土壤含水量及 求 农田作物需水量

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1、1土壤含水量及农田作物需水量 一、土壤含水量的计算 1土壤重量含水量（重量百分数） 指一定重量的土壤中水分重量占干土重的百分数。干土指在 105下烘干的土壤（干土风干土） ，通常要求烘干时间达 8 小时以 上，准确则要求烘至衡重。它是普遍应用的一种表示方法，也是经典 方法。一般情况下，如果文献中未做任何说明，则均表示“重量含水 量” 。如烘干法测定的结果，其含水量的重量百分数（水重%）可由 下式求得：%100)%100% 221gWgWgW （干土重（干土重）（湿土重 干土重（克）水重（克）水重例 1：测得湿土重为 95 克，烘干后重 79 克，求重量含水量。%3 .20%100797995%

2、水重2土壤容积含水量（水容积百分数） 指一定土壤水的容积占土壤容积的百分数。它可以表明土壤水充 满土壤孔隙的程度及土壤中水、气的比率。常温下如土壤的密度为 1 克/厘米3，因此土壤容积含水量或水容积百分数（水容积%）可由下式求得：容重水重水容积%/% 221 WWW土壤容重 自然状态下，单位体积内干土重，单：g/cm3。容重是土壤的一个 十分重要的基本参数，在土壤工作中用途较广，以下举例说明。 （1）判断土壤的松紧程度 容重可用来表示土壤的松紧程度，疏 蓊或有团粒结构的土壤容重小，紧实板结的土壤则容重大，如下表。容重 （g/cm3）松紧程 度孔隙度 （%）60 1.001.14松6056 1.

3、141.26适合5652 1.261.30稍紧52502 1.30紧 50（2）计算土壤重量 每公顷或每亩耕层土壤有多重，可用土壤的 平均容重来计算，同样一定面积土壤（地）上的挖土或盆裁填土量， 也要利用容重来计算。 例 1：一个直径为 40cm，高为 50cm 的盆，如果按 1.15g/cm3容重 计算，问需装多少（干）土？ 解：(40/2)2 3.14 50 1.15 = 72220 克 = 72 公斤 如一亩地面积（6.67106cm2）的耕层厚度为 20cm，容重为 1.15g/cm3，其总重量为： 6.67 106 20 1.15 = 1.5 108(g) = 150(t) = 15

4、0000kg = 30 万 斤土 （3）计算土壤各组分的数量 根据土壤容重，可以计算单位面积 土壤的水分、有机质含量、养分和盐分含量等，作为灌溉排水、养分 和盐分平衡计算和施肥的依据。 如上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为 5%，要求灌水后达到 25%，则每亩的灌水定额为： 6.67 106 20 1.15 (25% - 15%) = 30(m3) 又如上例，土壤耕层的全 N 含量为 0.1%，则土壤耕层 （020cm）含 N 素总量为: 6.67 106 20 1.15 0.1% = 150t 0.1% = 150kg 例 2：如某土壤水含量（水重%）为 20.3%，土壤容重为 1.20(克

5、/ 厘米3)，求土壤容积百分数（水容）水容% = 20.3% 1.2 = 24.4% （4）由容重计算土壤的饱和含水量 土壤总孔度 = 土壤容积饱和含水量% = 100% （土 比重容重1壤比重为：2.65）又如某土壤容重为 1.20，该土的总孔隙度为 = 55%，%10065. 220. 11 则其土壤容积饱和含水量为 55%，饱和重量含水量为 37.7%，空气所 占的容积为 55% - 24.4% = 30.6%3土壤水贮量（农田贮水深） 以水层厚度（水毫米）表示。指一定厚度土层内土壤水的总贮量相 当多少水层厚度（毫米） 。它便于与气象资料降水量、蒸发量及作 物耗水量等进行比较。土壤水贮深

6、（水毫米）可同下式求得：3)%10%mmHMMH（）（水水）（水土重重土 毫米H土为土层厚度，单位：mm。M 为 1 亩地的面积。 例 3：如某土层厚度为 100 厘米，土壤含水量（水重%）为 20%， 容重为 1.20（克厘米3） ，得：（水毫米） 1000 20% 1.20 = 240 毫米4农田（土壤）水贮量（亩方） 以水的体积（方/亩）表示：指一定深度内每亩土壤水的总贮量 （以立方米计） ，即：水方/亩这是农田灌溉时计算水量常用的方法。其 求法如下式： （水方/亩）= 666.6(米2) 深度(米) 水重% 容重例 4：设土层深度为 1 米，水重为 20%，容重为 1.2，其贮水量 （

7、水方/亩）为： （水方/亩）= 666.6 米2 1 米 20% 1.2 160 方/亩例 5：可应用土壤水贮量（水方/亩）计算灌水量。如某土壤田间持 水量为 20%（水重%） ，容重为 1.20 (克/厘米3)，今测得土壤含水量为10%，现要把每亩一米深的土层的含水量提高到田间持水量的水平， 问每亩应灌多少水（方/亩）？其求法如下： 应灌水量（方/亩）= 面积(米2) 深度(米) 容重 应灌水重%= 666.6 1 1.2 (20% - 10% ) = 80 方/亩(水毫米)与(水方/亩)可作如下换算：3mm 水 = 2 方/亩 所以，降水 1.5mm 即相当于农田贮水量为 1 方/亩。 即

8、： 农田贮水量（亩/方） = 农田贮水深32（mm）例 6：根据例 3 求例 4：农田贮水量（亩/方）= 240(mm)32= 160 (方/亩) 水（mm/亩）与水（方/公顷）可作如下换算：水(mm/亩) 水（方/亩） 水（方/公顷）即：水（mm/亩） 水（方/公顷）5相对含水量1.515 亩104指土壤含水量占田间持水量的百分数。它可以说明土壤毛管悬着 水的饱和程度，有效性和水、气的比例等。是农业生产上常用的土壤 含水量的表示方法。其求法如下：%100(%)(%)(%)田间持水量土壤含水量土壤相对含水量例 7：如某土壤田间持水量为 24%，今测得土壤含水量为 12%， 则：%50%100%

9、24%12(%)土壤相对含水量说明当时土壤含水量只占该土田间持水量的 50%，即一半，一般 认为旱作土壤比较适耕、适播的土壤含水量大约为田间持水量的 70% 左右为好。上述土壤含水量只占田间持水量的一半，这对一般作物生 长，已感土壤水分不足了。 例 8：实测资料如下，求土壤蒸发量。 土层 (cm)容重 (g/cm3)3 月 31 水重 (%)4 月 20 水重 (%)蒸发量 水重 (%)蒸发量 容积 (%)蒸发量 水 (mm)日蒸发 量 (mm) 051.587.74.13.65.72.80.14 5101.489.96.93.04.42.20.11 10201.4410.98.62.33.3

10、3.30.16 20401.4413.311.32.02.95.80.27 40601.4415.112.62.53.67.20.34 60801.4421.518.82.73.97.80.37 8010 01.4431.631.40.20.30.60.03010cm 日蒸发量：（0.14 + 0.11）10 = 0.25 10 = 0.025mm 080cm 日蒸发量：dmm/28. 0804 . 78 . 64 . 56 . 155. 07 . 0 20202010552037. 02034. 02027. 01016. 0511. 0514. 0问：根据以上数据还可以得到什么结论？ 例

11、9：测得田持为 32.5%（容积%） ，2 米土层平均重量含水量为 16%；平均容量为 1.5，求 100mm 降水（或灌溉水）可湿润多深土层？5解：mmmmmmmmmmmH11000%10100 %5 .22%5 .32100 )5 . 1%16(%5 .32100 %容积水 土二、土壤水的有效性 土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。 不能被植物吸收利用的水称为无效水；能被植物吸收利用的水称为有 效水。其中因其吸收难易程度不同又可分为速效水（或易效水）和迟 效水（或难效水） 。 通常把土壤萎蔫系数看作土壤有效水的下限。低于萎蔫系数的水 分，作物无法吸收利用，所以属于无效水

12、。所谓萎蔫系数是指植物发 生永久萎蔫时的土壤含水量。这时的土水势（或土壤水吸力）约相当 于根的吸水力（平均为 15 巴）或根水势(平均为-15 巴)。 一般把田间持水量视为土壤有效水的上限。所以田间持水量与萎 蔫系数之间的差值即土壤有效水最大含量。 土壤有效水最大含量（%）= 田间持水量(%) - 萎蔫系数(%) 土壤有效水最大含量，因不同土壤和不同作物等而异（表 5-7） 。表 5-7 土壤质地与有效水最大含量的关系 土壤质地砂 土砂壤土轻壤土中壤土重壤土粘 土 田间持水量(%)121822242628 萎蔫系数(%)35661318 有效水最大含 量(%)91316151310随土壤质地由

13、砂变粘，田间持水量和萎蔫系数也随之增高，但增 高的比例不同。粘土的田间持水量虽高，但萎蔫系数也高。所以其有 效水最大含量并不一定比壤土高。因而在相同条件下，壤土的抗旱能 力反比粘土为强。 一般情况下，土壤含水量往往低于田间持水量。所以有效水含量 就不是最大值，而只是当时土壤含水量与该土萎蔫系数之差。即： 土壤有效水含量(%) = 土壤含水量(%) - 萎蔫系数(%) 作物需水量的有关概念： （1）作物（田间）需水量 ET在一定条件下，作物在生育期 内良好生长发育，达该品种最高产量时单位面积所需水量（方/亩、 mm） 。即理想条件下的耗水量。 （2）作物（田间）耗水量 ET在具体农田条件下，作物

14、生育6期内，达某一产量时，单位面积上实际消耗水量（方/亩、mm） 。 注： 旱地田间需（耗）水量不包括深层渗漏，水田作物则包括； 需水量是理想条件下的耗水量。 （3）日耗水量作物每日实际耗水量（相应有日需水量） （4）作物需水系数作物每生产 1 公斤籽粒（籽棉）的耗水量 (mm/kg) （5）作物需水模系数作物生育期内，各生育期耗水量占总耗 水量的%，也叫阶段耗水百分数 （6） （作物）水分有效利用率 WUE作物每消耗单位水量 （mm）所能生产的产量(kg/mm) （7）蒸腾系数作物每制造 1 克干物质所蒸腾水的克数 （1251000g/g） （8）蒸腾强度单位叶面积上，单位时间内的蒸腾耗水量

15、 （g/m2/hr，白天 20250g 夜 120g） （9）蒸腾效率作物每蒸腾 1kg 水所能生产干物质的克数 （18 克） （10）影响耗水量的因素：作物种类、作物品种、作物产量、气 象因素、灌水技术、农业技术、种植制度、施肥水平、管理水平等。土壤水有效性的实质：土壤植物大气连续体系（SPAC） 1927 年迈耶(Veihmeyer)指出，土壤水在田持萎蔫点之间对作物 是同等有效的，进一步研究提出了土壤水三种有效性大小。 （如图） 现在研究表明，不同土壤的上、下限并不是常数（田持也不是常 数） ，于是人们采用能量观点来研究土壤水，用水势代替含水量，通 过测定土壤水势、植物水势（根、叶） 、大气水势把植物从土中吸水 直至蒸发可视为这样一个过程：水从一个容量有限，水势有变化的源 头（即土壤）流向一个容量几乎无限的壑（即大气）中，当植物吸水 速率等于蒸腾速率，则水流继续进行着，当土壤供水不足，小于蒸腾， 则植物本身失水，直至萎蔫。因此，现在研究土壤水分有效性是从 “土植大气”视为一个系统即“SPAC” （1966, J.R. Philip） 。 在这个系统中，水从水势高的地方（土）流向水势低的地方（大 气） ，土壤饱和时，土水势