旱作地区农田水分状况
旱作地区的各种形式的水分，并非全部能被作物所直接利用。如地面水和地下水必须适时适量地转化成为作物根系吸水层（可供根系吸水的土层，略大于根系集中层）中的土壤水，才能被作物吸收利用。通常地面不允许积聚水量，以免造成淹涝，危害作物。地下水一般不允许上升至根系吸水层以内，以免造成渍害，因此，地下水只应通过毛细管作用上升至根系吸水层，供作物利用。这样，地下水必须维持在根系吸水层以下一定距离处。
在不同条件下，地面水和地下水补给土壤水的过程是不同的，现分别说明如下：
1）当地下水位埋深较大和土壤上层干燥时，如果降雨（或灌水），地面水逐渐向土中入渗，在入渗过程中，土壤水分的动态如图1-2所示。从图中可以看出，降雨开始时，水自地面进入表层土壤，使其接近饱和，但其下层土壤含水率仍未增加。此时含水率的分布如图1-2中曲线1；降雨停止时土壤含水率分布如图1-2中曲线2；雨停后，达到土层田间持水率后的多余水量，则将在重力（主要的）及毛管力的作用下，逐渐向下移动，经过一定时期后，各层土壤含水率分布的变化情况如图1-2中曲线3；再过一定时期，在土层中水分向下移动趋于缓慢，此时水分分布情况如图1-2中曲线4；上部各土层中的含水率均接近于田间持水率。
图1-1 土壤水分特征曲线示意图
图1-2 降雨（或灌水）后不同深度土层的湿润过程示意图
在土壤水分重新分布的过程中，由于植物根系吸水和土壤蒸发，表层土壤水分逐渐减少，其变化情况如图1-2中曲线5及曲线6所示。
2）当地下水位埋深较小，作物根系吸水层上面受地面水补给，而下面又受上升毛管水的影响时，土层中含水率的分布和随时间的变化情况如图1-3所示。
图1-3（a）中曲线0是还未受到地面水补给的情况，当有地面水补给土壤时，首先在土壤上层出现悬着毛管水，如图1-3中曲线1、2、3所示。地面水补给量越大，则入渗的水量所达到的深度越大，直至与地下水面以上的上升毛管水衔接，如图1-3中曲线4。当地面水补给土壤的数量超过了原地下水位以上土层的田间持水能力时，即将造成地下水位的上升，如图1-3（b）。在上升毛管水能够进入作物根系吸水层的情况下，地下水位的高低便直接影响着根系吸水层中的含水率，如图1-4所示。在地表积水较久时，入渗的水量将使地下水位升高到地表与地面水相连接。
图1-3 降雨（或灌水）后土壤含水率随时间变化示意图（地下水埋深较小时）(https://www.daowen.com)
作物根系吸水层中的土壤水，以毛管水最容易被旱作物吸收，是对旱作物生长最有价值的水分形式。超过毛管水最大含水率的重力水，一般都下渗流失，不能为土壤所保存，因此，很少能被旱作物利用。同时，如果重力水长期保存在土壤中，也会影响到土壤的通气状况（通气不良），对旱作物生长不利。所以，旱作物根系吸水层中允许的平均最大含水率一般不超过根系吸水层中的田间持水率。当根系吸水层的土壤含水率下降到凋萎系数以下时，土壤水分也不能为作物利用。
当植物根部从土壤中吸收的水分来不及补给叶面蒸发时，便会使植物体的含水量不断减小，特别是叶片的含水量迅速降低。这种由于根系吸水不足以致破坏了植物体水分平衡和协调的现象，即谓之干旱。由于产生干旱的原因不同，可分大气干旱和土壤干旱两种情况。在农田水分尚不妨碍植物根系的吸收，但由于大气的温度过高和相对湿度过低，阳光过强，或遇到干热风造成植物蒸腾耗水过大，都会使根系吸水速度不能满足蒸发需要，这种情况谓之大气干旱。我国西北、华北均有大气干旱。大气干旱过久会造成植物生长停滞，甚至使作物因过热而死亡。若土壤含水率过低，植物根系从土壤中所能吸取的水量很少，无法补偿叶面蒸发的消耗，则形成所谓土壤干旱的情况。短期的土壤干旱，会使产量显著降低，干旱时间过长，即会造成植物的死亡，其危害性要比大气干旱更为严重。为了防止土壤干旱，最低的要求就是使土壤水的渗透压力不小于根毛细胞液的渗透压力，凋萎系数便是这样的土壤含水率临界值。
土壤含水率减小，使土壤溶液浓度增大，从而引起土壤溶液渗透压力增加，因此，土壤根系吸水层的最低含水率，还必须能使土壤溶液浓度不超过作物在各个生育期所容许的最高值，以免发生凋萎。这对盐渍土地区来说更为重要。土壤水允许的含盐溶液浓度的最高值视盐类及作物的种类而定。按此条件，根系吸水层内土壤含水率应不小于如下值：
图1-4 地下水位对作物根系吸水层内土壤含水率分布的影响示意图
式中 θmin——按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率（占干土重的百分数）；
S——根系吸水土层中易溶于水的盐类数量（占干土重的百分数）；
C——允许的盐类溶液浓度（占水重的百分数）。
养分浓度过高也会影响到根系对土壤水分的吸收，甚至发生枯死现象。因此在确定最小含水率时还需考虑养分浓度的最大限度。
根据以上所述，旱作物田间（根系吸水层）允许平均最大含水率不应超过田间持水率，最小含水率不应小于凋萎系数。为了保证旱作物丰产所必需的田间适宜含水率范围，应在研究水分状况与其他生活要素之间的最适关系的基础上，总结实践经验，并与先进的农业增产措施相结合来加以确定。