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1、烟草水分关系,龙怀玉 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,讲义提纲 水分对于烟草的重要性 土壤水分的基础知识 烟草水分生理简介 烟田水分管理 我国烤烟需水量的空间分布特征 目前我国烟草水分关系研究应该注意的几个问题,有收无收在于水， 收多收少在于肥！,水分对于烟草的重要性,毛主席亲自主持制定的农业八字宪法：土、肥、水、种、保、管、工、密,水分过少,水分适当,灌溉是调控烟草的产量与品质的重要手段； 烟草比一般农作物对水分更加敏感；水分不足会绝产，水分过多也会片烟无收,水分过多,水分对于烟草的重要性,水分对于烟草的重要性,中国烟草栽培学，陈瑞泰主编。,烟草栽培生理，韩锦峰主编,淹水显著地降低了
2、生物产量、烟碱、还原糖含量,水肥是调控烟草产量和质量的手段,光、热、水、养、气（空气）是作物必需的基本生活要素。 气象范畴中的光、热、气，现在还无法大范围调控，只能监测它们、适应它们。 水、肥，则可以通过灌排、施肥等手段进行调控。 代农业种植生产过程，主要就是对水肥土的调控，获得适宜产量和品质的过程。,水分对于烟草的重要性,水分是烟草生产过程消耗对多的资源,在目前生产水平下，我国烤烟大田耗水量大约为30万50万公斤/亩（300500方/亩）。按目前1.5元/方的水价，相当于450750元/亩,水分对于烟草的重要性,土壤水分的基础知识,一、土壤水的基本含义 二、土壤水的类型及其有效性 三、土壤水
3、分含量的表示方法 四、土壤水贮量 五、土水势 六、土壤水运动 七、土壤水常数 八、土壤水分特征曲线 九、土壤-植物-大气水分连续体,一、土壤水的基本含义 是指在一个大气压下，在105条件下能从土壤中分离出来的水分。与次生矿物结合的水不属于土壤水分的范围。 土壤水分是烟草水分的直接来源，不管是灌溉水、还是降雨都必须转化成土壤水之后才能被烟草吸收、利用！ 土壤水的主要来源有降雨、灌溉、地下水、以及侧渗,土壤水分的基础知识,土壤含水量的测定方法 -重量法（gravimetric method） 经典烘干法 快速烘干法 -中子法（neutron scattering） -TDR法 时域反射仪 （tim
4、e-domain reflectometry）,TDR,中子仪,一、土壤水的基本含义,二、土壤水的类型及其有效性,根据土壤水分所受的作用力，可以把土壤水分分为如下几个类型： 1、吸湿水,干燥土粒通过分子引力和静电引力的作用，从空气中吸持汽态水，使之在土粒表面形成一或数分子层厚的水膜，称为吸湿水。 没有溶解溶质的能力，不能呈液态自由移动，只有加热到105以上时，才呈气态扩散。 不能被植物吸收利用。,土壤水分的基础知识,2、膜状水： 当土壤含水量达到最大吸湿量时，土粒对周围水分子还有剩余引力，可以在吸湿水外层又吸附一层新的液态水膜。这层新的水膜就称为膜状水。,基本性质与液态水相似，但粘滞性较大，无
5、溶解性。可以沿土粒从水膜厚处想薄处移动。 当根接触膜状水时，膜状水可以被吸收。但膜状水对植物而言是供不应求的。但膜状水尚未完全被利用之前，植物就会出现凋萎状态。,二、土壤水的类型及其有效性,土壤水分的基础知识,3、毛管水,当土壤含水量超过最大分子持水量时，水分子不再受土粒表面引力的作用，而是靠毛管引力而保持在土壤的毛管孔隙中，这部分的水就称为毛管水。 毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质，移动速度快，可以满足作物的需要，是作物可以利用的土壤水分的主要形态。,二、土壤水的类型及其有效性,土壤水分的基础知识,地下水随毛管孔隙上升而被毛管力保持在土壤中的水份，称为毛管上升水。当地下水位适当时，毛管上升
6、水是作物所需水份的重要来源。 毛管上升水的高度与孔隙的半径成反比。但当孔隙过细时，管壁对水份运动的阻力增加，因而上升高度反而变小。,降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而保留在土壤上层的水分，称为毛管悬着水。,3、毛管水,二、土壤水的类型及其有效性,土壤水分的基础知识,4、重力水,当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不能为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向下渗漏，这部分水就称为重力水。 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快，不能被保持，所以对旱作而言是无效的。,二、土壤水的类型及其有效性,土壤水分的基础知识,1、质量含水量。指土壤中水分的质量与干土质量的比值，一般用m 表示。 m = 土壤水
7、质量/干土质量*100 2、容积含水量。指土壤总容积中水所占的容积分数,一般用v表示 v =（土壤水容积/土壤总容积）*100 v = m.；=土壤容重 3、相对含水量。土壤含水量占田间持水量的百分数 =土壤含水量/田间持水量。 可以说明土壤水的含量、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。,三、土壤水分含量的表示方法,土壤水分的基础知识,四、土壤水贮量,指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。,1、水深（Dw）：指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所含水量相当于同面积水层的厚度。单位可以用cm或mm Dw= v.h 2、绝对水体积（容量）：指一定面积一定厚度土壤所含水量的
8、体积，量纲为L3。如每亩多少方、每公顷多少方,土壤水分的基础知识,与自然界其它物体一样，土壤水具有不同数量和形式的能量。 所谓土水势，就是指土壤水的势能与纯自由水的能量之差。 土水势是除温度以外的所有的能够影响土壤水化学势的各种因素之和。因此，土水势由各种分势组成： = m+ p+ s+ g.,五、土水势,土壤水分的基础知识,1、基质势（基模势，m）,由于土壤的基质吸力对水份的吸持而引起的水份势值的降低，成为基质势。 一般以纯自由水的水势为零作为参比标准，所以基质势是负值。 含水量越高，基质势的绝对值越低。 当土壤水分处于饱和状态时，基质势趋于零。 因此，基质势对非饱和土壤的水势运动和保持有极
9、其重要的作用。,五、土水势,土壤水分的基础知识,2、压力势（p）,在饱和状态下，土壤水份所承受的压力与参照水面的差值，称为压力势。 不饱和土壤水的压力势等于零。只有在饱和土壤中，土壤水已经形成连续体的情况下，土壤水才存在压力势。是饱和土壤水分运动的主要推动力 压力势大于参比标准，所以压力势恒为正值。 同一土壤剖面中，深度越大，压力势越越大。,五、土水势,土壤水分的基础知识,3、溶质势（s）,由于土壤溶质对土壤水的作用而引起的水分势值的降低，称为溶质势。 其数值与渗透压相等，符号相反，为负值。 一般情况下，溶质势对土壤水本身的运动并没有太大作用，但对根系吸水有影响。,五、土水势,土壤水分的基础知
10、识,4、重力势（g）,土壤水由于其所处的位置不同，因重力影响而产生的势能也不同，有此而产生的水势称为重力势。 重力势可正可负，它是与参照面相对而言的。参照面以上的土壤水重力势为正值，参照面以下的为负值。 通常选择剖面内部或底面边界。,五、土水势,土壤水分的基础知识,五、土水势,指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态。土壤水吸力不是指土壤对水的吸力。 基质势和溶质势一般为负值，在使用中不太方便。所以将二者之和的绝对值定义为吸力（S）。 土壤水总是从吸力低处向吸力高处流动。,5、土壤水吸力,土壤水分的基础知识,五、土水势,单位容积土壤水的势能值用压力表示，标准单位帕(Pa)，或千帕(KPa)，兆
11、帕(MPa)，习惯上也用巴(bar)、大气压(atm)和厘米水柱表示。,1Pa=0.0102厘米水柱 1atm=1033厘米水柱=1.0133bar 1bar=0.9896atm=1020厘米水柱,6、土水势(土壤吸力)的定量表示,土壤水分的基础知识,张力计法（tensiometers) 一般只能测定0-85kPa范围内的土壤基模势。 压力膜法（pressure membrane apparatus） 它的测量范围在0-1.5MPa之间。可以测定土壤的吸水（湿润）曲线和脱水（释水）曲线。 土壤水分张力仪(Equilibrium Tensiometer) 它的测量范围在0-1.5MPa之间。可以
12、原位测定。,图7-7 张力计结构示意图,五、土水势,7、土水势的测定,六、土壤水运动,土壤处于永恒的运动中，运动的动力是水势梯度,1.饱和水运动：土壤被水所饱和时产生的水分运动。推动力主要是重力势和压力势。运动速度快、存在时间短。 2.非饱和水运动：土壤水在非饱情况下的水分运动。推动力主要是基质势。运动速度慢、存在时间长，是主要运动形式。,土壤水分的基础知识,2、凋萎系数，又称有效水分的下限,当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。 此时土壤水是全部的吸湿水和部分膜状水。 凋萎系数 = 吸湿系数*（1.341.5）,1、吸湿系数，又称最大吸湿水量,是在相对湿度接近饱和空气时，土壤吸收水汽分子的最大量
13、。,七、水分常数,土壤水分常数是一些与植物生长、土壤的保水能力以及水分的移动特征有关的特定数值。,土壤水分的基础知识,3、田间持水量，又称适宜水分上限,当土壤被充分饱和后，多余的重力水已经渗漏，渗透水流已降至很低甚至停止时土壤的含水量。 此时包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水。,4、土壤饱和含水量，又称全容水量,土壤完全为水所饱和时的含水量，此时土壤水包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。 水分基本充满了土壤孔隙,七、水分常数,土壤水分的基础知识,5、有效水含量,土壤水的有效性是指土壤水被植物吸收利用的状况。不能被植物吸收的称无效水。能被植物吸收的称有效水。 凋萎系数为有效水的下限，田间含水量为
14、土壤有效水的上限。 最大有效含水量 = 田间含水量-凋萎系数 有效水分含量 = 自然含水量-凋萎系数,七、水分常数,土壤水分的基础知识,七、水分常数,不同类型土壤的水分常数不同。 华北平原不同土壤质地的几种水分常数（重量，%）,土壤水分的基础知识,八、土壤水分特征曲线,土壤水的基质势(或土壤水吸力)是随土壤含水量的变化而变化的。它们之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线。,含水量相同时，不同质地土壤水吸力大小顺序为：粘土壤土砂土 土壤水吸力相同，不同质地土壤含水量大小顺序为：粘土壤土砂土,土壤水分的基础知识,其二，不同质地土壤达到萎蔫系数和田间持水量时的土壤水吸力相似。达到萎蔫系数时，土壤水吸力为
15、15atm或15bar，pF为4.2；达到田间持水量时，土壤水吸力为0.3atm或0.3bar；pF为2.8。,其一，不同质地土壤含水量相同时，其吸水力相差很大。对植物的有效性不同。,八、土壤水分特征曲线，重要意义,土壤水分的基础知识,大气水分以降水形式到达地面，经分配后进入土壤，大量的水分通过植物根系吸水经植物体运输到叶片，再由叶片中的液态水变为汽态水而输送,九、土壤-植物-大气水分连续体,到空气中。这种贯通土壤植物大气连续的水流，被称为土壤植物大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continuum)。,土壤水分的基础知识,九、土壤-植物-大气水分连续体,SPAC系统中水
16、流的动力是蒸腾作用，从土壤-根-茎-叶-大气，水势逐渐降低。,土壤水分的基础知识,烟草水分生理简介,植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢(water metabolism)。 一、 水在烟草生命活动中的作用 二、 烟草对水分的吸收 三、 烟草的蒸腾作用,1、烟草的含水量 烟株含水量在80%以上 不同器官、组织不同 根尖、幼苗、嫩芽、旺长期叶片8890 烟茎、成熟期叶片8085 种子在贮藏期含水量为78，萌动时含水量达到6070 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。 不同环境下有差异；荫蔽、潮湿向阳、干燥环境,烟草的水分生理,一、水在烟草生命活动中的作用,2、烟株体内水分存在的状态,自由水：未与细胞组分相结合可以自由流动的水分，正常情况下60%以上。,自由水参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。 束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。,束缚水：与细胞组分紧密结合而不能自由流动的水分；,烟草的水分生理,一、
