土壤盐分浓度与植物吸收水分

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1、农田水分状况(重点)2、土壤水分运动(非重点)3、土壤作物大气连续体（,Soil-Plant-Air continue system),水分运动,(了解),土壤盐分浓度与植物吸收水分,前言,农田水分状况是农田地面水、土壤水和地下水的数量及其在时间上的变化。,农田水利措施的目的在于改变和控制农田水分状况。调节土壤中气、热和养分状况，改善田间小气候，使得作物处于良好的生长条件下，达到提高产量和品质的目的。,第一节 农田水分状况,一、农田水分存在的形式,地面水、地下水和土壤水。土壤水分是农田灌溉研究重点,土壤水的形态：,1、气态水存在于土壤孔隙，数量较少。有利于微生物活动。,2、,吸着水,包括吸湿水和薄膜水。,A、,吸湿水,：被紧紧束缚于土壤颗粒表面，无法在重力和毛管力作用下移动。吸湿水达到最大时的土壤含水量为 吸湿系数。土壤颗粒对吸湿水的吸附力在312000,atm,无法被作物利用。,B、,薄膜水,：吸附于土壤颗粒表面，只能沿土壤表面进行速度较小的移动。薄膜水达到最大时的土壤含水量为土壤最大分子持水率。,最外层水分子所受到的吸附力约为6.25,atm,。,3、,毛管水,毛管水是在重力作用下土壤中能够保持的水分。即重力作用下土壤中超出吸着水的部分。或者说在毛管力作用下能够保持在土壤中的水分。,上升毛管水,：地下水能沿土壤毛细管上升的水分。当地下水位较高时，下层水分可通过毛管上升。,悬着水毛管,：降雨或灌溉后，上层土壤中由于毛细管作用所能保持在土壤孔隙中的水分（由地面渗入。,毛管悬着水达到最大时的土壤含水量,为田间持水量,，此时土壤毛管力在0.10.3,atm,之间。该指标是农田灌溉中应用最广泛的指标之一。,生产中通常将灌水两后土壤所能够保持的含水量称为田间持水量。,4、重力水,毛管力随着毛管直径的增加而减小。当土壤含水量超过田间持水量，多余水分在无法为毛管所保持，在重力作用下沿非毛管孔隙下渗排除。这部分水分称为重力水。,当土壤中全部孔隙为水分所充满时的含水量为,饱和含水量,或全蓄水量。,土壤水分形态小节,1、土壤水分各形态之间并无严格的分界线，其所占比例与土壤质地、结构和有机质含量以及温度有关。相同的含水量下，粘土土壤水吸力大于砂土；相同的土壤吸力下，有机质多的土壤含水量亦高于有机质低的土壤。,2、根据水分对作物的有效性，,土壤水可分为,有效水、无效水和多余水。,凋萎系数,：当土壤含水量低于吸湿系数的1.52.0倍，土壤吸力在74010,4,Pa,时(一般人为在15个大气压左右)，土壤中的水分无法被作物吸收，作物发生永久性凋萎。,土壤水分特征曲线,土壤水吸力：可以简单理解为土壤颗粒对水分的吸附力。是基质势与溶质势之和的负数。,表示土壤水分和土壤吸力（负压）之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线。,土壤水分特征曲线不是单值函数。土壤在水和吸水时土壤吸力不同，存在滞后效应。,瓶颈作用是产生滞后效应的原因。,土壤水分特征曲线的作用,进行含水量和土壤吸力之间的转换,间接反映土壤孔隙的大小,s=4d,分析不同质地土壤的持水性能,为土壤水分定量分析提供参数。,二、旱作区农田水分状况,根系是作物的吸收器官，毛管水是作物水分的最主要来源。各种形态的水分转化成土壤水才能被作物根系所吸收。,重力水和凋萎系数以上的水分无法利用。,地面积水和地下水位过高会引起渍、涝灾害。地下水位必须在根系吸水层以下才能保持良好的通气和热状况。, 不同条件下的土壤入渗,1、地下水埋深较大和上层土壤干燥时 ， 降雨或者灌溉水首先湿润表层，并逐渐向土壤下层入渗。土壤上湿下干。,停止灌溉后，在重力和毛管力作用下，上层土壤含水量降低，下层含水量增加。,在水分重新分布过程中，由于蒸发作用和根系吸收，上层土壤含水量开始降低，土壤吸力增加，入渗逐渐停止，可能出现零通量面(该断面水通量为0)。其后下层土壤水可能向上运动，也可能向下运动。零通量面是分界线。,2、地下水位较浅时土壤水入渗,下层受毛管上升水影响，上层受灌溉或降雨影响。,入渗增加了土壤中悬着水的数量，同时毛管上升水也增加。当地面供水超过田间持水量时，水分补给地下水，造成地下水位升高和水分的浪费。,高地下水位的危害,陕西宝鸡峡灌区不合理灌溉造成大量农田沼泽化,盐碱化,干旱的种类及其原因,根系吸收水分破坏植物体内水分平衡和协调称为干旱,大气干旱,:大气温度过高或者辐射过强，干热风等导致蒸发大于吸水速度，所形成的干旱。西北和华北地区较多。此时土壤含水量不一定很低。,防止方法：微灌、遮阳网等,土壤干旱：土壤水分过少，植物无法正常吸收以补偿叶片蒸发所形成的干旱。是对植物危害最大的干旱。,其他生理(?)干旱：,其他非土壤水分条件引起的植物干旱。如土壤溶液浓度过大(,PEG,试验)、土壤通气不佳（二氧化碳浓度过高)等。,土壤盐分浓度与植物吸收水分,1、含水量减少，土壤溶液浓度增加，土壤溶液渗透压力提高。若其高于根系细胞液的渗透压力，细胞失水，造成生理干旱。,盐碱地、溶液胁迫(,peg or salt,)、,盐水滴灌处理措施,2、溶液中某些离子对植物有毒害作用，并可能引起土壤结构恶化。如,Fe,离子、,CL,离子等。,根系吸水层土壤含水量的临界值:,min,S/C100 S,可溶性盐数量（百分比)，C允许盐类溶液浓度(占水的百分数),旱田土壤水分状况小节,凋萎系数和田间持水量农田作物根系层土壤的含水量下限和上限。据此决定灌水时间和定额,土壤保持在某一适宜的范围内，才能使得作物生长良好。 不同作物和不同生育阶段对土壤水分的要求。,三、水稻地区农田水分状况,传统淹灌处在烤田期外，其他时间均维持水层存在，,地下水较浅地区，深层渗漏可使地下水位上升，与地面水连为一体，土壤处于饱和状态。 。,地下水位较深地区，或出流条件较好，地下水位保持在一定深度。土壤水分至上而下存在梯度，土壤不一定饱和。,水稻可以在一定水层中生存。水层对改善田间小气候和抑制杂草有一定作用。但是若水层过深，土壤通气和热控制恶化，处于还原状态，所产生有害物质对生长不利。,水稻覆膜旱种技术(苗期),旱种水稻的生长状况,四、农田水分状况的调节措施, 不良土壤水分状况及其原因,1、土壤水分过多 原因：降雨、洪涝灾害、渍害、不合理灌溉,2、农田水分不足原因:,降雨不足(主要原因)； 降雨径流损失(水土保持较差)； 土壤保水性能差(有机质少)过度蒸发(原因和防治方法),几中有关农田水分状况的灾害,干旱,：,农田水分不足(或其他原因引起作物水分失调)。 干旱是我国北方农业上层的主要灾害,涝灾：,旱田积水或水田淹水过深，导致农业减产。,渍害：,地下水位过高或土壤上层滞水，土壤潮湿，影响作物生长发育和产量。渍涝灾害是南方农业生产的主要灾害, 调节农田水分的措施,1、灌溉措施,：调节土壤水分状况和田间小气候。,灌水方法:,地面灌溉,：目前最主要的灌水方法,喷 灌：,模拟降雨,微 灌：,局部灌溉,灌水方法,非灌溉措施调节农田水分,1、地膜覆盖,2、秸秆还田,3、中耕,4、增加土壤有机质,5、采用保水剂,二、排水措施,目的：排除土壤多余水分，改善土壤通气和热状况，起到以水调气、以水调肥和以水调温的作用。这种作用在灌溉和排水措施中均有明显效果。,排水方法： 开挖排水明沟、地下鼠洞、埋设地下暗管等。通过井群进行水平排水等。,第二节 土壤水分运动,一、土壤水分运动的基本方程(略),二、入渗条件下土壤水分运动,三、蒸发条件下土壤水分运动,一、土壤水分运动的基本方程,根据扩散方程，利用势能理论(土壤水分有势能高的点向势能低的点运动)，研究土壤水分在时间和空间上的变化。,由边界条件和初始条件可以获得任意在任意时间的水分状况，如含水量或土壤吸力。,二、入渗条件下土壤水分运动,（略,三、蒸发条件下土壤水分运动,1、土壤蒸发,影响蒸发强度的因素：,A,外界蒸发能力,B,土壤输水能力,土壤蒸发发生在土壤表层，当土壤表层含水量较高(高于临界含水量,c。,该值近似于毛管断裂点的含水量，约为田间持水量的5070)，或土壤输水能力高于大气蒸发能力时，蒸发强度取决于外界蒸发能力。在灌溉后到土壤含水量达到,c,之前，土壤蒸发强度稳定，近似于水面蒸发。,原因:地表水汽压力梯度和土壤吸力变化增加了供水能力.,当外界蒸发能力大于土壤供水能力时,蒸发强度由有后者决定。,原因：土壤导水率降低、吸力梯度变化路径变化增加了长度,2、描述土壤水分运动存在的问题,(1) 模型参数不容确定: 过程复杂、空间变异性大。,(2) 在有作物条件下，根系吸水项不容确定。,(3) 边界条件难以决定。,