灌溉与排水

灌溉为降雨不足的土壤供水，而排水则排除多余水分；两者共同管理土壤水分平衡，以维持作物生长并保护土壤资源。

Definition

灌溉是人工向土壤施水以满足作物需水量的过程；排水是排除多余地表水或地下水的行为；两者都管理土壤水分平衡，以将含水量保持在有利于植物生长的范围内。

Scope

本主题涵盖灌溉水的施用方法及其时间和用量的安排，通过地表和地下排水排除多余水分，土壤水分平衡和作物需水量，以及管理因水管理不善可能导致的盐渍化和涝渍。它将土壤物理学应用于土壤水分的实际管理。

Core questions

• 如何使灌溉水量和时间与作物需水相匹配？
• 有哪些灌溉方法，它们的效率如何？
• 为什么以及如何通过排水排除多余水分？
• 灌溉和排水如何相互作用以控制盐渍化和涝渍？

Key concepts

• 土壤水分平衡
• 作物需水量和蒸散量
• 灌溉方法和效率
• 灌溉计划
• 地表和地下排水
• 淋洗需求和盐渍化控制

Key theories

土壤水分平衡与灌溉计划

灌溉计划通过跟踪土壤水分输入和损失的平衡，并在作物受胁迫前补充植物可用水，以田间持水量、萎蔫点和作物需水作为控制参考点。

淋洗需求与盐渍化控制

由于灌溉水含有溶解盐，一部分施用水必须通过土壤剖面排出，以将盐分淋洗到根区以下，因此充足的排水对于防止已使许多灌溉土地退化的盐渍化至关重要。

Mechanisms

灌溉补充因蒸散作用而消耗的植物可用水，其水量和时间由土壤水分平衡和土壤在田间持水量与萎蔫点之间的储存能力决定。地表灌溉、喷灌和滴灌方法在湿润土壤的均匀性和效率方面有所不同。排水排除会使土壤剖面饱和的水分，恢复通气并降低地下水位；由于灌溉会带来盐分，因此需要计划的淋洗系数和有效的排水系统，以将盐分冲洗到根系以下，防止盐渍化和涝渍。

Clinical relevance

良好的灌溉和排水在干旱和湿润地区都能维持生产力，高效利用稀缺水资源，并防止涝渍和盐渍化这两种已在全球范围内破坏大面积灌溉土地的退化现象；它们对粮食生产以及水土保持至关重要。

History

灌溉是农业最古老的技术之一，但其科学管理是在20世纪随着土壤物理学的发展而形成的，包括对土壤水分平衡、作物需水量以及控制盐渍化所需的淋洗量的定量处理，后者在中世纪关于盐渍土和碱性土的研究中得到了编纂。

Key figures

• Daniel Hillel
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• hillel1998
• usslab1954
• brady2016

Frequently asked questions

为什么灌溉会导致土壤盐渍化？

所有灌溉水都含有一些溶解盐，当水分蒸发或被植物吸收后，盐分会留下并积累；如果没有足够的排水和有意的淋洗将盐分冲洗到根区以下，它们就会积聚并可能导致土壤退化。

为什么有些土壤需要排水？

当来自降雨、灌溉或高地下水位的多余水分充满土壤孔隙时，它会排除空气并使根系缺氧；排水可以排除这些多余水分，恢复通气，并允许正常的根系生长和微生物活动。