7 土壤水资源及其评价方法

'土壤水资源的概念土壤水资源的特性土壤水资源的评价指标区域土壤水资源评价作物土壤水资源评价第七章土壤水资源及其评价Chapter7Soilwaterresourcesanditsestimation 土壤水储存在土壤多孔介质中，在陆地水循环过程中起着最积极的作用。它接受大气水、地表水、地下水和灌溉水的多重补给，以土面蒸发和植物蒸腾的形式转化为大气水，而深层渗漏的土壤水又转化为地下水，土壤水是四水转化的枢纽。土壤水资源的概念对农业而言，无论是地表水、地下水，还是天然降水，也只有转化为土壤水后才能被作物根系吸收利用，土壤水是可被作物直接利用的唯一水资源形式。华北降水的74%转化为土壤水（天然）。提高土壤水利用效率的潜力很大。有效利用土壤水是高效利用有限水资源的关键;对于缓解北方水资源紧缺，优化配置水土资源，实现农业的可持续发展具有重要的战略意义。土壤水的地位和作用 土壤水资源是从农业利用的角度提出的，它是指可被植物根系吸收利用的土壤空隙中的水称为土壤水资源.作物潜在利用深度以下的土壤水以及土壤凋萎含水量以下的土壤水都不能被作物吸收利用，不能称为土壤水资源.土壤水资源对于农、林、牧业及生态、环境保护具有重要意义。气象条件、降水分布特征、包气带岩性及厚度、微地形、土地利用方式与强度等都将影响土壤水资源的时空分布。土壤水资源的概念 土壤水资源的广泛性土壤水资源普遍存在于陆地表面的土壤中，陆地上除裸岩、沙漠和冰盖等特殊自然地理景观类型以外，凡有土壤和一定降雨的地方都有土壤水资源分布。同其它陆地水资源相比，土壤水资源分布的广泛性和连续性是最高的，这是土壤水资源能为作物广泛利用的独特之处。土壤水资源的可更新性土壤水资源可以经常得到降雨入渗和其它形式的补给，以作物蒸腾和土面蒸发的形式消耗，返回到大气中，积极参与陆地水分循环，是一种可更新的动态资源。土壤水更新周期平均为一年，这一周期恰与植被生长和农业生产周期相一致，具有重要的农学和生物学意义。土壤水资源的季节性主要表现在土壤水资源的时间分布对当地降水具有很强的依赖性，一般降水多的雨季土壤水资源储量大，干旱少雨的季节土壤水资源储量小。土壤水资源的特性 土壤水资源的易耗失性土壤水与地下水相比不易保存，这一方面表现在如果不即时利用或采取人为措施保存就会无效消耗（以蒸发形式）；另一方面表现在土壤含水量超过田间持水量时就会发生深层渗漏而损失。因此只有在采取人为措施保存和作物适时利用的情况下才能提高土壤水资源的利用效率。土壤水资源的不可开采性土壤水资源作为非饱和水体，不能象其它水资源那样可以用人工方法抽取和转移，只能为作物就地利用，这是土壤水资源区别于其它水资源的固有特征。土壤水资源的可调控性这一方面体现在土壤水资源本身的调蓄能力，通过蓄存间断补给的土壤水资源，为作物的连续耗水提供必要的水资源，它很好地解决土壤水资源补给的间断性和作物需水的连续性这二者之间的矛盾；另一方面体现在可以采取人为措施（如人工改变微地貌、中期松土、覆盖等）调控土壤水资源系统的输入和输出，增加有效补给，减少无效损失，并在时空上加以控制，尽可能地使土壤水资源时空分布与作物需水规律一致或者调整作物的时空布局来适应土壤水资源的时空分布。土壤水资源的特性 土壤水资源的评价指标某时刻作物潜在可利用深度以上，单位面积土壤柱体所含有的土壤水体积称为土壤水储存量（相当于地表水库某时刻的实际库容），用以度量土壤水的多少,记为Ｗ，以mm表示。它在数值上等于土壤体积含水量分布函数θ(z,t)在作物潜在的可利用深度d上的积分，即：式中：W(t)—某t时刻的土壤水储存量；z—垂向坐标，零点取在地面，向下为正；d—作物潜在可利用深度，是指特定条件下作物根系吸收土壤水的可能深度。土壤水储存量(W) 作物潜在利用深度d可据野外土壤水势监测资料确定。主要受岩性结构、气象条件、作物种类等因素影响。作物潜在的可利用深度 当根层土壤含水量达到凋萎含水量，土壤中的水不能被作物利用。此时，作物潜在利用深度以上单位面积土壤柱体中所含有的水体积称为土壤水理论无效库容，记为Wwp。它在数值上等于根层土壤水达到凋萎含水量时的土壤含水量分布函数wp(z)在作物潜在可利用深度d上的积分，以mm水柱表示，即：Wwp-土壤水理论无效库容；Wa-土壤水可利用量；θ(z,t)-某t时刻土壤体积含水量分布函数；d-作物对土壤水的潜在可利用深度；θfc(z)—对应于田间持水率的土壤含水量分布函数；θwp(z)—对应于根层凋萎含水量时的土壤含水量分布函数土壤水理论无效库容是一临界值，是土壤水调控时允许的下限土壤水储存量，相当于地表水库的死库容。土壤水理论无效库容(Wwp) 土壤水最大次调节量(Wam)土壤水最大次调节量是指对应于田间持水率的土壤水储存量与土壤水无效库容之差，记为Wam。理论上限土壤水储存量是指在不产生明显深层渗漏的条件下，作物潜在可利用深度d以上单位面积土壤柱体所能容纳的最大水量，即土壤水最大次调节量表征了土壤水最大可能的一次调节能力，相当于地表水库的调节库容。因此，土壤水最大次调节量可用以指导蓄水灌溉。当灌水定额超过最大次调节量时，其超过部分将形成深层渗漏。 土壤水理论可利用量(Wa)某时刻作物可利用深度以上单位面积土壤柱体中存在的可能被作物根系吸收的那部分水量称为土壤水可利用量(Wa),以mm水柱高度表示,它在数值上等于土壤水储存量与土壤水理论无效库容之差（相当于地表水库某时刻实际库容与死库容之差）：根据特定条件下土壤水可利用量与作物阶段耗水量就可以制订一定时间内的田间灌溉计划。 区域土壤水资源评价由懋正(1996)提出用区域土壤水资源表示一个地区土壤水的多少。区域土壤水资源是从流域水量平衡的角度给出土壤水资源的区域平均值，反映土壤水资源的区域分布规律。Wsr=P-Rs-RgWsr—区域土壤水资源；P—年降水量；Rs—降水产生的地表径流；Rg—降水对地下水的补给。这一方法无疑为流域土壤水资源计算提供了较为简便的计算方法，但尚不能发映一个流域不同地貌单元，不同岩性，不同土地利用情况下的土壤水资源量的差异。 作物生长期土壤水资源可利用量(Wc)由作物全生长期土壤水补给量(Wcr)及作物播种时(t0)土壤水可利用量Wa组成：作物土壤水资源评价PIDUdRsΔW=P+I+U-D-ET-RsΔWETt1为作物生长期结束时刻.作物生长期土壤水均衡:Wc=Wcr+WaWcr=P+I+U-D-Rs'