土壤学与农作学课件

土壤学与农作学一、本门课程的目的、任务二、内容土壤：土壤的形成与组成、土壤的基本性状、低产土壤改良农作：农作物与水、主要农作物的合理用水三、重点、难点

1.水与土壤肥力的关系及通过水利措施改良与培肥土壤的基本理论和技术；

2.水与作物生长发育和产量的关系，以及几种主要农作物合理灌溉排水的基本理论和技术措施绪论第一章土壤的形成与组成第一节土壤及土壤形成

基本概念土壤的形成及分布规律

土壤肥力的概念：土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。四大肥力因子：水、肥、气，热土壤肥力分类：★自然肥力是由自然因素形成的土壤具有的肥力。★人工肥力是由耕作、施肥、灌溉、改土等人为因素形成的土壤所具有的肥力。★经济肥力在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力，★潜在肥力指受环境条件和科技水平限制但在一定生产条件下可转化为有效肥力的那部分肥力。1.土壤是农林业最基本的生产资料

在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约80％以上的热量，75％以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源自土壤。

土壤的重要性

民以食为天，食以土本！

土壤植物性生产动物性生产土壤的可持续利用是持续农业的基础

我国要跨进可持续发展的“大门”还需要：30-50年？粮食供应压力加大！短期内不可逆转的趋势：1、耕地减少不可逆转；2、人口增长不可逆转；3、消费水平的提高不可逆转；可持续发展的条件：人口的零或负增长（中国每年净增人口>1000万）资源破坏的零或负增长（中国每年减少土地>300万亩）生态环境恶化的零或负增长（中国荒漠化速度2620km2/年）土壤的重要性2.土壤在植物生长中的特殊作用***2、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用4、生物的支撑作用5、稳定和缓冲环境变化的作用1、营养库的作用土壤是地球陆地生态系统的基础1、形成过程：地质大循环生物小循环裸露岩石成熟土壤原始土壤成土母质耕作土壤风化作用经微生物、低等植物改造经草本植物、木本植物改造耕作培育土壤肥沃土壤退化合理耕作经营不合理耕作经营用养结合二、土壤的形成及分布规律

生物对母质的改造作用：表现在两方面，一是有机质的积累过程；二是养分元素的富积过程。CO2养分、水分植物叶根有机质合成腐殖质微生物分解氮素养分团粒结构释放团聚养分元素的富集过程：岩石风化成土母质营养物质植物有机物质形成肥力土壤表层淀积层其它元素释放淋失形成释放吸收合成分解富集第一章土壤的形成与组成第二节土壤的组成

土壤矿物质土壤有机质土壤空气与土壤溶液土壤的基本组成

土壤固体土壤（约占土壤总容积的50%）粒间孔隙（约占土壤总容积的50%）矿物质—来自岩石的风化，包括原生矿物和次生矿物，约占固体重量的95%以上。有机质—动物残体及其转化产物，约占固体重量的5%以下。土壤空气—一部分由地上大气层进入，主要为O2

、N2

等，另一部分由土壤内部产生，主要为CO2、水汽等。土壤水分—主要由地上进入土中，其中含有溶质，包括离子、分子、胶体颗粒等，实际上是浓度不同的溶液（土壤溶液）。原生矿物：起源于岩浆岩，存在于岩浆岩中的矿物。次生矿物：原生矿物经过风化作用，其组成和性质发生改变而形成的新矿物。一、土壤矿物质1、土壤矿物质的种类与组成原生矿物砂土类、粘土类和壤土类的主要肥力特征（1）砂土类：a粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部排水通畅，不易积聚还原性有害物质，有机质分解快，易释放有效养分；b矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料；保肥性差，施肥后因灌水降雨而易淋失；c含水量低，热容量较小，易增温也易降温；d松散易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板结、闭气。（2）粘土类：a粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，通气透水性差，内部排水慢，易受渍害和积累还原性有毒物质，有机质分解慢，不易释放有效养分；b粘土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量较多，保肥力强；c含水量多、热容量较大，升温慢降温也慢；d粘土干时紧实坚硬，温时泥烂，耕作费力，宜耕期短。(3)壤土类：这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优点，消除了砂土类和粘土类的缺点，是农业生产上质地比较理想的土壤。土壤质地的改良措施（1）增施有机肥料；（2）掺砂掺粘、客土调剂；（3）翻淤压砂、翻砂压淤；（4）引洪放淤、引洪漫沙；（5）根据不同质地采用不同的耕作管理措施。2）土壤有机质的腐殖化过程

腐殖化过程：各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。有机质的分解与合成示意图3、土壤有机质的转化条件

1）植物有机质的C/N比25:12）土壤环境条件

在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用可进行较快而彻底，有机物质---->CO2和H2O，而N、P、S等则以矿质盐类释放出来。在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解作用进行得既慢又不彻底，同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。在极端嫌气的情况下，还产生CH4、H2等还原物质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。4、土壤有机质的作用

1)是植物和微生物营养物质的主要来源

2)改良土壤的物理化学性质

3)腐殖质在植物营养中有明显的间接作用5、土壤有机质的调节

1)增施有机肥料、种植绿肥

2)保留树木凋落物

3)调节土壤水、气、热等状况第二章土壤的基本性状第一节土壤孔隙性与结构性第二节土壤胶体与离子交换作用第三节土壤的酸碱反应第四节土壤的通气性与氧化还原状况第五节土壤的热状况第六节土壤养分状况一、土壤孔隙性——指土壤孔隙的状况土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方面衡量：①孔隙的量，以孔隙度表示②孔隙的质，即大小孔隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。第一节土壤孔隙性与结构性

二、土壤容重单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位为g/cm3、t/cm3，土壤之间差别较大，受五个因素影响：①是土壤的矿物组成和含量有关;②是与土壤有机质含量有关;③与土壤质地有关;④与土壤结构有关;⑤与土壤松紧度有关。所以容重必须测定获得，容重值砂质土1.2~1.8，粉质土1.0~1.5，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的基本数据。（一）计算孔隙度，孔隙体积占整个土壤体积的百分数（二）判断土壤熟化程度1.1～1.3较疏松，1.5以上紧实，（三）利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。例1已知土壤容重为1.15g/cm3，求亩（666.7m2）耕层0-20cm土壤土重。解：666.7×0.2×1.15=153t=153000kg因此过去常说每公顷耕层土重225万kg。例2已测得有机质含量1%，求亩耕层土壤有机质重量？W有=W±×1%=666.7×0.7×1.2×1%=1.6t=1600kgN、P、K等都可计算出，如测得N含量0.05%，则亩含N80kg，如测得盐含量0.3%，则亩含盐480kg。三、土壤孔隙性（一）土壤孔性的数量指标1、土壤孔隙度土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数。

2、孔隙比指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。

(二)土壤孔隙的大小分级土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的质，因此应对土壤孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：1、土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸水相当的孔径叫当量孔径。用茹林公式计算：

d=当量孔径，单位为mm，S=土壤水吸力,单位为kPa有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。2、土壤孔隙的类型（1）非活性孔隙（无效孔隙）土壤最细小的孔隙当量孔径﹤0.002mm，土壤水吸力＞1.5bar，该类孔隙充满无效水，根毛难以进入，微生物亦难进入，在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。（2）毛管孔隙该孔隙直径d=0.002mm~0.06mm，具毛管作用，土壤水吸力1.5~0.15bar,壤土和结构好的土壤此孔较多。（3）通气孔隙（非毛管孔隙）孔隙直径d＞0.06mm，此类孔隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通气孔隙，土壤水吸力＜0.15bar。（三）影响土壤孔隙性的因素1、土壤质地粘质土孔隙度45—60%之间，以毛管孔隙和无效孔隙为主；砂质土孔隙度33—45%，通气孔隙较多；壤质土孔隙度45—52%，有适量通气孔隙又有较多毛管孔隙，水气协调，利于作物生长。2、土壤有机质有机质多的土壤易形成团粒结构而孔隙度较高。3、自然因素和土壤管理等（四）土壤三相组成的计算1.土壤的固相率=1－土壤孔隙度2.土壤液相率（容积含水率）=土壤含水量（质量%）×土壤容重3.土壤气相率=土壤孔隙度－土壤容积含水率4.土壤三相比=固相率︰液相率︰气相率适宜旱地土壤要求固相率50%左右，容积含水量在25—30%之间，气相率10%～20%，土体还应“上虚下实”。四、土壤结构性（一）土壤结构性的概念通常所说的“土壤结构”实际包含两个方面，土壤结构性和土壤结构体土壤结构性是指土壤中单粒、次生单粒或团聚体的数量、大小、形状及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。土壤结构体是指土壤中的土粒相互粘结团聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。（二）土壤结构形成土壤结构体形成大体经历两个阶段：第一阶段是由原生土粒（分散的单个土粒）黏结形成为初级的次生土粒（复粒）或较大的土体；第二个阶段则是由初级的复粒在各种胶结物的作用下进行团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。凝聚作用、水膜的粘结作用、胶结剂的胶结作用、外力作用团粒结构1～5mm块状结构10～75mm片状结构1～10mm柱状及棱柱状结构20～100mmA层B层C层（三）土壤结构体的类型（四）土壤结构体与土壤肥力团粒结构与土壤肥力（为什么说具有团粒结构的土壤是最肥沃的土壤？）对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：（1）团粒结构具有较适宜的孔隙性；（2）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；（3）团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和供肥的矛盾；（4）团粒结构可提高土壤耕作质量五、土壤孔隙性和结构性的调节常见措施有：（一）精耕细作，增施有机肥（二）扩种绿肥实行合理轮作（三）改良土壤酸碱性质（四）注意灌溉方法（五）施用土壤结构改良剂有天然和合成改良剂两类，都具很好效果一、土壤胶体基本概念：凡1-100nm之间的微细土粒（即胶粒）分散在微粒间溶液（土壤溶液）所组成的体系就是土壤胶体。（一）土壤胶体的种类（按其成分和来源分）土壤胶体可分为三种类型：①无机胶体②有机胶体③有机-无机复合胶体第二节土壤胶体与离子交换作用（二）土壤胶体的表面积和电性1.巨大的表面能，成为吸收性能的基础2.带有电荷，以负电荷为主，保肥性的物质基础3.凝聚和分散作用，不可逆凝聚促进土壤结构的形成（三）土壤胶体的双电层结构胶核、决定电位离子层、补偿离子层土壤胶体的构造

扩散层

内离子层胶核外部溶液土壤胶体构造示意图二、土壤的离子交换作用主要是物理化学代换，是由土壤胶体带电引起，由于土壤以带负电荷为主，土壤的阳离子代换成为土壤保肥、供肥的源泉１土壤阳离子代换特征1）是可逆反应，2）等当量交换3）符合质量作用定律代换顺序：Fe3+>AI3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+２土壤阳离子交换量与盐基饱和度

土壤的阳离子交换量：指单位土壤中所吸收的阳离子总量，通常以100ｇ干土所吸收的阳离子毫摩尔来表示，即为ｍmol／100g干土。（＞２０保肥力强的土壤）

一般是胶体物质越多，阳离子交换量越大；胶体粒子越少交换量越小；土壤质地愈细，矿质胶体数量愈多，交换量也愈高。

我国土壤阳离子交换量，由南向北，由西向东有逐渐增多的趋势。

盐基饱和度：就是土壤吸附的交换性盐基离子（ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、NH4＋等）占交换性阳离子总量的百分数。盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植被等自然条件有密切关系。一般干旱地区的土壤盐基饱和度大，多雨地区则小。三、土壤离子交换作用对肥力性状的影响１影响土壤物理性状２影响土壤养分有效性３影响施肥方式与效果

土壤酸碱反应是指土壤溶液呈酸性、中性或碱性的程度。一、土壤酸度1活性酸度(氢离子)2潜性酸度（氢离子和铝离子）1）交换性酸度（中性盐）2）水解性酸度（弱酸强碱）土壤活性酸度与潜性酸度的总量称为总酸度。一般水解性酸度要比交换性酸度大。

第三节土壤的酸碱反应第三节土壤的酸碱反应二、土壤碱度1.土壤碱度即土壤碱性强弱的程度。土壤呈碱性反应主要是因为其溶液中含的一定数量的弱酸强碱盐及土壤胶体表面吸附有碱金属及碱土金属的阳离子。2.土壤碱度的表示方法土壤中Na2CO3和NaHCO3含量叫做土壤碱度（单位cmol/kg土），常用于地下水。土壤碱化度—土壤中交换性钠离子占阳离子交换量的百分数叫做土壤碱化度。第三节土壤的酸碱反应三、土壤酸碱度的肥力意义1.直接影响植物生长2.影响养分的转化和有效性在中性条件下，有机质矿化较快，土壤有效氮供应较好，PH6-7磷的有效性最大，Fe、Mn、Zn、Cu、Co强酸性条件下，溶解性强易对作物造成毒害。Mo在碱性条件下有效性高，B在中性条件下有效性高。3.影响土壤微生物活性4.影响土壤物化性质酸性土壤和碱性土壤的物理性质都很差。第三节土壤的酸碱反应四、土壤的缓冲性能1.土壤缓冲性能:是指当加入致酸或致碱物质于土壤中时，土壤具有缓和酸碱度的能力2.意义土壤具有缓冲性，使土壤的pH不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为植物生长和微生物活动创造一个稳定良好的土壤环境条件。所以，土壤缓冲性能是影响土壤肥力的重要性质。第三节土壤的酸碱反应五、土壤酸碱性的调节1.土壤酸性土改良经常使用石灰。石灰施用量的计算：生石灰需要量（g/m2)=阳离子代换量*（1—盐基饱和度）*土壤重量*28*1/1000

2.中性和石灰性土壤的人工酸化露地花卉可用硫磺粉（50g/平方米）或硫酸亚铁（150克/平方米）。第三节土壤的酸碱反应3碱性土壤施用石膏，还可用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺粉、酸性风化煤。第四节土壤的的通气性与氧化还原状况一、土壤的通气性1.土壤通气性是指土壤气体交换的性能2.土壤通气性产生机制1）土壤空气的整体交换2）土壤空气的扩散(主要原因)3.影响土壤通气性的因素土壤与大气间温度和大气压的差异、土壤含水量的变化、土壤中空气孔隙的数量大小及联结程度、土壤与相邻土层的氧和二氧化碳的浓度差第四节土壤的通气性与氧化还原状况二、土壤的氧化还原状况1.土壤的氧化还原作用：是指土壤中某些无机物质的电子得失过程。2.表示方法用氧化还原电位来表示Eh单位为mv1）旱地土壤Eh变动在200—750mv之间，土壤的Eh在400—700mv之间，多数作物可以正常发育，过高过低均对植物不利。2）水田土壤Eh变动较大在淹水期间，可低至-150mv以下。第四节土壤的通气性与氧化还原状况3.影响土壤氧化还原电位的因素1）土壤通气性（Eh值较高）2）土壤水分状况3）土壤中易分解的有机质含量4）植物根系的代谢作用4.土壤氧化还原状况的调节通常通过排灌和施用有机肥等来实现的，在强氧化条件下，如所谓的“望天田”，要解决水源问题，并增施有机肥料，以促进土壤适度还原。反之，在强还原条件的土壤，如“冷浸田”、“冬水田”等，则应采取开沟排水，降低地下水位等措施，以创造氧化条件。第五节土壤的热状况一、土壤的吸热性和散热性1.土壤的吸热性土壤对太阳辐射能的吸收性能2.土壤的散热性土壤吸收获得的太阳辐射能以多种形式向外输出3.土壤的热交换热量向土壤深层或表层传递二、土壤的热特性土壤热容量、导热率、导温率三、土壤温度变化四、土壤温度调节1）合理耕作与施用有机肥2）以水调温3）覆盖与遮荫第六节土壤养分状况一、土壤养分的种类和数量土壤养分是指主要靠土壤提供给作物生活所必需的营养元素分组原则：

根据植物体内含量的多少分为（0.1%）

大量营养元素：

含量占干物重的0.1%以上C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S9种微量营养元素：

微量营养元素含量一般在0.1%以下Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni8种二、土壤养分的动态平衡1.土壤中养分形态及其转化根据植物对营养元素吸收利用的难易程度分为：第六节土壤养分状况第六节土壤养分状况速效养分：不经转化就可被植物直接吸收利用的养分。

迟效养分：不能直接利用，只有经分解转化为速效态才能被植物利用的养分转化：氨化氨基化硝化和反硝化2.土壤水分状况与养分的有效化1）作物从土壤中吸收养分，必须在有水的条件下才能进行；2）土壤溶液是养分迁移转化最集中的场所。第三章土壤水分

本章内容土壤水分的形态和性质土壤水分常数与土壤含水量土壤水分的能态本章重点掌握土壤液态水分的类型土壤水分含量的表示方法本章难点土壤水分的能量分析水吸力的概念概述土壤水在农业生态系统中的重要性

一、我国水资源概况我国水资源的基本特点：

1.水资源空间分布特点地区间水资源分布不均匀，水土组合极不平衡。我国东部区为多雨带，而西部区为缺水带。

2.时间分布特征水资源年际间变化和年内分配不均，半干旱、半湿润区甚至南方出现季节性缺水。

3.水资源与耕地资源组合不协调我国北方耕地多而水资源量小，南方地区耕地少而水资源丰富。

二、土壤水在农业生态系统中的重要作用

1.土壤水分状况是农田植物与其环境间进行各种物质交换的媒介。

2.土壤水分状况通过影响土壤温度和通气状况，对植物的产量和品质有重要作用。

3.土壤水分移动过程影响生态平衡。土壤水、地表水、地下水、大气水、植物水构成自然界水分循环完整体系的5个方面，并成为五水转换系统的中心环节。

概述土壤水在农业生态系统中的重要性第一节土壤水分的形态和性质一、土壤水概述1.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讨论范围）。2.土壤水的物理形态气态、液态和固态（与植物关系最为密切的是液态水）第一节土壤水分的形态和性质3.土壤水类型的划分依据（1）根据水分受力的不同来划分的，属于土壤水分研究的形态学观点。（2）根据水在土壤中的能量大小来划分，属于土壤水分研究的能量学观点。二、土壤液态水的类型1.吸湿水（1）定义：土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。（2）存在形式：凝结在土壤颗粒表面。（3）实验现象：从室外取土，在室内风干后，表面上干燥了，但把土壤放在烘箱中，重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加。第一节土壤水分的形态和性质第一节土壤水分的形态和性质（4）受力大小由土粒表面的分子引力的作用，这种作用力非常大，最大可达一万个大气压。（5）有效性：由于植物根系吸水时能克服的渗透压为15个大气压，所以植物不能利用此水，不能移动，具有固态水的性质，对溶质无溶解力，为无效水，称之为紧束缚水。第一节土壤水分的形态和性质2.膜状水（1）定义：土粒在吸湿水的外面，吸引的一部分液态水，以水膜形式附着在土粒表面。（2）受力大小受土粒的吸引作用。其内层的土粒吸力为31个大气压，外层为6.25个大气压。（3）植物利用情况移动非常缓慢（0.2—0.4mm/d），植物可利用的数量很少。第一节土壤水分的形态和性质第一节土壤水分的形态和性质3.毛管水（1）定义：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。（2）毛管力的大小Laplace公式计算：

P=2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力，r为毛管半径。第一节土壤水分的形态和性质(3)毛管水类型1)毛管悬着水：降水或灌溉后，由地表进入土壤被保存在土壤中的毛管水。2)毛管上升水或毛管支持水：土壤中受到地下水源支持并上升到一定高度的毛管水。3)影响毛管上升水的因素：地下水水位和毛管孔隙状况（一般毛管水的上升高度不超过3—4米）。第一节土壤水分的形态和性质4.重力水(1)定义：降水或灌溉后，不受土粒和毛管力吸持，而在重力作用下向下移动的水，称为重力水。(2)植物利用情况植物可以很容易地吸收重力水，但由于重力水很快就流失（一般两天就会从土壤中移走），因此利用率很低。

第一节土壤水分的形态和性质5.地下水（1）定义：在土壤中或很深的母质层中，具有不透水层时，重力水就会在此层之上的土壤孔隙中聚积起来，形成水层，这就是地下水。（2）地下水位：地表到地下水面的深度。在干旱条件下，土壤水分蒸发快，如地下水位过高，出现盐渍化现象。在湿润地区，如地下水位过高，就会是土壤过湿，出现沼泽化现象。第二节土壤水分常数与土壤含水量一、土壤绝对含水量1.重量百分数：土壤水分重量占烘干土的百分率。意义：每百克干土中，所含的水的质量数。2.土壤容积含水量（1）单位容积土壤中水所占的容积。（2）与质量百分数的关系土壤容积含水量%=土壤重量含水量*容重（3）意义：可反映土壤孔隙的充水程度，可计算土壤的固、液、气相的三相比。第二节土壤水分常数与土壤含水量3.土壤蓄水量单位面积一定厚度的土体内所含的水量。土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水量*土壤容重例土层深度为1000毫米，土壤重量含水量为20%，容重为1.1，则：土壤蓄水量（mm）=1000（mm）*20%*1.1=220mm第二节土壤水分常数与土壤含水量4.土壤蓄水量土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层深度*土壤容重*土壤重量含水量例土壤容重1.1。测得土壤重量含水量为15%，现将1亩1米深的土层内含水量提高到田间持水量水平，问应灌多少水（立方米/亩）？应灌水量（立方米/亩）=666.6*1*1.1*15第二节土壤水分常数与土壤含水量二、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数值。1.最大吸湿水量又称吸湿系数是在相对湿度接近饱和空气时，当吸湿水达最大数量时的土壤含水量。有时称致死水量。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。此时土壤水主要是全部的吸湿水和部分膜状水。经验公式凋萎系数=吸湿系数*（1.5～2.0）第二节土壤水分常数与土壤含水量3.田间持水量又称适宜水分上限当悬着毛管水达最大数量时的土壤含水量。此时水分类型包括吸湿水、膜状水和全部毛管悬着水。田间持水量=吸湿系数*2.5第二节土壤水分常数与土壤含水量4.全持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，在自然条件下，水稻土、沼泽土或降雨、灌溉量较大时可达到全容水量。5.最大分子持水量(膜状水)6.毛管断裂含水量7.毛管持水量（全部毛管）第二节土壤水分常数与土壤含水量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%第二节土壤水分常数与土壤含水量三、土壤水分含量的测定方法（一）定量测定方法1.烘干法（标准法）2.中子仪法3.时域反射仪（TimeDomaineflectometryTDR）（二）土壤水分的定性测定方法干：不凉手。砂土成自由单粒。壤土和粘土起灰尘，或成自由的硬块。潮：手摸有凉感。砂土略有粘结性，壤土和粘土散成软的团粒。润：手摸感觉很凉，加水不变色。砂土有粘结性，壤土和粘土有可塑性。湿（湿土）：在手上留水痕。透湿：水从土中流出来。第三节土壤水分的能态问题：１.含水量相同的沙土和粘土来说，有效性是不是相同的？２.不同含水量的沙土和粘土相接触时，水分的流向如何？３.土壤含水量一般为20%-30%，作物含水量80%-90%，大气中的水分含量不高，水分是如何在土壤、作物和大气间流动的？第三节土壤水分的能态一、土水势1.土水势概念：土水势表示土壤水分在土—水平衡体系中所具有的能态。它是指将单位水量从一个土—水系统移到温度和气压完全相同的纯水池时所做的功。常用（Ψ）来表示。

土壤水的“能”，只考虑它的势能。说明：单位水量可以是单位质量、单位容积或单位重量。

第三节土壤水分的能态2、土水势的分势1)基质势（Ψm）：又叫基膜势；它是指将单位水量从一个平衡的土-水体系统移到另一个没有土壤基质(纯水)，而其它状态完全相同的水池时所做的功。是由土粒分子吸力和毛管力作用下所降低的势能，是最主要的土水势组成部分。基质势随土壤含水量的增加而增加，在非饱和含水量情况下为负值，饱和水时达最大，为0。第三节土壤水分的能态2)渗透势（Ψs）：也叫溶质势,它是指将单位水量从一个平衡的土-水体系统中移到另一个没有溶质而其它状态均相同的水池时所做的功。或指土壤水中溶质所降低的势能，在一般土壤中忽略不计。土壤中溶解的溶质愈多，溶质势愈低。溶质势一般为负值。

第三节土壤水分的能态3)压力势（Ψp）：它是指将单位水量从一个土-水体系移到另一个压力不同，而温度、基质、溶质等状态完全相同的参比系统时所做的功。或在土壤饱和水的情况下，由于受压力而产生土水势变化。

不饱和水土壤条件下，土壤水的压力势一般与参比标准相同，等于0。压力势一般为正值。第三节土壤水分的能态4)重力势（Ψg）：它是指由于重力场位置不同于参比状态水平面而引起的势能变化。

总土水势（ψt）：ψt=ψm+ψp+ψs+ψg

水力势（ψh）：ψh=ψm+ψp+ψg

第三节土壤水分的能态二、土壤水吸力1、概念：土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。相当于基质分势和渗透分势的负值。2、表示方法：在实际应用中仍用土壤对水的吸力来表示。单位：用压力的单位，即大气压或厘米水柱高。单位换算：1Pa=0.0102厘米水柱

1atm=1033厘米水柱=1.0133bar

1bar=0.9896atm=1020厘米水柱第三节土壤水分的能态三、土壤水分特征曲线1、概念：就是以土壤含水量为横坐标，以土壤水吸力为纵坐标绘制的相关曲线。它是指土壤水的基质势或土壤水吸力与含量水量的关系曲线。

土壤水分含量低，土壤水的能量低，水吸力大。土壤水的可移动性和对植物的有效性就弱。第三节土壤水分的能态２、影响土壤水分特征曲线的因素：

１）土壤质地，

２）土壤结构，

３）温度，

４）土壤中水分变化的过程（滞后现象）

第三节土壤水分的能态３、土壤水分特征曲线意义：１）可利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算；２）土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布；３）土壤水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性；４）应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时,水分特征曲线是必不可少的重要参数。

第四章作物与水"有收无收在于水，多收少收在于肥"。

主要教学目标1.能从生理和生态两个方面了解作物与水分的关系，着重掌握水分过多和不足对作物的不良影响。2.初步掌握作物需水规律和主要的灌溉排水指标。

本章重点

1.农田耗水途径和作物需水量的概念

2.作物需水基本规律

3.作物对灌溉排水的要求。

本章主要内容第一节作物水分生理第二节作物与水的生态关系第三节作物需水规律及对灌溉排水的要求§4.1

作物水分生理一、作物体内水分状况及其生理作用二、作物对水的吸收三、作物水分的散失四、作物水分的输导五、作物的水分平衡

复习§4.1作物水分生理水分的吸收水分的输导水分的利用水分的散失植物的水分代谢包括：一、作物体内水分状况及其生理作用1.作物体内水分分类1）束缚水（boundwater）靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。

2）自由水（freewater）距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

自由水／束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。一、作物体内水分状况及其生理作用2.作物体内水分的生理作用1）水是细胞原生质的重要成分；2）光和作用的重要原料；3）一切生化反应的介质；4）溶解和输送养分水分；5）保持作物体的紧张度。二、作物对水的吸收1.作物细胞吸收水分的主要方式

１）吸涨性吸水(imbibitionabsorption)

亲水性胶体物质吸水膨胀的现象。

２）渗透性吸水(Osmosisabsorption)借助渗透作用，即水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水（最主要方式）。

渗透作用示意图细胞质壁分离复原示意图质壁分离质壁复合二、作物对水的吸收细胞的水势（形成液泡前）（形成液泡后）土水势二、作物对水的吸收

水势的应用1）相邻细胞的水分转移2）植物体内的水分转移3）土壤-植物体-大气连续体系的水分转移二、作物对水的吸收例判断图中相邻细胞间水分的运动方向

新成果二、作物对水的吸收2.根系的吸水1）主动吸水根系本身生理活动而引起植物吸收水分的现象。根压(Rootpressure)由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。一般为0.1-0.2MPa。伤流Bleeding--汁液从伤口（残茎）的切口溢出的现象--伤流液

测定根压示意图根压-吐水二、作物对水的吸收2）被动吸水

是指由于地上部的的蒸腾作用而引起根部吸水。

蒸腾拉力（transpirationalpull）由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。1)土壤有效水或土壤可利用水是指能被植物直接吸收利用，其含水量高于萎蔫系数(wiltingcoefficient)以上的水。萎蔫系数(凋萎系数)是指当植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存的水分含量(以占土壤干重的百分率计)。萎蔫(wilting)：植物体内水分不足时，叶片和茎的幼嫩部分下垂，这种现象称为萎蔫(wilting)。讨论影响作物吸水的因素

2)土壤通气状况

讨论影响作物吸水的因素

无土栽培3)土壤温度低温：高温：讨论影响作物吸水的因素4)土壤溶液浓度

讨论影响作物吸水的因素1、田间一次施用化肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”其原因是（）。

A.细胞从土壤中吸收养分过多；

B.根细胞不能从土壤中吸水；

C.根系加速了呼吸作用，释放的能量过多；

D.根系不能将水向上运输。B2、下列现象中属于渗透作用的是（）。

A．蔗糖分子通过细胞壁；

B．水分子通过原生质层；

C．蛋白质分子通过核膜；

D．Ca离子通过细胞膜。B练一练3、北方果树由根系吸收的水分主要用于（）。

A．光合作用；B．蒸腾作用；

C．植物生长；D．果实的形成。4.新鲜的鱼、肉用盐渍不变质，其原因是（）

A.食盐水中的氯离子有杀菌作用

B.浓盐水中含氧气少，细菌无法生存

C.由于渗透作用使细菌失水死亡

D.由于渗透作用使鱼、肉细胞过度失水所致BC练一练5.盐碱地栽种植物，其出苗率和成活率都比较低，原因是（）

A.土壤溶液PH太小

B.土壤中缺肥

C.土壤溶液浓度高于植物细胞液的浓度

D.土壤溶液浓度小于植物细胞液的浓度C6.甜菜块根细胞的液泡中有花青素，故块根显红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理块根后，则能使溶液变红。这是因为（）

A.细胞壁被盐酸破坏

B.盐酸破坏了细胞膜的选择透过性

C.盐酸破坏了原生质层的选择透过性

D.花青素不溶于水而溶于盐酸C练一练三作物水分的散失－蒸腾

散失方式：（1)以液体状态散失到体外（吐水现象）；（2)以气体状态散逸到体外（蒸腾作用）；

植物吸收的水分用于代谢散失1％—5％95%—99%（主要方式）

三作物水分的散失－蒸腾1.蒸腾作用的概念、生理意义和指标1）概念

蒸腾作用（transpiration）是指植物体内的水分以气体状态，通过植物体的表面(主要是叶子)，从体内散失到体外的过程。三作物水分的散失－蒸腾2）意义蒸腾作用在植物的生命活动中具有重要的生理意义：第一是作物吸收和输导水分的主要动力;第二促进作物体对矿质元素的吸收和输导;第三维持植物体恒定的温度。；三作物水分的散失－蒸腾3)蒸腾作用的部位及度量指标

幼小——全部表面都能蒸腾木本植物长大后——皮孔蒸腾(约占0.1％)，植物的蒸腾作用绝大部分是在叶片上进行。气孔蒸腾（最主要形式）叶片蒸腾两种方式角质蒸腾(仅占5％～10％)三作物水分的散失－蒸腾蒸腾作用的度量指标A蒸腾强度(transpirationrate)

是指单位时间、单位叶面积上散失的水量称为蒸腾强度，常用H2Og/(m2·h)表示。白天的蒸腾速率——15~250g/(m2·h)

晚上的蒸腾速率——1~20g/(m2·h)。B蒸腾效率(transpirationratio)：是指植物每消耗1kg水所生产干物质的克数三作物水分的散失－蒸腾一般植物的蒸腾效率是1~8g干物质/1kg水。C蒸腾系数(transpirationcoefficient)：也称需水量(waterrequirement)。是指植物制造1g干物质所消耗的水量(g)称为蒸腾系数。蒸腾系数越大，利用水分的效率越低。一般植物的蒸腾系数为125~1000。玉米为370，小麦为540。三作物水分的散失－蒸腾2.气孔蒸腾作用气孔（stomata）是植物叶表皮组织上的两个特殊的小细胞即保卫细胞（guardcell）所围成的一个小孔。气孔是植物叶片与外界环境之间气体交换的通道。气孔是会运动的，一般白天开放，夜间关闭。三作物水分的散失－蒸腾三作物水分的散失－蒸腾双子叶植物气孔的运动(张开、关闭)

三作物水分的散失－蒸腾将气体通过多孔表面的扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔的周长成正比的这一规律称为小孔扩散律（smallporediffusionlaw）。三作物水分的散失－蒸腾气孔面积只占叶表面的0.5％～1.5％气孔蒸腾量要比同面积的自由水面的蒸发量快50倍之多气孔扩散的小孔定律（小孔扩散定律）气孔运动(stomatalmovement)的机理气孔运动是由保卫细胞水势的变化引起的。关于气孔运动的机理，目前主要有三种学说。（淀粉—糖互变学说、无机离子吸收学说、苹果酸代谢学说）影响气孔运动的因素

温度:上升——气孔开度增大

10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小光照:光照——张开；黑暗——关闭

景天科植物例外CO2:

低浓度—促进张开;高浓度—迅速关闭水分:

水分胁迫—气孔开度减小

风：微风—促进张开;强风—迅速关闭三作物水分的散失－蒸腾３影响蒸腾作用的因素

蒸腾的快慢取决于叶内外的蒸汽压差，因此，凡是影响叶内外蒸汽压差的外界条件都会影响蒸腾作用。

1）光照2）大气湿度(RH，relativehumidity)3）大气温度4）风5）土壤条件（影响根系吸水的各种土壤条件）三作物水分的散失－蒸腾一般在晴朗无风的夏天，土壤水分供应充足，空气又不太干燥时，作物一天的蒸腾变化情况是：清晨日出后，温度升高，大气湿度下降，蒸腾随之增强；一般在下午14h前后达到高峰；14h以后由于光照逐渐减弱，作物体内水分减少，气孔逐渐关闭，蒸腾作用随之下降，日落后蒸腾迅速降到最低点。四作物水分的输导

植物的根部从土壤吸收水分，通过茎转运到叶子及其它器官，少部分参与代谢和构建植物体，绝大部分通过蒸腾作用，以水蒸汽状态散失到外界大气中。水分在整个植物体内运输的途径为：土壤根毛根皮层内皮层根导管或管胞茎导管或管胞叶脉导管叶肉细胞叶肉细胞间隙气孔下腔气孔大气叶柄导管四作物水分的输导土壤—植物—大气三者之间的水分具有连续性。水分在茎、叶细胞的运输通过2条途径：一部分是经过维管束中的死细胞（导管或管胞）和细胞壁与细胞间隙，即所谓的质外体运输（阻力小，运输速度快）；另一部分与活细胞有关的共质体运输，属短距离径向运输，包括根毛→根皮层→根中柱以及叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙（运输距离短，但运输阻力大）。拉力重力内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量。水分子的内聚力很大，20MPa以上。上拉下拖使水柱产生张力。木质部水柱张力为0.5～3MPa。水分子内聚力大于水柱张力，故可使水柱连续不断。水分子与细胞壁分子之间又具有强大的附着力，所以水柱中断的机会很小。蒸腾—内聚力—张力学说第五章主要农作物的合理用水小麦简介

一年或二年生草本植物，茎直立，中空，叶子宽条形，子实椭圆形，腹面有沟。子实供制面粉，是主要粮食作物之一。由于播种时期的不同有春小麦、冬小麦等。

小麦的世界产量和种植面积，居于栽培谷物的首位，以普通小麦种植最广，占全世界小麦总面积的90％以上；硬粒小麦的播种面积约为总面积的6～7％。生产小麦最多的国家有中国、美国、和阿根廷等。

我国小麦的分布小麦的生育过程和管理要求

过程：当小麦芽露出表土2cm是，并顶出第一片真叶时，即为出苗注意：水分，温度，和空气条件，管理：做好整地保墒，施足底肥，精选种子，适时播种和防治病虫害等。以保证出苗迅速达到。过程：小麦出苗15-20天具有三片真叶时；此时应该保证水分充足，温度高。返青时期;当开春后度过了越冬期麦苗新生叶片露出叶鞘1到2cm时管理：在生产上要求有充足的水肥供应，搞好田间管理。促根，促蘖粗壮苗保证小麦安全越冬。拔节：当小麦颈基部露出地面11.5到2cm时，拔节孕穗期间：是小麦生长发育最旺盛的时期，决定了穗子大小和颗粒的多少的关键时期此时小麦的生理活动明显增强，耐寒力减弱，应次需要大量的水分和养分。注意：在抽穗开花时期施肥过量或者过晚都会延长抽穗期，土壤水分不足，天气干旱会延迟抽穗，减低结识率。1.品种和条件2.氮肥施用3.土壤供水分，天气干旱抽穗早晚

水稻是世界上栽培面积和总生产量几次与小麦的重要作物，我国种植面积几次印度，但总产量居世界之首，稻生长的最北限是中国的黑龙江省呼玛。但主要的生长区域是中国南方、台湾、日本、朝鲜半岛、东南亚、南亚、欧洲南部地中海沿岸、美国东南部、中美洲、大洋洲和非洲部分地区，中国北方沿河地区也种植稻。也就是说，除了南极洲之外，几乎大部份地方都有稻米生长。

华南地区种植双季稻长江流域各省种植单季稻北方地区种植单季稻水稻发芽到幼苗期间抗寒力较弱，应注意调节温度，合理灌排水，搞好水肥供应，保证营养。发芽时期幼苗期发芽时期幼苗期返青期分蘖期管理：在这几个过程中保证足够的水分，合理施肥，再将水稻移栽至大田中要选择健壮的幼苗。应该浅水或者湿润多肥防止无效分蘖拔节抽穗抽穗开花结实成熟管理：这几个时期需要足够的养分，和水分，在抽穗开花过程中需要较高的大气湿度，不然影响授粉。注意：营养生长和生殖生长同时进行乳熟蜡熟完熟耗水量=播种时土壤含水量+生长期总用水量+有效降水量-收获期土壤贮水量小麦的需水特性小麦产量在2250到7500时，耗水量随产量呈线性增加，耗水系数随产量提高而降低，水分生产则随产量的提高而提高，提高小麦栽培管理水平，增加产量是降低耗水系数，节约用水的根本途径小麦的灌水技术灌水总量=小麦一生耗水量-播前贮水量-生育期降水量+收获期土壤贮水量水稻的需水规律水稻苗期少插秧，返青至分蘖多分蘖后期至拔节初期少孕穗至抽穗期多，是水稻需水临界期灌浆和成熟期少稻田灌定额=稻田蓄水量+整地泡田用水量-有效降水量稻田灌溉模式灌溉间歇法浅，显灌溉法灌溉方法分蘖期长穗期结实期冬小麦灌水1，底墒水2，冬水3，反青起身水3，拔节孕穗水4，抽穗扬花水5，灌浆麦黄水春小麦灌水1.底墒水2.三叶分蘖水3.拔节水4.抽穗，灌浆水第6章低产土壤的特征与改良本章主要内容盐碱土的基本概念和成因盐碱地的治理原则改良盐碱土的措施全世界有近10％的陆地被不同类型盐碱土所覆盖，大多分布于干旱、半干旱地区。世界现有灌溉土地中约有一半，存在次生盐碱化的威胁盐碱土的基本概念和成因及对作物生长的危害

概念：盐碱土是各种盐化土、盐土和碱化土、碱土的统称群众一般称为盐碱地（Landsalinization）。盐碱土中所含的盐类：主要是氯根(C1-)、硫酸根(SO4--)、碳酸根(CO3--)、重碳酸根(HCO3－)、钠(Na＋)、钙(Ca++)、镁(Mg++)组合而成。对作物危害较普遍的是氯化钠(NaCl)、硫酸钠(Na2SO4)、碳酸钠(Na2CO3)和重碳酸钠(NaHCO3)四种盐类。危害：作物吸收水分的速度变慢甚至停止。（作物、土壤微生物）对盐碱土进行分类的方法盐碱土