水能力表土蒸發(fā)及其影響因素表土蒸發(fā)及其影響因素1.00.5c含水率(%)00土壤蒸發(fā)強(qiáng)度水面蒸發(fā)強(qiáng)度0（二）土壤蒸發(fā)（二）土壤蒸發(fā)（三）植物葉面蒸騰（三）植物葉面蒸騰植株蒸騰：植株蒸騰：植物是靠植株體植物是靠植株體內(nèi)的滲透壓，由根毛從土內(nèi)的滲