第4章 农业水土工程1、2、3(学生版） 农业水土工程与节水农业农业工程概论 教学课件2.ppt

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1、华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 1.我国农业水土工程的现状与发展趋势我国农业水土工程的现状与发展趋势 2.农业环境保护与治理农业环境保护与治理3.土壤工程性质与土壤腐蚀土壤工程性质与土壤腐蚀 4.土地利用工程土地利用工程5.农田灌溉与排水农田灌溉与排水6.水土保持与节水农业技术水土保持与节水农业技术 第四章第四章农业水土工程与节水农业农业水土工程与节水农业Water and Soil Engineering Water-Saving Agriculture 农业水土工程农业水土工程1Generality of Agricultural Engi

2、neering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 4 41 1农业水土工程发展现状与趋势农业水土工程发展现状与趋势一、我国农业水土资源的基本状况与影响因素分析一、我国农业水土资源的基本状况与影响因素分析 1.水、土是发展农业生产最基本的自然资源。水、土是发展农业生产最基本的自然资源。我国国土有我国国土有960万万km2，其中山地占，其中山地占66，平地，平地34，耕地只有耕地只有11，约，约1亿亿ha，人均不到，人均不到0.1ha，约为世界，约为世界人均耕地的人均耕地的29。水资源由地表水、地下水和降水三。水资源由地表水、地下水和降水三部分组成，互

3、相之间又有交流。我国水资源总量约有部分组成，互相之间又有交流。我国水资源总量约有 27000亿亿m3，人均，人均2250m3，尚不到世界人均值的，尚不到世界人均值的14。单位面积耕地占有单位面积耕地占有27000m3ha。约为世界平均值的。约为世界平均值的12，属于水资源贫乏国家。，属于水资源贫乏国家。农业水土工程农业水土工程2Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2 2、新时期我国农业水土工程面临的新问题、新时期我国农业水土工程面临的新问题1)1)人口不断增长，人口不断增长

4、，3030年内将达到年内将达到1616亿人亿人 如何保证如何保证1616亿人的吃穿问题，是我们面临的十分艰巨的任亿人的吃穿问题，是我们面临的十分艰巨的任务。务。2)2)人均耕地逐年减少，减幅增大，要求大幅度提高作物单产人均耕地逐年减少，减幅增大，要求大幅度提高作物单产 中国耕地面积仅占世界总耕地面的中国耕地面积仅占世界总耕地面的7 7，人均耕地仅为世，人均耕地仅为世界人均量的界人均量的3333，仅及加拿大的，仅及加拿大的5 5，俄罗斯的，俄罗斯的9 9，美国的，美国的1010，印度的，印度的4444。农业水土工程农业水土工程3Generality of Agricultural Enginee

5、ring华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 中国人口增长与人均耕地发展过程曲线图中国人口增长与人均耕地发展过程曲线图农业水土工程农业水土工程4Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3)3)水资源日益短缺，灌溉发展受到制约水资源日益短缺，灌溉发展受到制约西北地区缺水情况预测西北地区缺水情况预测农业水土工程农业水土工程5Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部

6、国家211211工程重点大学工程重点大学 4 4）水体萎缩或污染水体萎缩或污染,减少了可供灌溉的水资源减少了可供灌溉的水资源 与农业水土工程密切相关的新问题便是水环境的恶与农业水土工程密切相关的新问题便是水环境的恶化。由于人类对水资源的过度开采化。由于人类对水资源的过度开采,不合理的调用不合理的调用,土壤土壤污染、垃圾排放污染、垃圾排放,以及将水作为除污介质而造成的水体萎以及将水作为除污介质而造成的水体萎缩和水体污染是十分严重的。这不仅破坏着人类的生存缩和水体污染是十分严重的。这不仅破坏着人类的生存环境环境,威胁着生命安全威胁着生命安全,而且直接减少着紧缺的淡水资源。而且直接减少着紧缺的淡水资

7、源。农业水土工程农业水土工程6Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 5 5）土壤污染土壤污染 土壤是作物生长的基地土壤是作物生长的基地,也是水分的保养所。但是也是水分的保养所。但是,由于当今的农业生产把施用化肥和化学农药作为增产的主由于当今的农业生产把施用化肥和化学农药作为增产的主要手段要手段,其用量日益俱增。其用量日益俱增。据有关研究证明据有关研究证明,大约施用化肥量的大约施用化肥量的30%30%左右溶解在左右溶解在水体里或残留在土壤中水体里或残留在土壤中,不仅成为量大面广

8、的污染源不仅成为量大面广的污染源,而且而且也使土壤本身遭受着污染。也使土壤本身遭受着污染。与化肥相比与化肥相比,农药毒性更大农药毒性更大,更不易降解更不易降解,对水土都会对水土都会造成更为严重的污染。造成更为严重的污染。农业水土工程农业水土工程7Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 人口的增长要求粮食安全人口的增长要求粮食安全,粮食安全要求增加产量和提高粮食安全要求增加产量和提高质量质量,而产量的增加和质量的提高又受到土地面积减少而产量的增加和质量的提高又受到土地面积减少,特

9、别特别是人均耕地面积减少的制约。人均耕地面积的减少要求提是人均耕地面积减少的制约。人均耕地面积的减少要求提高作物单产高作物单产,要求发展必要数量的灌溉面积要求发展必要数量的灌溉面积,并使灌溉地得到并使灌溉地得到适量的水源保证。适量的水源保证。农业水土工程农业水土工程8Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 1.1.农业水土工程的概念农业水土工程的概念 农业水土工程是研究水、土农业水土工程是研究水、土运行规律与持续高效利用的理论运行规律与持续高效利用的理论与技术，合理利用农业水土

10、资源，与技术，合理利用农业水土资源，创造良好的农业水土环境，为农创造良好的农业水土环境，为农业可持续发展服务的科学。业可持续发展服务的科学。二、我国农业水土工程学科的现状与发展趋势二、我国农业水土工程学科的现状与发展趋势农业水土工程农业水土工程9Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 作为农业工程学科中发展较早的二级学科之一，作为农业工程学科中发展较早的二级学科之一，农业水土工程学科曾先后称为农业水土工程学科曾先后称为“农田水利农田水利”和和“农田农田灌溉灌溉”。基于农业水资源

11、的科学利用与土壤改良、水。基于农业水资源的科学利用与土壤改良、水土保持等科学技术关系密切土保持等科学技术关系密切,国际上普遍采用水土工程国际上普遍采用水土工程名称名称,我国于我国于1990年定名为年定名为“农业水土工程农业水土工程”。农业水土工程农业水土工程10Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2.2.农业水土工程重点研究的内容：农业水土工程重点研究的内容：农业节水理论、田间节水灌溉新技术、节水灌溉设农业节水理论、田间节水灌溉新技术、节水灌溉设备研制、水资源持续利用理论与

12、工程技术、灌区用水管理、备研制、水资源持续利用理论与工程技术、灌区用水管理、农业水土环境监测、修复与保育、农业高效用水的工程技农业水土环境监测、修复与保育、农业高效用水的工程技术等方面的应用基础理论和新技术。术等方面的应用基础理论和新技术。农业水土工程领域具有多学科相互交叉、各种单项技农业水土工程领域具有多学科相互交叉、各种单项技术相互渗透的显著特征。术相互渗透的显著特征。水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等多学科的结合。学、数学和化学等多学科的结合。农业水土工程农业水土工程11Generality of Agricu

13、ltural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 农业水土工程学科研究现状农业水土工程学科研究现状1.1.西北农林科技大学西北农林科技大学教育部重点学科，农业部重点实验室教育部重点学科，农业部重点实验室2.2.中国农业大学中国农业大学中国农业水研究中心中国农业水研究中心3.3.武汉大学武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水资源与水电工程科学国家重点实验室4.4.河海大学河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室水文水资源与水利工程科学国家重点实验室5.5.沈阳农业大学沈阳农业大学灌溉排水理论与技术、设施环境工程、农灌

14、溉排水理论与技术、设施环境工程、农 业水土结构工程、农业水资源开发利用与管业水土结构工程、农业水资源开发利用与管 理、水土保持理、水土保持5 5个方向。个方向。农业水土工程农业水土工程12Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3 3、农业水土工程需要解决的主要科技问题、农业水土工程需要解决的主要科技问题1 1）农田物质迁移规律及其调控机理农田物质迁移规律及其调控机理 该领域主要研究农田水肥的运移规律及最优调控机理。该领域主要研究农田水肥的运移规律及最优调控机理。包括农田包括农

15、田“五水五水”(大气水、地面水、地下水、土壤水、植大气水、地面水、地下水、土壤水、植物水物水)转化的机制及其数值模拟转化的机制及其数值模拟;农田水盐运移规律与溶质农田水盐运移规律与溶质传输模型传输模型;农田水热耦合运移及水热转换关系农田水热耦合运移及水热转换关系;土壤土壤植植物物大气连续体大气连续体(简称简称SPAC)SPAC)中的水分传输机理、水分传输中的水分传输机理、水分传输的动力学模式及其计算机仿真方法的动力学模式及其计算机仿真方法;作物水分散失与光合作物水分散失与光合作用的耦合模式作用的耦合模式;等等等等农业水土工程农业水土工程13Generality of Agricultural

16、Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2 2）逆境对作物的影响机制及其持续农业中的水分调控逆境对作物的影响机制及其持续农业中的水分调控 包括水分亏缺对作物光合作用、生长和产量构成等因包括水分亏缺对作物光合作用、生长和产量构成等因素的影响关系素的影响关系;土壤水与含盐量水平对植物根系吸水、水土壤水与含盐量水平对植物根系吸水、水分散失和生长发育及产量的影响分散失和生长发育及产量的影响;水分过多水分过多 对作物的影响对作物的影响;作物耐旱、耐盐、耐渍涝的定量标准作物耐旱、耐盐、耐渍涝的定量标准;作物水分状况的作物水分状况的定量诊断方法

17、定量诊断方法,特别是用红外测温或遥感信息诊断作物水特别是用红外测温或遥感信息诊断作物水分状况的问题分状况的问题;等等。等等。农业水土工程农业水土工程14Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3 3）农业高效节水关键技术农业高效节水关键技术u 节水灌溉新技术包括喷、微、渗节水灌溉新技术包括喷、微、渗 地下滴地下滴 灌技术和田灌技术和田间地面灌水新技术的改进与提高。间地面灌水新技术的改进与提高。u 渠道防渗与管道输水技术渠道防渗与管道输水技术u 主要作物的节水、增产、高效灌溉制度

18、主要作物的节水、增产、高效灌溉制度u 灌区水管理技术灌区水管理技术4 4）农业综合水肥高效利用技术）农业综合水肥高效利用技术 具体包括不同节水技术条件具体包括不同节水技术条件(节水地面灌溉、喷灌、滴节水地面灌溉、喷灌、滴灌灌)所适宜的水肥耦合技术所适宜的水肥耦合技术农业水土工程农业水土工程15Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 5 5）与持续农业发展有关的灌溉土地评价及其土壤改良技术与持续农业发展有关的灌溉土地评价及其土壤改良技术6 6）区域农业水土资源的持续高效利用与优化

19、管理区域农业水土资源的持续高效利用与优化管理7 7）农业水土资源环境问题农业水土资源环境问题农业水土工程农业水土工程16Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 4 4、2121世纪中国农业水土工程学科发展趋势世纪中国农业水土工程学科发展趋势1 1）基础理论方面）基础理论方面u在水在水土土作物作物环境关系的最优调控理论与方法研究环境关系的最优调控理论与方法研究u农田物质农田物质(水、沙、盐、农业化学物水、沙、盐、农业化学物)的迁移规律及其数的迁移规律及其数值模拟与预测值模拟与预测

20、u在逆境对作物生长和产量影响的定量评价方法和农业水在逆境对作物生长和产量影响的定量评价方法和农业水旱灾害及防治对策旱灾害及防治对策农业水土工程农业水土工程17Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2 2）应用技术方面）应用技术方面 (1)(1)灌溉方式将从传统的丰水高产型灌溉转向限水灌溉灌溉方式将从传统的丰水高产型灌溉转向限水灌溉 (Limit Irrigation)、非充分灌溉、非充分灌溉(Non full Irrigation),),以提以提高水的利用率。各种利用适度亏水

21、来调控刺激作物生理机高水的利用率。各种利用适度亏水来调控刺激作物生理机能能,以提高作物水的利用效率、以提高作物水的利用效率、生产率生产率,改善农产品品质改善农产品品质的调亏灌溉、分根交替灌的调亏灌溉、分根交替灌溉也将得到深入研究和推广。溉也将得到深入研究和推广。农业水土工程农业水土工程18Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 (2)(2)喷、滴灌等先进的灌水技术将得到广泛使用，喷、滴灌等先进的灌水技术将得到广泛使用，设设备运行的可靠性备运行的可靠性、使用寿命和自动化程度很大提

22、高。各、使用寿命和自动化程度很大提高。各种先进的地面灌水技术如间歇灌、膜上灌、激光平地和种先进的地面灌水技术如间歇灌、膜上灌、激光平地和水平畦灌、果树渗水平畦灌、果树渗灌灌(地下滴地下滴)等将得到大面积推广等将得到大面积推广。(3)(3)各种灌溉技术与农业措施将有机融合在一起各种灌溉技术与农业措施将有机融合在一起,形形成综合水土资源高效利用技术。如各种水肥耦合、带状种成综合水土资源高效利用技术。如各种水肥耦合、带状种植、覆膜保墒等适合国情的水土高效利用技术将广泛使用植、覆膜保墒等适合国情的水土高效利用技术将广泛使用,以提高水肥利用率、农作物产量以提高水肥利用率、农作物产量,改善农产品的品质。改

23、善农产品的品质。农业水土工程农业水土工程19Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 (4)(4)灌区将广泛采用先进的大区域土壤墒情、作物旱灌区将广泛采用先进的大区域土壤墒情、作物旱情和水源水情实时监测与预报技术、渠系水量流量调控技情和水源水情实时监测与预报技术、渠系水量流量调控技术及灌区动态配水技术术及灌区动态配水技术,实现灌区水量最优调度。实现灌区水量最优调度。(5)(5)雨水集蓄与高效利用的技术将得到深入研究雨水集蓄与高效利用的技术将得到深入研究,形形成具有中国特色的雨水将

24、会在西北半干旱地区和南方丘陵成具有中国特色的雨水将会在西北半干旱地区和南方丘陵坡地广泛推广坡地广泛推广,以提高降雨的生产率。以提高降雨的生产率。(6)(6)根据不同地区的特点根据不同地区的特点,将广泛采用各种先进水土将广泛采用各种先进水土保持、高含沙浑水、部分苦咸水、污水灌溉及地下水持续保持、高含沙浑水、部分苦咸水、污水灌溉及地下水持续利用等区域水资源持续利用技术利用等区域水资源持续利用技术,以达到区域水资源的持以达到区域水资源的持续高效利用。续高效利用。农业水土工程农业水土工程20Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教

25、育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3 3）高新技术的应用方面高新技术的应用方面 随着计算机技术、电子信息技术、红外遥感技术以及随着计算机技术、电子信息技术、红外遥感技术以及其它技术的发展和应用其它技术的发展和应用,使土壤水分动态、水盐动态、水使土壤水分动态、水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况、农田微气象数据等沙动态、水污染状况、作物水分状况、农田微气象数据等方面的监测、采集、处理技术得到发展方面的监测、采集、处理技术得到发展,并促进农业水土并促进农业水土资源管理水平的提高。资源管理水平的提高。农业水土工程农业水土工程21Generality of Agricultural

26、 Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 综合运用全球卫星定位系统综合运用全球卫星定位系统 (GPS)(GPS)和地理信息系统和地理信息系统(GIS)(GIS)、遥感技术、遥感技术(RS)(RS)和计算机控制系统精准灌溉和计算机控制系统精准灌溉(Precise Irrigation),),将会成为我国将会成为我国 21 21 世纪农业水土工世纪农业水土工程发展热点和新的农业科技革命的重要内容程发展热点和新的农业科技革命的重要内容,以及提高农以及提高农业用水效率和单位面积产量的关键。业用水效率和单位面积产量的关键。农业水土工程农业水

27、土工程22Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 4 42 2 农业环境保护与治理农业环境保护与治理Protecting and fathering of agricultural environment一、自然环境与农业环境一、自然环境与农业环境 人类赖以生存的物质条件：人类赖以生存的物质条件：阳光阳光 空气空气 土地土地 水水 适宜于人类生活的大气温度适宜于人类生活的大气温度 安全的辐射强度安全的辐射强度 提供食物及其他生活提供食物及其他生活必需品必需品 能源能源 工业原料

28、工业原料 尽量避免有害细菌和尽量避免有害细菌和病毒病毒 避免自然灾害的侵袭避免自然灾害的侵袭农业水土工程农业水土工程23Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 人和动、植物及微生物组成的生物群落和上述非人和动、植物及微生物组成的生物群落和上述非生物物质条件生物物质条件(物理因素和化学因素物理因素和化学因素)共同构成了地球共同构成了地球上的生态系统。上的生态系统。各种生物及微生物之间、生物群落与环境之间关系各种生物及微生物之间、生物群落与环境之间关系密切、相互作用、并进行着物质与

29、能量的交换。密切、相互作用、并进行着物质与能量的交换。在自然条件下自然生态系统如果不遇到重大的意外在自然条件下自然生态系统如果不遇到重大的意外事故，可以在非常长的时间内保持着动态平衡，事故，可以在非常长的时间内保持着动态平衡，这种平这种平衡称为生态平衡衡称为生态平衡，它是人类得以持续生存、繁衍，发展，它是人类得以持续生存、繁衍，发展和进步的必要条件。和进步的必要条件。农业水土工程农业水土工程24Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 土壤和水、大气、阳光、气温共同构成了农业环境

30、，土壤和水、大气、阳光、气温共同构成了农业环境，它向农业动、植物提供生长、发育、繁殖的物质条件。它向农业动、植物提供生长、发育、繁殖的物质条件。农业生物群落和农业环境共同构成农业生态系统。农业生物群落和农业环境共同构成农业生态系统。农业环境是自然环境中最重要的组成部分。农业环境是自然环境中最重要的组成部分。农业环境质量恶化首先受影响的是农业的持续农业环境质量恶化首先受影响的是农业的持续发展，并且对整个人类的自然环境也有重要影响。发展，并且对整个人类的自然环境也有重要影响。农业水土工程农业水土工程25Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业

31、大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 二、农业环境质量恶化的因素与危害二、农业环境质量恶化的因素与危害 （一）农业生产活动及农村生活中的不恰当行为（一）农业生产活动及农村生活中的不恰当行为 1 1施用农业化学品施用农业化学品(化肥、农药，除草剂化肥、农药，除草剂)2 2农村生活用能农村生活用能 3 3过度耕作及耕作不当，使用塑料薄膜覆盖过度耕作及耕作不当，使用塑料薄膜覆盖 4 4家畜、家禽集中饲养家畜、家禽集中饲养 5 5城市发展及工业化过程中的不恰当行为城市发展及工业化过程中的不恰当行为 农业水土工程农业水土工程26Generality of Agricultural

32、 Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 (二)农业环境污染造成的危害农业环境污染造成的危害 1 1农业环境的本底值及自净能力农业环境的本底值及自净能力 未受人为污染的农业环境中各种元素和化学未受人为污染的农业环境中各种元素和化学物质的自然含量及自然丰度称为农业环境的本底物质的自然含量及自然丰度称为农业环境的本底值（值（background valuebackground value）。）。当某些污染物质的含量显著超过其自然本底值当某些污染物质的含量显著超过其自然本底值并造成一定危害时，就认为农业环境已受到污染。并造成一定危害时，

33、就认为农业环境已受到污染。农业水土工程农业水土工程27Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 自然环境处在不断变化的状态，在自然情况下自然环境处在不断变化的状态，在自然情况下受污染环境经物理、化学过程及在生物的参与下，受污染环境经物理、化学过程及在生物的参与下，都有不断消除污染物，恢复环境原来状态的能力。都有不断消除污染物，恢复环境原来状态的能力。但有些污染会通过生物链为人、畜食用后，在体但有些污染会通过生物链为人、畜食用后，在体内存积并浓缩，含量扩大到原来的几万倍。内存积并浓

34、缩，含量扩大到原来的几万倍。农业水土工程农业水土工程28Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 水质受污染程度的评价指标水质受污染程度的评价指标 COD化学耗氧量化学耗氧量(Chemical Oxygen Demand)表明水中的可氧化污染物质的状况表明水中的可氧化污染物质的状况 BOD生化需氧量生化需氧量(Biological Oxygen Demand)表示水中有机污染物质在微生物的生化作用下氧化分表示水中有机污染物质在微生物的生化作用下氧化分解所消耗水中氧的总量，其值越高

35、，说明水中的有机解所消耗水中氧的总量，其值越高，说明水中的有机污染物越多。污染物越多。DO水中溶解氧水中溶解氧(Dissolved Oxygen)水中溶解氧受水温、气压及某些溶质的影响，水中溶解氧受水温、气压及某些溶质的影响，DODO越越大表明水质越清洁。大表明水质越清洁。农业水土工程农业水土工程29Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 农业环境污染使作物生长受到直接和间接危害。农业环境污染使作物生长受到直接和间接危害。2 2农业环境污染的危害农业环境污染的危害 SO2SO2

36、经过大气中某些物质的催化，遇水蒸汽经过大气中某些物质的催化，遇水蒸汽可形成酸雨，它将使土壤、河湖酸化，殃及作物可形成酸雨，它将使土壤、河湖酸化，殃及作物及鱼类等及鱼类等 有些污染是缓慢危害农业和人类。有些污染是缓慢危害农业和人类。比重大于比重大于4 4以上的金属，如汞、铅、镉、镍、铬、以上的金属，如汞、铅、镉、镍、铬、铜、锌、砷等常混杂在工厂废水、污泥中，因其化铜、锌、砷等常混杂在工厂废水、污泥中，因其化学性质稳定，不易代谢分解，土壤一旦受其污染后，学性质稳定，不易代谢分解，土壤一旦受其污染后，很难治理。很难治理。农业水土工程农业水土工程30Generality of Agricultural

37、 Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 农农产产品品在在加加工工、贮贮藏藏、运运输输、包包装装过过程程中中都都有有可可能能造造成成污污染染，如如在在食食品品或或饲饲料料中中加加入入有有害害的的添添加加剂剂，或或在在贮贮存存过过程程中中发发生生霉霉变变，产产生生黄黄曲曲霉霉毒毒素素，这这是是一一种种容容易易诱诱发发肝肝癌癌的的毒毒素素。水水果果、蔬蔬菜菜等等在在收收获获前前施施农农药药，有有时时会会附附着着在在表表面面，有有些些甚至渗入到表皮内部，人类食用后就会中毒。甚至渗入到表皮内部，人类食用后就会中毒。农业水土工程农业水土工程

38、31Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 三、农业环境保护及治理三、农业环境保护及治理 农业环境治理需要农业、工业和城市管理互相配合，采农业环境治理需要农业、工业和城市管理互相配合，采用化学的、物理的、生物的及其他防治技术综合治理用化学的、物理的、生物的及其他防治技术综合治理。1 1工工业业应应改改革革工工艺艺，减减少少“三三废废”中中的的有有毒毒物物质质排排出出，井在三废进行处理后再行排出，还可进行综合利用。井在三废进行处理后再行排出，还可进行综合利用。2 2研研制制高高效

39、效、低低毒毒、低低残残留留的的农农药药，推推广广生生物物防防治治技技术术，水果、蔬菜等在收获前若于天内不得施用农药。水果、蔬菜等在收获前若于天内不得施用农药。农业水土工程农业水土工程32Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3 3修修筑筑氧氧化化塘塘，通通过过沉沉淀淀、中中和和、生生物物氧氧化化及及水水生生植物吸收后再用于灌溉。植物吸收后再用于灌溉。4 4对对已已污污染染的的农农田田，采采用用客客土土排排土土换换土土或或土土壤壤改改良良剂等。使毒性物质沉淀或分解剂等。使毒性物

40、质沉淀或分解5 5在在大大气气污污染染地地区区多多种种植植抗抗毒毒性性强强的的植植物物。6 6应应用用化化学学的的、物物理理的的、生生物物的的监监测测手手段段，对对农农业业环环境境进进行行监监测测，随随时时掌掌握握信信息息解解趋趋势势，以以便便及及时时采采取取治治理、保护措施。理、保护措施。农业的未来农业的未来.rmvb农业水土工程农业水土工程33Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 一一.农业土壤的工程性质农业土壤的工程性质(一）自然土壤和农业土壤的形成一）自然土壤和农业土

41、壤的形成1.1.自然土壤的形成自然土壤的形成 岩石风化产生的碎屑，不断减小尺寸，经风力、水力岩石风化产生的碎屑，不断减小尺寸，经风力、水力及重力搬运和堆积，形成土壤母质。土壤母质中的可溶性及重力搬运和堆积，形成土壤母质。土壤母质中的可溶性物质，一部分未微生物所吸收，使微生物得以滋生繁衍。物质，一部分未微生物所吸收，使微生物得以滋生繁衍。微生物的代谢产物及其死亡机体留在土壤母质中，微生物微生物的代谢产物及其死亡机体留在土壤母质中，微生物又将有机质分解为植物能吸收的养分，并改变土壤母质的又将有机质分解为植物能吸收的养分，并改变土壤母质的物理、化学物质，为植物生长创造条件。物理、化学物质，为植物生长

42、创造条件。4 43 3 土壤工程性质与土壤腐蚀土壤工程性质与土壤腐蚀Soil Engineering Properties And Soil Corrosion 农业水土工程农业水土工程34Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 这种自然现象和生物及微生物反复作用结果即形成这种自然现象和生物及微生物反复作用结果即形成自然土壤。自然土壤。自然土壤未经人扰动，通常其最上层是枯枝败叶层，自然土壤未经人扰动，通常其最上层是枯枝败叶层，其下是带酸性的淋溶层，第三层是沉积层，再下面是土壤其

43、下是带酸性的淋溶层，第三层是沉积层，再下面是土壤母质层，最下面是岩石层。母质层，最下面是岩石层。农业水土工程农业水土工程35Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2.2.农业土壤的形成农业土壤的形成 人类通过耕作、施肥、灌溉或排水，施用土壤改良剂，人类通过耕作、施肥、灌溉或排水，施用土壤改良剂，平整土地，栽培农作物等农业措施，使土壤更适合于农作平整土地，栽培农作物等农业措施，使土壤更适合于农作物生长，提高农作物土地利用率。物生长，提高农作物土地利用率。旱田农业土壤最上层厚旱田

44、农业土壤最上层厚151520cm(20cm(作物根系作物根系)，第二层，第二层厚约厚约5 510cm10cm，再往下是心底层，再往下是心底层(仍保持自然土壤的状态仍保持自然土壤的状态)，心底层以下是底土层，心底层以下是底土层(基本上是自然风化的碎屑或土壤基本上是自然风化的碎屑或土壤母质母质)。水水田土壤通常最上层是田土壤通常最上层是1cm1cm厚的氧化浮泥层，然后是厚的氧化浮泥层，然后是还原糊泥层，再下层是犁底层，犁底层以下是心底层。坚还原糊泥层，再下层是犁底层，犁底层以下是心底层。坚硬的犁底层对水田可起保水、保肥作用。硬的犁底层对水田可起保水、保肥作用。农业水土工程农业水土工程36Gener

45、ality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 土壤的质地分类土壤的质地分类 土壤中的矿物质是岩石经过分化而形成的固体颗粒。粒土壤中的矿物质是岩石经过分化而形成的固体颗粒。粒径在径在2mm2mm0.05mm0.05mm之间的称为砂粒，粒径在之间的称为砂粒，粒径在0.05mm0.05mm0.005mm0.005mm之间的称为粉粒，粒小鱼之间的称为粉粒，粒小鱼0.005mm0.005mm的称为黏的称为黏粒。根据土壤中砂粒和黏粒含量的多少，土壤可分为三种粒。根据土壤中砂粒和黏粒含量的多少，土壤可分为三

46、种类型：类型：砂土砂土(sandy soil)(sandy soil)：砂粒含量较多，通气性好，但土壤中砂粒含量较多，通气性好，但土壤中水分含量少，保水性较差。水分含量少，保水性较差。农业水土工程农业水土工程37Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 黏土黏土(clay soil)(clay soil)：黏粒含量较多，通气性差，但含水量较黏粒含量较多，通气性差，但含水量较多，保水性好。多，保水性好。壤土壤土(loamy soil)(loamy soil)：砂粒和黏粒的含量比例适

47、中，通气性，砂粒和黏粒的含量比例适中，通气性，水分含量也较多，保水性一般。水分含量也较多，保水性一般。农业水土工程农业水土工程38Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 （二）土壤的空隙度、土壤水和空气（二）土壤的空隙度、土壤水和空气 土壤是多相复杂体，一般空隙占土壤是多相复杂体，一般空隙占3030-50-50，其中，其中非水即气，空气容积大，即使在稻作的淹水期仍有非水即气，空气容积大，即使在稻作的淹水期仍有2 25 5的空气。因此土壤的容重与比重相差较大，砂质的空气。因此土壤

48、的容重与比重相差较大，砂质土壤容重为土壤容重为1.21.21.81.8，粘质土壤为，粘质土壤为1.01.01.51.5。农业水土工程农业水土工程39Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 1.1.土壤空隙度土壤空隙度 土壤空隙度是空隙容积土壤空隙度是空隙容积V Vv v与土壤容积与土壤容积Vt之比，可用百分之比，可用百分比来表示。比来表示。土壤空隙比土壤空隙比e e是土壤空隙容积与土粒容积之比。是土壤空隙容积与土粒容积之比。农业水土工程农业水土工程40Generality of

49、 Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 2.2.土壤水土壤水 土壤空隙中有相当一部分为水占据，其数量随土壤质土壤空隙中有相当一部分为水占据，其数量随土壤质地、土壤含水量、温度等而变化，它们在空隙中以吸湿水、地、土壤含水量、温度等而变化，它们在空隙中以吸湿水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在，其中毛管水直接供薄膜水、毛管水和重力水等形式存在，其中毛管水直接供养作物，重力水是含水量超过土壤持水量水分受重力支配养作物，重力水是含水量超过土壤持水量水分受重力支配向地下渗透的水分。向地下渗透的水分。农业水土工程农

50、业水土工程41Generality of Agricultural Engineering华中农业大学华中农业大学教育部国家教育部国家211211工程重点大学工程重点大学 3.3.土壤空气土壤空气 土壤空隙中空气总含量是土壤水分、质地、结构等的土壤空隙中空气总含量是土壤水分、质地、结构等的函数。土壤空气中水汽含量很大，有时相对湿度达函数。土壤空气中水汽含量很大，有时相对湿度达100100，氧气含量比空气少，二氧化碳含量比空气多氧气含量比空气少，二氧化碳含量比空气多5 5120120倍，这倍，这是土壤微生物及其它土壤生物呼吸所致。是土壤微生物及其它土壤生物呼吸所致。农业水土工程农业水土工程42G