土壤肥料学土壤水PPT课件

1、五 土壤结构的管理增施有机肥种植绿肥，合理轮作科学的土壤管理：合理耕作、进行水分管理及施用石灰和石膏等。使用土壤结构改良剂盐碱地电流改良第1页/共34页第三节 土壤物理机械性和耕性 P741 土壤耕性：土壤在耕作时及耕作后所表现的性状。u土壤耕性好坏标准：耕作难易耕作质量宜耕期长短第2页/共34页2 影响耕性的因素1）粘结性：土壤颗粒间的粘结作用，是使土壤具有抵抗外力破碎的性能。 影响粘结性的因素：质地、腐殖质含量、水分含量2）粘着性：土壤粘附在其他物体上的性能。 粘结性和粘着性是产生耕作阻力的主要因素。第3页/共34页3）可塑性：土壤在一定含水量范围内，在外力作用下可改变成各种形状，并在干燥

2、后能保持这种形状的性能。 影响因素：水分含量、质地、腐殖质3 宜耕期：主要受适合耕作的土壤含水量的影响，另外还受土壤质地和结构影响。第4页/共34页第四章 土壤水v土壤水是土壤最重要的组成部分，表现在：1.土壤形成过程：土壤中物质的迁移；水解、水化、溶解。2.物质转化过程：有机质的分解与合成；物理、化学、生物学过程。3.植物吸水的主要来源土壤水并非纯水，而是稀薄的溶液。指107 C下能从土壤中驱逐出来的水。第5页/共34页一 土壤水的类型及有效性1. 类型： 进入土壤中的水分由于受到土粒分子引力和土粒间毛管引力等作用保持在土壤中。根据土壤水所受力的大小、性质以及相应地被作物利用的关系对土壤水进

3、行分类。1) 吸湿水：由于固体土粒表面的分子引力和静电引力对空气中的水汽分子的吸附作用而被保持的水分。吸湿系数：土壤吸附气态水分子的最大量。也叫最大吸湿量。第6页/共34页2) 膜状水：当对只含有吸湿水的风干土用液态水进行浸润时，吸湿水层外可吸附液态水分子形成水膜，这层水膜就叫膜状水。吸力范围为：316.25atm，移动缓慢。根毛吸力为15atm。萎蔫系数：当土壤水吸力大于15atm时，作物吸收不到水而萎蔫，这时的土壤含水量称为萎蔫系数。(吸湿水+部分膜状水)膜状水达到最大值时为最大分子持水量。第7页/共34页3) 毛管水：受毛管引力作用保持在土壤毛管孔隙中的水分。 吸力范围为：0.086.2

4、5atm。既能被根毛吸收，也能被土壤保持。a. 毛管上升水：地下水随毛管上升而被保持在土壤中的水分。 毛管持水量：土壤毛管上升水的最大量。第8页/共34页b. 毛管悬着水：降雨或灌水之后，由于毛管力的作用而保持在上层土壤中的水分。 田间持水量：当毛管悬着水达到最大值时，土壤所有的毛管孔隙都充满水分，这时的土壤含水量称为田间持水量。 毛管联系破裂含水量：当田间持水量降低到一定限度，毛管悬着水的连续状态刚好被打破时的土壤含水量。第9页/共34页4) 重力水：土壤含水量超过田间持水量，多余水受重力支配沿大孔隙(通气孔)向下渗透，这部分水叫重力水。 土壤饱和含水量：当重力水达到饱和，即土壤的大孔隙全部

5、被水分占据时的含水量。2. 土壤水的有效性 P97无效水有效水(速效水、迟效水)第10页/共34页107C烘干土吸湿系数萎蔫系数最大分子持水量毛管联系破裂含水量吸湿水膜 状 水田间持水量饱和持水量毛管悬着水重力水无 效 水迟 效 水速 效 水第11页/共34页二. 土壤含水量的表示方法1.质量含水量(率) Qm2.容积含水量=质量含水量容重 Qv= Qm b3.相对含水量=土壤含水量/田间持水量4.贮水量深度：一定厚度土层内的土壤含水量折算成贮水深度，以mm表示。Dw=h.Qv (h为土层厚度)第12页/共34页5. 贮水量容积(V)：指一定面积一定厚度土层内水的容积。若以方/亩计， V方/亩

6、 =667m2 h 10-3 Qv=0.667 Dw；若以方/公顷计， V方/公顷= 10 Dw。例如：1m土层厚度，贮水量深度为200mm，求贮水量容积？ V方/公顷= 10 Dw=10200=2000方第13页/共34页三. 土壤水分含量的测定1. 烘干法：经典烘干法；快速烘干法：红外线烘干法、微波炉烘干法、酒精燃烧法。2. 中子法：中子仪（中子与水分子中的氢碰状使其能量减少）3. TDR法（时域反射仪）第14页/共34页第二节 土壤水的能态一 土水势及其分势土壤容量学观点土壤能量学观点1907年提出了能量学观点，我国1979年才起步。物质在承受各种力的作用后其自由能会发生变化。物质的运动

7、总是从自由能高处向低处移动。第15页/共34页1. 概念：土壤水在各种力的作用下自由能的变化值，即土水势。变化：与同等条件下纯自由水的自由能的差值。用希腊字母(psi)表示。2. 土水势的分势1) 基质势(m )：由于土壤颗粒(基质)的吸附力和毛管力所引起的水势变化。 土壤水不饱和状态下，水分受到吸附力和毛管力的作用，自由能水平降低，基质势为负值。 m0 土壤含水量越低，基质势越低。 当土壤水分饱和，基质势等于零。第16页/共34页2) 压力势(p)：土壤水在饱和状态下成连续体，水分受到土壤水体的静水压力，静水压力所产生的水势与大气压之差即为压力势。在不饱和水体中由于不存在静水压力，故压力势为

8、零。一般土壤水处于不饱和状态，故压力势不计。连续水体表面仅承受大气压，压力势也为零。 p= wghv(h为水面以下深度)第17页/共34页3) 溶质势(渗透势) s：由土壤水中的溶质所引起的水势变化。4) 重力势(g)：由水的重力作用所引起的水势变化。所有土壤水都受重力作用。重力势的大小取决于研究点和参比点之间的垂直距离，当研究点在参比点以上时，重力势为正，反之为负。一般以地下水面或地面为参照面。第18页/共34页5) 总水势(土水势) tu t = m+ p + s + g当水分饱和时：t = p + g当水分不饱和时：t = m + g第19页/共34页二 土壤水吸力(S)：指土壤水承受一

9、定吸力时所处的能态与土水势的区别：土壤水吸力只包括基质势和溶质势。通常不考虑溶质势。概念上不是指土壤对水的吸力，但可以用土壤对水的吸力来表示。与m符号相反。土壤水从土水势高处流向低处，但从水吸力低出流向高处。第20页/共34页三 土壤水能态的定量表示方法 标准单位为Pa，也可以用KPa及MPa表示 1MPa =1atm (大气压)=1bar(巴)第21页/共34页四 土水势的测定：张力记法五 土壤水分特征曲线：土壤水的能量指标与容量指标的相关曲线，表示土壤在某一含水量时土壤水所受的吸力，或土壤水处于某一吸力状态时的土壤含水量。P96第22页/共34页第三节 土壤水的运动 液态水的运动： 饱和水

10、流：重力水为主 不饱和水流：毛管水及膜状水 气态水的运动第23页/共34页一 饱和水流q达西(Darcy)定律：通过单位断面的水量与土水势梯度成正比。(水势梯度=水势差/距离)q = -Ks H/L公式含义：q为水通量，表示单位时间通过单位断面的水容积，单位为cm3/s； Ks为饱和导水率； H为水势差(p + g)；L为水流程长度。饱和水流的方向：垂直向上(河南上浸土、京郊泻汤土)、垂直向下、水平方向(土壤遇到不透水层向河湖两侧、排水沟两侧、渠道两侧)第24页/共34页二 非饱和水流 （t = m + g）公式：q = -K(m )d/dx说明： m值随不饱和水含量而发生变化 ，其导水率也发

11、生变化；若为水平流，不考虑g ，若为垂直流，则要考虑g。第25页/共34页三 入渗、土壤水的再分布及土面蒸发1. 入渗：水进入土壤的过程入渗的决定因素：供水速度、土壤的入渗能力。当供水速度小于入渗能力时(滴灌、喷灌、小降雨)，由供水速度决定，否则由入渗能力决定。入渗能力大小：最初入渗速度、最后入渗速度(又称透水率或渗透系数)、入渗开始一个小时的入渗速度第26页/共34页入渗后的剖面分布图 P101：饱和层、延伸层、湿润层、湿润峰(入渗水与干土交界的平面) 2. 土壤水的再分布：为不饱和流，受土壤水吸力梯度和重力的影响；12年或更长的时间。第27页/共34页四 水汽运动1. 水汽扩散：符合一般气

12、体的扩散定律 公式：q = -Dv.Pv/X 说明：Dv为水汽扩散系数；Pv/X为水汽压梯度，即单位距离内的水汽压差。以温度梯度为主，还包括土水势梯度（土壤水吸力梯度，湿度梯度） 。 当土壤含水量相同时，水汽从温度高处向温度低处扩散；当土壤温度相同时，土壤水汽由湿土向干土扩散。第28页/共34页2. 水汽凝结：水汽遇冷时凝结成水夜潮：地下水较浅时，白天表土被晒干，夜间降温又快。水汽向表土移动遇冷凝结。冻后聚墒：冬季表土冻结，汽压降低（相当于湿度降低），水汽向表层移动。u土面蒸发 P102：土壤水不断以水汽的形式由表土向大气扩散而逸失的现象。由大气蒸发能力(辐射、气温、湿度、风速)和土壤含水率(

13、土壤的供水能力)决定。第29页/共34页五 田间土壤水分平衡：即一定容积土体内水的收入和支出 P103 W=W收 W支=P + I + U R D E T InP为降水量，I为灌水量，U为上行水量；R为径流水量(如在平地，且水不多时则为零)；D为下渗水量；E为蒸发水量；T为叶面蒸腾水量；In为冠层截留量(难统计，可以忽略不记)。 W=W收 W支=P + I + U D ET降雨量可以用雨量筒测定第30页/共34页作业v某土壤含水量为20%，萎蔫系数为5%，容重为1.2，田间持水量为30%。1.问：棉花在开花结铃期每天需水5.1mm，问此土壤30cm土层能抗旱多少天？2.某天降雨量为6mm，能使多厚土层达到田间持水量？3.30cm土层要达到田间持水量，问需要灌水多少方？Qv= Qm b；Dw=h.Qv；V方/亩 =2/3 Dw；V方/公顷= 10 Dw第31页/共34页Qv= Qm b；Dw=h.Qv；V方/亩 =2/3 Dw；V方/公顷= 10 Dw1 可用于抗旱的有效水 Qm=20%-5%=15%Qv= Qm bQv=15%1.2=18%Dw=h.Qv Dw=18% 300=54mm抗旱天数=54/5.1=11天2 达到田间持水量的需水容积含水量 Qv= QmbQv=(3