化。农田土壤水与作物生长关 系最为密切，它直接影响到作物生长的水、气、热、养分等状 况。而地面水和地下水只有通过一定的转化关系变为土壤水分， 才能为作物直接吸收利用。因此，农田土壤水分状况是作物生 长环境的核心。
一、农田土壤水分存在的基本形式
1．常用的术语
1).土壤干容重: r =Ws/V. 2). 土壤含水量:β=Ww/Ws*100 θ= Vw/V*100 ρ水=Ww/Vw
土壤水是农田水分存在的主要形式，土壤水分运动是农田水 分循环的一个重要环节。 饱和水达西定律(1856)------毛管假设(1877)------水分形 态 分 类 (1877)---- 毛 管 势 概 念 （ 1907 ） ---- 达 西 定 律 推 广 (1931)
研究土壤水分运动可用毛管理论（形态学）与势能理论（能 量观点）。
第一节 农田土壤水分状况
二、作物生长对农田水分状况要求
由于作物所需的水分是通过根系吸收土壤中的水分而得到 的，对于不同的作物而言，其对农田水分状况的要求是不 一样的。 旱作物要求农田具有适宜的含水率；
对水稻而言则要求农田具有适宜的淹灌水层．
第一节 农田土壤水分状况
二、作物生长对农田水分状况要求
1．旱作物对农田水分状况的要求 旱作物根系吸水层中允许的平均 最大含水率为田间持水率。 通常地面不允许积水； 地下水位必须维持在根系吸水 层以下一定深度处。
第一节 农田土壤水分状况
二、作物生长对农田水分状况要求
由于大气的温度过高和相对湿度过低，阳光过强，或遇到干 热风造成植物蒸腾耗水过大，都会使根系吸水速度不能满足蒸 腾需要，这种情况谓之大气干旱。 当土壤含水率过低，会出现植物根系从土壤中所能吸取的水 量难于满足叶面蒸腾的消耗，而影响作物的生长，这种现象称 为土壤干旱。 当植物根部从土壤中吸收的水分来不及补给叶面蒸腾时，植 物体内水分就会不断减少，特别是叶片水分迅速降低，从而影 响植物体水分平衡和协调，这种现象称为作物生理干旱。 大气干旱和土壤干旱都会造成作物生理干旱。
第一节 农田土壤水分状况 三、农田土壤水分运动
1. 土水势 土壤中的水势一般主要由重力势、基质势、渗透势、压力势、 温度势等构成。 土水势＝基质势＋重力势＋压力势＋溶质势＋温度势 ＝ Φm+ Φ g+Φ p +Φs + Φ T
重力势（gravitational potential）：将单位数量的土壤水从某 一点移动到标准参照状态（或参考状态）水平处，而其他各 项维持不变时，土壤水所做的功即为该点土壤水的重力势。
式中： S为根系吸水土层中易溶于水的盐类数量（占干土重 的百分数）；C为允许的盐类溶液浓度（占水重的百分数）； 为按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率（占干土重的百 分数）。
第一节 农田土壤水分状况
二、作物生长对农田水分状况要求
2．水稻地区的农田水分状况 水稻采用淹灌的方法．灌溉水层上下限的确定，对水稻生 产具有重要的实际意义。通常根据作物品种、生育阶段、自 然环境及人为条件由经验来确定。 近几年来，安徽、江苏、山东、湖南、四川、湖北、广西 等省(自治区)通过试验逐步形成了“浅水灌溉”、“间歇灌 溉”、“浅、晒、湿”灌溉、“浅、晒、深、湿”等节水型 灌溉方式。
烘干测定法
仪器设备：
土钻、铝盒（已知重量和编号）、烘箱、 剖面刀和电子天平（或分析天平）
操作步骤：
仪器准备 取土 称重 烘干 称重 计算
CPN503DR中子仪
4301/4302中子 仪（美国产）
2500S电子张力计
（法国）
管式TDR土壤水分测定仪
TDR测定仪
Diviner 2000
一、农田土壤水分存在的基本形式 3．土壤水分常数及存在形式
Φ =Φm +Φg
对于饱和土壤，必须考虑重力势； 盐碱地必须考虑溶质势。
电信号张力计 （美国）
张力计结构示意图
第一节 农田土壤水分状况 三、农田土壤水分运动
2. 土壤水分特征曲线 概念：土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的， 其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是研 究土壤水分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本特性的曲 线。
土壤水分特征曲线的测定多用压力膜法
第一节 农田土壤水分状况
不同土 壤质地 对土壤 水分特 征曲线 的影响
第一篇
灌溉工程
第一章
农田灌溉原理
水利与建筑工程学院 农业水利工程系 2006年5月
第一章 第一节 第二节 第三节
农田灌溉原理
农田土壤水分状况 作物需水量与灌溉制度 非充分灌溉原理与作物水分生产函数
第四节
灌溉用水量与灌水率
第一节 农田土壤水分状况
本章的教学目的：
要求学生掌握作物需水量的估算方法，了解农作物灌溉制度 制订的一般方法，掌握作物灌溉制度制定中有关参数（如土壤 含水量上下限、计划湿润层、有效降雨量、地下水利用量等） 的拟定方法 掌握利用农田水量平衡方程式制定农作物灌溉制度的方法； 了解我国主要农作物的灌溉制度；了解非充分灌溉原理与作物 水分生产函数的一般概念 净灌溉用水量和毛灌溉用水量概念及计算方法；单一作物一 次灌溉用水量和灌区多种作物灌溉用水量；灌水流量与灌水率； 灌水率图的绘制与修正。
作业
经测定某灌区土壤干容重为1.41g/cm3 ，田间 持水量为23%（重量比），冬小麦拔节期计 划湿润层为0.6m, 土壤水分下限为70%田间 持水量，假定土壤初始含水率为20%（重量 比），试计算初始土壤储水量；是否需要灌 溉？其灌水量为多少？分别用m3/亩,mm和 m3/ 公顷表示。
第一篇
一、农田土壤水分存在的基本形式
4. 土水势
土水势Φ土的构成： Φ土= Φp+ Φg+ Φm+ Φo 式中： 1). Φp 为压力势，是由于压力场中压力差的存在而引起的水势。对于非饱和土壤水， Φp =0。 2). Φg为重力势，是由于土壤水在重力场中受重力作用所引起的势值。其大小是由土 壤水在重力场中的位置，即相对于参考面的高差所决定的。 3). Φm为基质势，是由于土-水系统中土壤固体特性所引起的一种势能。即土壤固相部 分吸水的基质。一是由于土壤胶体颗粒具有巨大的表面能；二是土壤胶体表面所 吸附的离子的水化作用；三是土粒间空隙的毛管作用。 4). Φo 为溶质势或称渗透势，是由于土壤中含有一定可溶性盐类，溶于水中成为离子， 离子水化时，对水分子的吸引作用。 因此，对非饱和土壤，土水势Φ土= Φg+ Φm+ Φo
Wmax = H×θ
Wmin = H×θ Wmin = H×θ Wmin = H×θ
×10000=0.8m×0.3×10000m2 =2400m3/hm2
= 800mm×0.095 =76mm ×667=0.8m×0.095×667m2 =50.69m3/亩 ×10000=0.8m×0.095×10000m2 =760m3/hm2
第一节 农田土壤水分状况 三、农田土壤水分运动
1. 土水势 溶质势（osmotic potential）：系由于可溶性物质（如 盐类）溶解于土壤溶液中，降低了土壤溶液的势能所导致， 由于溶质对水分子具有吸引力，将水分移动到标准参照状态 （纯自由水）时，必须对土壤水做功，这种溶液与纯自由水 之间存在的势能差即称为溶质势。
第一节 农田土壤水分状况
学习提纲
一、农田土壤水分存在的基本形式
二、作物生长对农田土壤水分状况的要求 三、农田土壤水分运动 四、土壤—植物—大气连续体水分运移 五、农田土壤水调控
第一节 农田土壤水分状况
农田水分状况是农田灌排系统
规划、设计和管理的基础。 农田水分状况是指农田地面水、 土壤水和地下水数量的多少、 存在的形式及其在时空上的变
吸湿水：紧束于土粒表面，不能在重力和毛管力作用下移动。
薄膜水：吸附于吸湿水外部，沿土粒表面进行速度极小的移 动。
毛管水：在毛管作用下土壤中所能保持的那部分水分，亦即 在重力作用下不易排除的水分中超出吸着水的部分。 上升毛管水：地下水沿土壤毛细管上升的水分。 悬着毛管水：不受地下水补给时，上层土壤由于毛细管作用 所能保持的地面渗入的水分。 重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很容易 排出，这种水称为重力水。
灌溉工程
第一章
农田灌溉原理
第一节 农田土壤水分状况 （2） 水利与建筑工程学院 农业水利工程系 2006年5月
第一节 农田土壤水分状况
学习提纲
一、农田土壤水分存在的基本形式
二、作物生长对农田土壤水分状况的要求 三、农田土壤水分运动 四、土壤—植物—大气连续体水分运移 五、农田土壤水调控
第一节 农田土壤水分状况 三、农田土壤水分运动
(占干土重%)
Vs Va
空气air 水分water 土壤 soil
WaBiblioteka VVwWw W
Ws
(占土体%)
θ= β* r /ρ水 = Ww/Ws* Ws/V*Vw/Ww=Vw/V
2.土壤水分测定方法
1).取土烘干法； 2).负压计法； 3).r射线法； 4).中子仪法 5).时域反射仪（TDR）; 6).电测法。
形态学简单、形象，可用来定性分析研究土壤水分问题。 应用能量观点研究土壤水分运动，便于用数学模拟方法及仪 器定量反映土壤水分变化，为定量分析研究土壤水分问题提供 了条件。
第一节 农田土壤水分状况 三、农田土壤水分运动
1. 土水势 概念：在标准大气压下，可逆并且等温地将无穷小单位数量 的指定高度的纯水，移至土壤中所必须做的功。 势的概念可应用于土壤中水分运动的所有过程，如渗透、排 水以及毛管上升等。 土壤水分一直是从势高的部位流向势低的部位，并在这一移 动的过程中释放能量。这个运动一直持续到其总势在土壤中 所有部分都相等为止。
1） θ s 饱和含水率