第六章

土壤水第一節(jié)土壤水及土壤水分含量土壤水的重要性：幾乎所有的水只有進(jìn)入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要來源。土壤水是土壤的最重要組成部分之一。土壤水是土壤形成發(fā)育的催化劑；土壤水并非純水、而是稀薄的溶液。所測(cè)定的土壤水實(shí)際上是指在105℃溫度下從土壤中驅(qū)逐出來的水。土壤水平衡ΔW＝P+I+U-E-T-R-In-DΔW＝P+U–WET–D計(jì)算時(shí)段末與計(jì)算時(shí)段初土體儲(chǔ)水量之差計(jì)算時(shí)段內(nèi)降水量，灌水量，上行水總量，土面蒸發(fā)量，植物葉面蒸騰量，地面徑流損失量，植物冠層截留量，下滲水量。土壤水分類型及有效性1、土壤水分類型吸濕水膜狀水毛管水重力水土壤吸濕水干土從空氣中吸著水汽所保持的水稱為吸濕水。最大吸濕量：干土在近于水汽飽和的大氣中吸附水汽，并在土粒表面凝結(jié)成液態(tài)水的數(shù)量。土壤顆粒表面上吸附的水分形成水膜，這部分水稱為土壤膜狀水。土壤膜狀水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量稱為土壤最大分子持水量存在于土壤毛管孔隙中的水分，稱為毛管水。包括毛管懸著水和毛管上升水。土壤膜狀水土壤毛管水膜狀水示意圖水沿著毛管上升毛管作用力范圍：0.1-1mm有明顯的毛管作用0.05-0.1mm毛管作用較強(qiáng)0.05-0.005mm毛管作用最強(qiáng)<0.001mm

毛管作用消失土壤水分含量的表示方法1、質(zhì)量含水率（量）（m）

2、容積含水率（量）（v）

v=m·3、相對(duì)含水量（%）

毛管懸著水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量稱為田間持水量，通常作為灌溉水量定額的最高指標(biāo)。在數(shù)量上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。田間持水量的大小，主要受質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、松緊狀況等的影響。水分常數(shù)①最大吸濕量（吸濕系數(shù)）：指干土在相對(duì)濕度飽和時(shí)所吸收氣態(tài)水的數(shù)量。②最大分子持水量：土壤靠分子引力所能吸收液態(tài)水的數(shù)量。③田間持水量：在地下水位較深的情況下，土壤保持毛管懸著水的最大數(shù)量。④凋萎系數(shù)：是指植物發(fā)生凋萎時(shí)的土壤含水量凋萎系數(shù)=（1.5~2）×土壤最大吸濕量⑤毛管斷裂含水量=65~75%田間持水量（70%）（田間穩(wěn)定濕度）夏季、作物生長(zhǎng)旺盛期，暫時(shí)萎蔫。土壤固相

土壤水類型：吸濕水膜狀水毛管水重力水

毛管斷裂田間毛管飽和水分常數(shù)：氣水界面吸濕系數(shù)萎蔫系數(shù)含水量持水量持水量含水量吸力（氣壓）1000031156.25?8/100

1/1000

土壤水分有效性無效水一定情有效水多余水況下有效土壤水的有效性土壤有效水(availablesoilwater)：在田間持水量（1-2萬帕）到永久萎蔫系數(shù)（150萬帕）之間保留在土壤中的水分。土壤水吸力大于150萬帕的土壤水對(duì)植物來說是無效水植物吸水：主動(dòng)吸水和被動(dòng)吸水。被動(dòng)吸水為主要方式，其動(dòng)力是從植物葉面到莖到根到土壤的水勢(shì)梯度。主動(dòng)吸水一般不超過植物需水量的10%。土壤萎蔫系數(shù)***：（wiltingpoint)作物葉片發(fā)生永久萎蔫時(shí)的土壤含水量，也叫永久萎蔫點(diǎn)。土壤有效水的范圍：含水量大于田間持水量：田間持水量-凋萎系數(shù)含水量小于田間持水量：土壤含水量-凋萎系數(shù)土壤田間持水量為24%，凋萎系數(shù)17%，田間實(shí)際含水量為20%，其相對(duì)含水量為多少？土壤有效水占多少？20/24×100%=83.3%20%－17%=3%土壤含水量的測(cè)定烘干法儀器法電阻法，中子法，TDR（時(shí)域反射儀）法土壤儲(chǔ)水量

水深：Dw=v*h

容積水容量第二節(jié)土壤水能態(tài)土水勢(shì)及其分勢(shì)土壤B粘土含水量25%水流向何方？標(biāo)注土水勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)土壤A砂土含水量15%土水勢(shì)及其分勢(shì)基質(zhì)勢(shì)（m）（土壤顆粒和孔隙對(duì)水的吸持力）負(fù)值，當(dāng)土壤飽和時(shí)最大＝0土壤含水量越高，基質(zhì)勢(shì)也越高。壓力勢(shì)（p）（靜水柱產(chǎn)生的壓力）正值。只有當(dāng)土壤水分飽和時(shí)才有壓力勢(shì)。在不飽和土壤中壓力勢(shì)為0飽和土層越深，壓力勢(shì)越高。溶質(zhì)勢(shì)（S）（溶解物對(duì)水分子的結(jié)合力）負(fù)值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢(shì)越低。溶質(zhì)勢(shì)只有對(duì)半透膜的水分運(yùn)動(dòng)起作用。重力勢(shì)（g）（水自身的重力）重力勢(shì)（g）是指由重力作用而引起的土水勢(shì)變化。任何時(shí)后重力勢(shì)都存在。高于參比面時(shí)為正，反之為負(fù)，參比面處重力勢(shì)為0總水勢(shì)：t=m+p+s+g

請(qǐng)注意：在不同的情況下，土壤總水勢(shì)的各分勢(shì)組成是不同的。土壤水吸力土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，簡(jiǎn)稱吸力，但并不是指土壤對(duì)水的吸力。T＝-m

一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與m相等，但符號(hào)相反。如何用水吸力和水勢(shì)判斷水分運(yùn)動(dòng)的方向？請(qǐng)回答。土壤水勢(shì)的定量測(cè)定土水勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)單位：帕（Pa）

1Pa=0.0102cm水柱

1atm=1033cm水柱=1.0133bar1bar=0.9896atm=1020cm水柱

1bar=100000Pa厘米水柱的負(fù)對(duì)數(shù)（pF）一般只能測(cè)定8萬帕以下的土壤水吸力。土壤水分特征曲線：指土壤水分含量與土壤水吸力的關(guān)系曲線。目前尚無法從理論上推導(dǎo)出土壤含水率與土壤水吸力或基質(zhì)勢(shì)之間的關(guān)系，只能用實(shí)驗(yàn)方法獲得水分特征曲線。010203040506070土壤水吸力黏土壤土砂土土壤含水量%影響因素質(zhì)地結(jié)構(gòu)溫度水分特征曲線的用途：進(jìn)行土壤水吸力S和含水率之間的換算。分析不同質(zhì)地土壤的持水性和土壤水分的有效性。間接地反映出土壤孔隙大小的分布。應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理方法對(duì)土壤中的水運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析。第三節(jié)土壤水運(yùn)動(dòng)土壤水流動(dòng)水分蒸發(fā)水分入滲水分再分配飽和流飽和流的推動(dòng)力主要是重力勢(shì)梯度和壓力勢(shì)梯度，基本上服從飽和狀態(tài)下多孔介質(zhì)的達(dá)西定律(Darcy’slaw)

單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積土壤的水量，土壤水通量與土水勢(shì)梯度成正比飽和流導(dǎo)水率Ks土壤所有的孔隙都充滿了水時(shí)，水分向土壤下層或橫向運(yùn)動(dòng)的速度。

影響飽和導(dǎo)水率的因素質(zhì)地水通量與孔隙半徑4次方呈正比。結(jié)構(gòu)土壤結(jié)皮。有機(jī)質(zhì)含量。黏土礦物種類。飽和導(dǎo)水率的特點(diǎn)①飽和率是常數(shù)②

主要取決于土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。沙質(zhì)土>壤質(zhì)土>黏質(zhì)土土壤非飽和流

土壤非飽和流的推動(dòng)力主要是基質(zhì)勢(shì)梯度和重力勢(shì)梯度。它也可用達(dá)西定律來描述，對(duì)一維垂向非飽和流，其表達(dá)式為：非飽和流導(dǎo)水率 土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系K(m)為非飽和導(dǎo)水率，d/dx為總水勢(shì)梯度非飽和導(dǎo)水率是土壤基質(zhì)勢(shì)的函數(shù)。非飽和條件下土壤水流的數(shù)學(xué)表達(dá)式與飽和條件下的類似，二者的區(qū)別在于：飽和條件下的總水勢(shì)梯度可用差分形式，而非飽和條件下則用微分形式：飽和條件下的土壤導(dǎo)水率Ks對(duì)特定土壤為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo)水率是土壤含水量或基質(zhì)勢(shì)（m）的函數(shù)。

土壤水氣運(yùn)動(dòng)

土壤氣態(tài)水的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為

水汽擴(kuò)散和水汽凝結(jié)兩種現(xiàn)象水汽擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力是水汽壓梯度1、“夜潮”現(xiàn)象多出現(xiàn)于地下水埋深度較淺的“夜潮地”。2、“凍后聚墑”現(xiàn)象冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而凍層以下土層的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向凍層集聚、凍結(jié)、使凍層不斷加厚，其含水量有所增加，這就是“凍后聚墑”現(xiàn)象?！皟龊缶蹓劇钡亩嗌?，主要決定于該土壤的含水量和凍結(jié)的強(qiáng)度。含水量高凍結(jié)強(qiáng)度大，“凍后聚墑”就比較明顯。一般對(duì)土壤上層增水作用為2－4％左右。入滲、土壤水的再分布和土面蒸發(fā)（一）土壤入滲一般是指水自土表垂直向下進(jìn)入土壤的過程，但也不排斥如溝灌中水分沿側(cè)向甚至向上進(jìn)入土壤的過程。影響因素：一是供水速率，二是土壤的入滲能力。

(入滲速率—infiltrationrate)最初入滲速率：穩(wěn)定入滲速率：幾種不同質(zhì)地土壤的最后穩(wěn)定入滲速率(毫米/小時(shí))土壤砂砂質(zhì)和粉質(zhì)土壤壤土粘質(zhì)土壤堿化粘質(zhì)土壤最后入滲速率>2010-205-101-5<1概念：土壤水入滲過程結(jié)束后，水在重力和吸力梯度影響下在土壤中向下移動(dòng)重新分布的過程。 土壤水的再分布是土壤水的不飽和流。土壤水的再分布(soilwaterredistribution)土面蒸發(fā)概念：土壤水汽進(jìn)入大氣的過程。當(dāng)土壤供水充分時(shí)，由大氣蒸發(fā)能力決定的最大可能蒸發(fā)強(qiáng)稱為潛在蒸發(fā)強(qiáng)度。(Soilpotentialevaporation)土面蒸發(fā)過程區(qū)分為三個(gè)階段。1、表土蒸發(fā)強(qiáng)度保持穩(wěn)定的階段穩(wěn)定蒸發(fā)階段蒸發(fā)強(qiáng)度的大小主要由大氣蒸發(fā)能力決定，可近似為水面蒸發(fā)強(qiáng)度E0。此階段含水率的下限，一般認(rèn)為該值相當(dāng)于毛管水?dāng)嗔蚜康暮剩蛱镩g持水量的50-70%2、表土蒸發(fā)強(qiáng)度隨含水率變化的階段蒸發(fā)速率急劇降低，有利于土壤墑情的保持3、水汽擴(kuò)散階段土壤輸水能力弱，不能補(bǔ)充表土蒸發(fā)損失的水分，土壤表面形成干土層。在此階段，蒸發(fā)面不是在地表，而是在土壤內(nèi)部，蒸發(fā)強(qiáng)度的大小主要由干土層內(nèi)水汽擴(kuò)散的能力控制，并取決于干土層厚度，一般來說，其變化速率十分緩慢而且穩(wěn)定。

土壤保墑措施在蒸發(fā)的第一階段進(jìn)行效果最佳；第二階段次之。田間土壤水分平衡田間土壤水分平衡示意圖，據(jù)此可列出其土壤水分平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式：W=P+I+U-E-R-T-In-D

田間蒸騰和蒸發(fā)很難截然分開，常合在一起，統(tǒng)稱蒸散WET

(evapotranspiratio