土壤含水量及求农田作物需水量

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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105C 下烘干的土壤（干土工风干土），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： 例1：测得湿土重为95 克，烘干后重79克，求重量含水量。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

2、 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：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。容重( g/cm3)松紧程 度孔隙度（%） 601.001.14松60561.141.26适合56521.261.30稍紧5250 1.30紧 50（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。（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

3、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（6.67?106cm2）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） = 150000kg = 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

4、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/ 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 =容重? 100%

5、 （土壤I比重丿比重为：2.65）又如某土壤容重为1.20，该土的总孔隙度为120L1OO% = 55%，（2.65 丿 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 ）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（水 ）可同下式求得：H为土层厚度，单位：mm。M为1亩地的面积。土例 3：如某土层厚度为100 厘米，土壤含水量（水 %）为20%，容重重为 1.20（克厘米 3），得：（水

6、）=1000 ? 20% ? 1.20 = 240 毫米毫米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 / 这是农田灌溉时计算水量常用的方法。其求法如方/亩（水 / ） = 666.6（米 2） ? 深度（米） ? 水 % ? 容重 例 4：设土层深度为 1 米，水 为 20%，容重为 1.2，其贮水量（水 ）为： 重方/亩（水 / ） = 666.6 米 2 ? 1 米 ? 20% ? 1.2 ? 160 方/亩例 5：可应用土壤水贮量（水 / ）计算灌水量。如某土壤田间持水 量为 20%（水 %），容重为 1.20 （克/

7、厘米 3），今测得土壤含水量为 10%， 重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/亩重冰毫米）与（水/亩）可作如下换算：3mm水=2 方/亩 所以，降水帘5mm即相当于农田贮水量为1方/亩。即：农田贮水量（亩/方）=2 ?农田贮水深（mm）3例6：根据例3求例4：农田贮水量（亩/方）=2 ? 240（mm）3= 160 （方/亩）水（mm/亩）与水（方/公顷）可作如下换算：水（mm/亩）水（方/亩）

8、亠 水（方/公顷）即：水（mm/亩）= 水（方公顷）5 相对含水量指土壤含水量占田?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：例 7：如某土壤田间持水量为24%，今测得土壤含水量为12%，则： 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。土层容重3月314月20蒸发量蒸发量蒸发量日蒸发(cm)(g/cm

9、3)水重水重水重容积水量(%)(%)(%)(%)(mm)(mm)051.587.74.13.65.72.80.145101.489.96.93.04.42.20.1110201.4410.98.62.33.33.30.1620401.4413.311.32.02.95.80.2740601.4415.112.62.53.67.20.3460801.4421.518.82.73.97.80.37801001.4431.631.40.20.30.60.03010cm日蒸发量：（0.14 + 0.11） ?10 = 0.25 ?10 = 0.025mm 080cm 日蒸发量：问：根据以上数据还可以得

10、到什么结论例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）可湿润多深土层角星.水 mm100mm100mm100mm “H 丄=1000mm = 1m土 容积32.5% （16% x 1.5）32.5% 22.5%10%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

11、。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随土壤质地由砂变粘，田间持水量和萎蔫系数也随之增高，但增

12、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。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（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，作物生育期内，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）

13、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。（4）作物需水系数一一作物每生产1公斤籽粒（籽棉）的耗水量（mm/kg）（5）作物需水模系数一一作物生育期内，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）蒸腾强度一一单位叶面积上，单位时间内的蒸腾耗水量 （g/m2/hr，白天 20250g 夜 120g）（9）蒸腾效率一一作物每蒸腾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

14、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：土壤一植物一大气连续体系（SPAC）1927年迈耶（Veihmeyer）指出，土壤水在田持一萎蔫点之间对作物 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，土水势为0，随着含水量的减少，土水势以基模势为主， 至田持时，？ = -0.1-0.3巴，萎蔫点？ = - 15巴，根水势-10-30巴， mm根一叶水势差约为 -10巴，水气水势为 -1000巴。三、土壤水平衡土壤水平