土壤物理學(xué)總復(fù)習(xí)主講：蔡典雄中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃所2010年12月第一部分：土壤物理基本原理第一章土壤物理學(xué)的任務(wù)、基本概念、定義及基本性質(zhì)

第一節(jié)土壤物理學(xué)的基本任務(wù)第二節(jié)土壤物理基本概念第三節(jié)定義及基本性質(zhì)第四節(jié)分散體系的土壤（土壤固、液、氣相，土壤顆粒大?。?/p>

第二章土壤組分的容積和質(zhì)量關(guān)系

第一節(jié)土壤密度第二節(jié)土壤容重第三節(jié)總?cè)葜氐谒墓?jié)空隙度第五節(jié)土壤濕度第六節(jié)土壤水量第七節(jié)充氣空隙度第八節(jié)土壤固、液、氣容積和質(zhì)量換算與轉(zhuǎn)化關(guān)系第三章土壤水勢(shì)理論

第一節(jié)勢(shì)值概念、單位和土壤水勢(shì)（水位，水頭）第二節(jié)土壤水流與非飽和土壤水流方程第三節(jié)土壤水入滲與方程第二部分：應(yīng)用土壤物理第一章農(nóng)田土壤水狀況第一節(jié)田間水分平衡第二節(jié)田間土壤水分特征第三節(jié)田間水分滲透與蒸發(fā)第四節(jié)水分再分布與排水第二章土壤水分與植物關(guān)系

第一節(jié)植物內(nèi)部水分關(guān)系第二節(jié)植物對(duì)葉部水分虧損的反應(yīng)第三節(jié)葉水勢(shì)與土壤水分關(guān)系第四節(jié)土壤生物與土壤水關(guān)系第三章土壤水分管理

第一節(jié)地表水管理第二節(jié)灌溉與排水第三節(jié)淋洗和改良第四節(jié)污水利用和地下水補(bǔ)給；第四章水土保持

第一節(jié)徑流與侵蝕第二節(jié)水蝕、風(fēng)蝕產(chǎn)生發(fā)生因素第三節(jié)土壤侵蝕控制第四節(jié)土壤侵蝕方程第五節(jié)土壤侵蝕管理第一部分緒論1、土壤物理學(xué)的定義

土壤物理學(xué)是研究土壤中產(chǎn)生的一系列物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的科學(xué)。土壤物理學(xué)可以看成是敘述土壤物理性質(zhì)，測(cè)定、預(yù)報(bào)以及控制在土壤中或通過(guò)土壤所發(fā)生的物理過(guò)程的土壤學(xué)的分支。是闡述土壤中物質(zhì)的狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)以及能量的傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)化的科學(xué)。內(nèi)容涉及：土壤機(jī)械組成、土壤膠體、土壤結(jié)構(gòu)、土壤空氣、土壤水分、灌溉原理、土壤溫度、土壤耕作、與土壤侵蝕等。2、土壤物理學(xué)的任務(wù)

土壤物理學(xué)的基本任務(wù)

在于獲得對(duì)支配土壤行為及其在生物圈中的機(jī)制的基本理解，包括這樣一些相互聯(lián)系的過(guò)程，如大地的能量交換以及田間水分和可移動(dòng)物質(zhì)的循環(huán)。

在實(shí)踐方面：

土壤物理學(xué)著重于通過(guò)灌溉、排水、土壤和水的保持、耕作、通氣、土壤熱量調(diào)解，以及為了工程目的地土壤材料的利用等，合理的管理好土壤。因此，土壤物理學(xué)是一門(mén)范圍廣泛的，即使基礎(chǔ)的，又是實(shí)踐學(xué)科。它與土壤學(xué)、以及其他學(xué)科相交叉，如地球生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、微氣候?qū)W、地質(zhì)學(xué)、植物學(xué)、作物學(xué)等等。第二部分分散相特性1、土壤是一個(gè)非常復(fù)雜的體系?？諝馑腆w固相物質(zhì)——礦物質(zhì)或者有機(jī)質(zhì)

礦物質(zhì)部分包含不同大小、形狀和化學(xué)組成的顆粒；有機(jī)質(zhì)部分除去活有機(jī)體以外，還包含不同分解階段的殘?jiān)?；生（?dòng)）物部分。液相——占據(jù)在部分或全部的固體粒子之間的空隙里的土壤水，其化學(xué)組成和自由移動(dòng)的能力是變動(dòng)的。氣相或蒸氣相——土粒間未被水占據(jù)的空間，包括：水氣、氣態(tài)物質(zhì)等。2、晶體粘土礦物可分四大組：

1：1晶格型高嶺土組

2：1晶格型水化云母組

2：1膨脹晶格型蒙脫石組

2：1變異晶格型坡縷石或纖維粘土組

3、粘粒的表面與顆粒大小的關(guān)系每單位質(zhì)量的巨大表面是所有分散體系的首要特性。某一分散體系表面大大小通常稱(chēng)“比表面”，用每克或每立方厘米分散相中有多少平方厘米表面表示。由于土壤中不同的質(zhì)地分級(jí)是以其有效直徑為基礎(chǔ)而進(jìn)行分組的，因此了解每一組的比面特別有意義。例如很少量的物質(zhì)若經(jīng)高度細(xì)分，則有可顯示出巨大無(wú)比的表面積。粘土與砂土每單位質(zhì)量總表面積之間的巨大差異，使我們對(duì)他們的物理性質(zhì)之所以顯著不同有了一個(gè)比較明確的理解。陽(yáng)離子吸附陽(yáng)離子西服是平衡由粘土晶格中同晶置換和晶體邊緣斷鍵所產(chǎn)生的負(fù)電荷的結(jié)果。不同粘土礦物組的CEC隨著晶格的結(jié)構(gòu)的性質(zhì)以及同晶置換的程度而異，其次序?yàn)椋?/p>

蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石陽(yáng)離子交換量與內(nèi)外表面的總和有關(guān)，因此CEC將隨顆粒變小而增加。離子的大小、水化程度和價(jià)數(shù)直接影響著陽(yáng)離子交換量。陰離子吸附某些粘土礦物如高嶺石組礦物和水鋁英石，在較低pH值時(shí)顯示正電荷。這些正電荷就是產(chǎn)生陰離子吸附和交換之處。4、顆粒大小

土壤中各種質(zhì)地粒級(jí)是按其當(dāng)量直徑分成不同大小組合的。土壤顆粒并非球體，是不等軸的。因此，對(duì)機(jī)械過(guò)篩分出的較大顆粒而言，當(dāng)量直徑指能穿過(guò)某一只大小孔洞的球體的直徑，而靠沉降技術(shù)分出的小顆粒而言，當(dāng)量直徑指在液體介質(zhì)中具有相同密度以及沉降速度的球體直徑。（1）土粒的分散田間或自然土壤，絕大部分或全部粘粒都是相互團(tuán)聚成粒徑不同的團(tuán)粒，微團(tuán)粒是粘粒直接凝聚而成，粗團(tuán)粒則主要是由腐殖質(zhì)和某些情況下土壤中的石灰物質(zhì)、游離鐵等所起的作用。在中性土壤中主要是交換性Ca2+起作用，酸性土壤中還有交換性AL3+的作用，土壤溶液中鹽類(lèi)溶質(zhì)濃度高也促進(jìn)粘粒的團(tuán)聚。5、粒徑分析過(guò)去也稱(chēng)為機(jī)械分析使土壤實(shí)驗(yàn)科學(xué)中最古老的測(cè)定技術(shù)之一，它包含以下操作步驟。

傳統(tǒng)的處理方法：用H2O2-HCl處理和添加含Na+的化合物作為分散劑。其中：

H2O2——

作用是破壞有機(jī)質(zhì)；稀HCl——

作用是為了溶解游離的CaCO3和其他的膠結(jié)劑，并用H+代換有凝聚作用的Ca2+和AL3+等離子和淋洗土壤溶液中的溶質(zhì)。交換性的H+也有凝聚作用，必須用分散粘粒的Na+代換，所用的Na+的數(shù)量不能過(guò)多超過(guò)土壤的交換量。

無(wú)法篩分的細(xì)土粒，普遍采用Stokes定律，按土粒在水中沉降的快慢區(qū)分不同粒級(jí)的土粒。顆粒在水中沉降除重力作用外還受與重力作用相反的粘滯阻力的作用，G.G.Stokes(1851)指出，粘滯阻力Fr應(yīng)等于：

Fr=6πμrυ

式中：μ為水的粘度（Pa·s);r為土壤顆粒半徑（cm);υ為土壤顆粒沉降速度（cm/s).

（2）細(xì)土粒的沉降分離

顆粒開(kāi)始沉降，沉降速度隨時(shí)間增大，粘滯阻力也隨之增大，但顆粒所受粘滯阻力與所收的重力平衡時(shí)，沉降速度不再增加，顆粒以勻速沉降，這是的沉降速度稱(chēng)為終極速度。顆粒所受的重力可以由下式計(jì)算：

G=4πr3(ρs-ρf)g/3式中：4πr3/3為球體顆粒的體積，ρs為顆粒密度（g/cm3），ρf為流體的密度（g/cm3），g為重力加速度。當(dāng)

Fr=G時(shí)可得：

υt=d2(ρs-ρf)g/1800μ式中：υt為終極速度，d為顆粒直徑（mm）。

假設(shè)沉降速度幾乎在沉降過(guò)程一開(kāi)始就立即達(dá)到，則可計(jì)算一定直徑的顆粒沉降到L（cm）所需要的時(shí)間：

t=1800Lμ/(d2（ρs-ρf)g)利用沉降法進(jìn)行歷經(jīng)分析，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)假定：顆粒是堅(jiān)固的球體且表面光滑所有的顆粒密度相同顆粒直應(yīng)達(dá)到不受流體分子布朗運(yùn)動(dòng)的影響供沉降分析的懸液必須稀釋到顆粒沉降互不干擾，即每一個(gè)顆粒的沉降都不受相鄰顆粒的影響環(huán)繞顆粒的流體保持層流運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有顆粒的過(guò)快沉降引起流體紊流運(yùn)動(dòng)。以上幾點(diǎn)除了c,d可以大致滿(mǎn)足以外，其他很難滿(mǎn)足，雖已歷經(jīng)分析只能給出近似的結(jié)果。

具體測(cè)定個(gè)細(xì)土粒的方法，可用移液管于沉降開(kāi)始的一瞬間（按Stokes方程計(jì)算）在一定深度緩慢吸取一定量的懸浮液樣品，烘干后稱(chēng)重，在計(jì)算小于相應(yīng)的粒徑的累積量，兩次測(cè)定的累積量相減,便為某一粒徑范圍的土粒量。以上方法稱(chēng)為吸管法，是目前國(guó)際上認(rèn)為較精確的方法。另外，還有比重計(jì)法，近年來(lái)，激光粒度分析儀也逐漸應(yīng)用于土壤顆粒分析。6、土壤質(zhì)地

國(guó)際上，砂粒、粉粒、粘粒的質(zhì)量比是確定土壤質(zhì)地的基礎(chǔ)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的土壤質(zhì)地分組和西歐大多數(shù)國(guó)家質(zhì)地分組都是按照他們各自的粒徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分的。我國(guó)自20世紀(jì)50年代初，近40多年來(lái)廣泛流行前蘇聯(lián)卡慶斯基的簡(jiǎn)化質(zhì)地分組法。這個(gè)方法的特點(diǎn)是：卡認(rèn)為，粒徑小于0.01mm的土粒已經(jīng)明顯表現(xiàn)為交替的許多性質(zhì)，故將土粒分為兩級(jí)：粒徑小于0.01mm的為物理性粘粒，粒徑大于0.01mm的為物理性砂粒按物理性粘?；蛭锢硇陨傲５臄?shù)量進(jìn)行質(zhì)地分組，質(zhì)地分組種考慮到土壤類(lèi)型的不同，對(duì)草原土壤以及紅黃壤灰化土和堿化及強(qiáng)堿化土壤有不同的質(zhì)地分組尺度。1定義1、土壤結(jié)構(gòu)的定義：

土壤中顆粒的排列和組織稱(chēng)為土壤結(jié)構(gòu)。2、土壤結(jié)構(gòu)的重要性土壤結(jié)構(gòu)決定著總孔隙度以及孔隙形狀和大小的分布，影響著土壤中流體的保持與傳導(dǎo)，包括入滲與通氣。土壤結(jié)構(gòu)還影響著土壤的機(jī)械性質(zhì)，所以，他也可影響種子的萌發(fā)，根系的生長(zhǎng)，土壤耕作，陸上交通和土壤侵蝕。

第四部分土壤結(jié)構(gòu)3、土壤結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：由于土壤顆粒的形狀、大小和取向不同，而且可能是以各式各樣的方式聯(lián)接起來(lái)的，因而形成復(fù)雜的，形狀不規(guī)則的復(fù)合體。由于土壤結(jié)構(gòu)固有的穩(wěn)定性，因而產(chǎn)生了在實(shí)踐上的易變性和在空間上的不均勻性。土壤結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈的受到氣候、生物活動(dòng)以及土壤管理的影響，并且也易遭受到機(jī)械的和物理化學(xué)性質(zhì)的破壞力的作用

土壤正處于巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互緊密交接的地帶，是連接各自然地理要素的樞紐，是結(jié)合有機(jī)自然界和無(wú)機(jī)自然界的中心環(huán)節(jié)。土壤與地理環(huán)境各要素之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換、相互聯(lián)系、相互作用，不斷發(fā)生著變化。第五部分土壤在地理環(huán)境系統(tǒng)中的地位和作用一方面，土壤是在五大成土因素的作用下形成的，這些因素同等重要、相互不可代替，這些因素的發(fā)展變化制約著土壤的形成和變化。另一方面，土壤的發(fā)生和發(fā)展又對(duì)地理環(huán)境的發(fā)生起推動(dòng)作用。

1、基本概念土壤：指地球表面具有一定肥力且能生長(zhǎng)植物的疏松層。土壤肥力：指土壤供給和調(diào)節(jié)作物正常生長(zhǎng)所需要的水、肥、氣、熱和耕性的能力。一種良好的土壤應(yīng)該使植物吃得飽（指養(yǎng)料供應(yīng)充足）、喝得足（指水分供應(yīng)充分）、住得好（指土壤空氣流通、溫度適宜）、而且站得穩(wěn)（指根系能伸展得開(kāi)，支持牢固）肥力高的土壤能穩(wěn)、勻、足、適地供應(yīng)和協(xié)調(diào)作物對(duì)水、肥、氣、熱的需要。土壤母質(zhì)把與土壤形成有關(guān)的塊狀巖體稱(chēng)為母巖。把與土壤有直接發(fā)生聯(lián)系的母巖風(fēng)化物稱(chēng)為母質(zhì)。母質(zhì)是形成土壤的基礎(chǔ)，母質(zhì)直接影響到土壤顆粒粗細(xì)、化學(xué)組成、水、氣、熱狀況和肥力狀況。如，由黃土母質(zhì)形成的褐土；由第四紀(jì)粘土形成的紅壤。土壤生物因素：植物、動(dòng)物、微生物由于生物的光合作用，才把大量太陽(yáng)能引進(jìn)了成土過(guò)程的軌道，同時(shí)通過(guò)生物的生長(zhǎng)作用把分散在巖石圈、水圈和大氣圈的營(yíng)養(yǎng)元素積聚在土壤，并且將植物的殘?bào)w歸還與土壤，使土壤產(chǎn)生了腐殖質(zhì)，形成良好的土壤結(jié)構(gòu)。在一定意義上說(shuō)，沒(méi)有生物的作用就沒(méi)有土壤的作用。2、土壤的組成和性質(zhì)土壤固體土粒粒間孔隙各種生物礦物質(zhì)有機(jī)質(zhì)氣體水分G%V%95%以上38%以上5%以下12%動(dòng)物微生物澡類(lèi)、細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌大型動(dòng)物、微型動(dòng)物3、土壤的顆粒組成：土壤顆粒大小不同，土粒的大小級(jí)別就稱(chēng)為粒級(jí)；目前有不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，基本級(jí)別有：石礫、砂粒、粉粒（粉砂粒）和粘粒。粗細(xì)4、土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì):包括土壤中的動(dòng)植物殘?bào)w和微生物體及其分解和合成的有機(jī)物質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)：一般有機(jī)質(zhì)：碳水化合物、含氮化合物土壤腐殖質(zhì)：黃腐酸、褐腐酸、胡敏素土壤腐殖質(zhì)：進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)在土壤微生物的作用下，經(jīng)腐殖化過(guò)程形成的一種組成和結(jié)構(gòu)比原來(lái)有機(jī)化合物更為復(fù)雜的高分子有機(jī)聚合物。整體呈黑色、化學(xué)穩(wěn)定性很強(qiáng)，有強(qiáng)大的吸水能力。有機(jī)質(zhì)在土壤肥力上的作用（1）提供作物需要的各種養(yǎng)分（2）促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)（3）增強(qiáng)土壤保肥性能（4）含碳豐富是土壤微生物所需能量的來(lái)源。（5）有助于消除土壤中農(nóng)藥殘留和重金屬污染。5、土壤的孔性（1）土壤的比重單位容積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干土重量。單位：克/厘米3

土壤比重主要決定于土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的組成，多數(shù)土壤礦物質(zhì)的比重在2.6---2.7，而土壤有機(jī)質(zhì)的比重1.25---1.40；故土壤中有機(jī)物質(zhì)含量愈高，它的比重愈小。隨土層深度的增加而增加。（2）土壤容重：?jiǎn)挝蝗莘e原狀土壤體（包括孔隙）的干土重量。單位：克/厘米3土壤容重大小受土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和松緊度等的影響而變化。土壤愈疏松，容重越小，愈緊實(shí)，容重愈大。土壤容重可以反映土壤的松緊度；計(jì)算土壤重量；計(jì)算一定土層中各組分的數(shù)量。1、一畝土地耕層厚度為20厘米，容重為1.15克/厘米3，則它的重量為：

6.67×106×

20×1.15=1.5×108

（克）所以，通常我們按每畝土重150噸，即30萬(wàn)斤計(jì)算。2、上例中土壤耕層含水量為5%，要求灌水后達(dá)到25%，則每畝的灌水定額為

150噸×（25%-5%）=30噸

舉例（3）土壤的孔性（1）土壤的孔（隙）度=（1-容重/比重）×100%（2）土壤孔隙比：指土壤孔隙的容積與土粒容積的比值。表示土壤孔隙的數(shù)量。土壤孔隙比=孔度/1-孔度（3）土壤孔隙分級(jí)：非活性孔隙(<0.0002mm)、毛管孔隙(0.0002—0.02mm)、通氣孔（非毛管孔）(>0.0mm)6、土壤通氣性概念及意義概念：泛指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換以及土體內(nèi)部允許氣體擴(kuò)散和通氣的能力。意義：通過(guò)和大氣的交流，不斷更新其組成，并使土體內(nèi)部各部分的氣體組成趨向均一。7、土壤通氣性的指標(biāo)（1）土壤呼吸系數(shù)（RQ）：指一定時(shí)間內(nèi)，一定面積的土壤上，CO2產(chǎn)生的容積對(duì)O2消耗的容積的比率。正常情況下：RQ≈1通氣良好通氣不良時(shí)：RQ＞1（2）土壤的氧擴(kuò)散率（ODR）：每分鐘內(nèi)擴(kuò)散通過(guò)每平方厘米土層氧的克數(shù)。ODR大小標(biāo)志了土壤空氣中氧的補(bǔ)給更新速率的快慢。一般而言O(shè)DR隨著土層深度而遞減的。（3）土壤通氣量：土壤在常壓下單位時(shí)間、單位面（1cm2）及單位厚度（1cm）所通過(guò)空氣的數(shù)量。ml/cm3.S

采用壓力計(jì)法或常壓測(cè)定法8、土壤氧化還原電位

Eh=E0+log[氧化態(tài)]/[還原態(tài)]指標(biāo)意義：A、指示土壤溶液中氧壓的高低，反映土壤通氣排水狀況。B、指示土壤中養(yǎng)料存在的形態(tài)和供應(yīng)情況。C、反映微生物活度。旱作根際＜根外；水稻根際＞根外。影響土壤氧化還原電位因素：A、土壤空氣狀況；B、土壤含水量；C、微生物活動(dòng)；D、易分解的有機(jī)質(zhì)含量；E、植物根系的代謝作用；F、土壤的pH值。一般而言是隨著pH值的升高而下降的。9、土壤通氣性的調(diào)節(jié)旱地：耕作松土、深耙勤鋤、深松耕層等措施。水田：干耕、曬垡、烤田等措施。10、土壤溫度和熱量（1）土壤溫度的重要性

1）對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響：任何植物種子萌發(fā)都必須有適宜的土壤溫度范圍。影響到植物根系的生長(zhǎng)。一般2-4℃開(kāi)始有微弱的生長(zhǎng)，10℃以上生長(zhǎng)較活躍，超過(guò)30-35℃根系生長(zhǎng)受到阻礙。冬麥12-16℃；玉米24℃；棉花25-30℃；豆科22-26℃；稻25-30℃生長(zhǎng)最好。土溫影響作物的生理過(guò)程適宜的土溫能促進(jìn)作物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。幾種作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)最旺盛要求的土溫是：春麥16-20℃；冬小麥12-16℃；玉米24-28℃；水稻32-35℃；棉花25-30℃。2）對(duì)土壤肥力的影響：影響土壤中的化學(xué)反應(yīng)。溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越強(qiáng)烈。如熱帶地區(qū)，礦物化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)烈。影響到土壤中生物學(xué)過(guò)程。如土壤微生物活動(dòng)要求溫度為15-45℃。影響土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的積累。影響到土壤水、氣運(yùn)動(dòng)。土溫越高，土壤水（溶液）的移動(dòng)越頻繁，土壤中的氣態(tài)水越多；土溫低時(shí)，土壤水凍結(jié)，水的移動(dòng)處于停止，液態(tài)水和氣態(tài)水可能轉(zhuǎn)化為固態(tài)。（2）溫度日變化規(guī)律一日中，表層土溫日間變暖，夜間變冷。一般每天從6-18時(shí)熱從地表向下運(yùn)動(dòng)；夜間則相反。一般最高土溫出現(xiàn)在14時(shí)，最低土溫在清晨6時(shí)左右。表層土溫的日變幅較大，隨著深度的增加變幅逐漸減小。11、土壤的熱學(xué)性質(zhì)（1）土壤的吸熱性和散熱性：土壤表面吸收太陽(yáng)輻射所轉(zhuǎn)變成的熱能，并使土壤溫度升高的能力，稱(chēng)為吸熱性。土壤在吸熱增溫后，又進(jìn)行地面輻射放出熱量，稱(chēng)為散熱性。一般土表顏色愈暗、濕度愈大、土表愈粗糙，吸熱性愈強(qiáng)。天氣晴朗、地表無(wú)覆蓋、土壤水分蒸發(fā)等，土壤散失的熱量增多。（2）土壤熱容量(C)：?jiǎn)挝恢亓浚ɑ蝮w積）土壤增減1℃所需要或放出的熱量，稱(chēng)為重量（或體積）熱容量。

土壤不同組分的熱容量土壤物質(zhì)成分卡/立方厘米.度粗石英砂0.198

高嶺石0.233

石灰0.214

腐殖質(zhì)0.477

土壤空氣0.240

土壤水分1.0

土壤熱容量決定于三相物質(zhì)組成，但固相部分的數(shù)量變化不大，而水分和空氣互為消長(zhǎng)。土壤熱容量隨土壤容重和含水量的增加而增大。砂土一般含水量少，溫度容易升降，為暖性土；粘土為冷性土。（3）土壤導(dǎo)熱率（K）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位截面、單位距離相差1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)通過(guò)的熱量?？?厘米.秒.度水分的熱導(dǎo)率比空氣大28倍，K隨含水量的增加而增加。土壤越緊密（容重越大、孔隙度越大）K越大。土壤質(zhì)地的影響：一定條件下，砂土增溫快、冷卻也快，晝夜溫差較大；粘土溫差小。（4）土壤熱擴(kuò)散率a：在一定熱量供給的情況下，土壤不同部分之間的溫差達(dá)到平衡的快慢和難易程度。

a=K/CV

當(dāng)土壤水分含量適中時(shí)有利于土溫的提高，過(guò)濕則升高極為緩慢。a小的土壤，其表層溫度升降明顯，溫度變化大；a大的土壤，則變化小。12、土壤水分一、土壤水的類(lèi)型固態(tài)水汽態(tài)水物理束縛水化學(xué)結(jié)合水和結(jié)晶水毛管水重力水吸濕水薄膜水13、土壤含水率的表示方法1、重量含水量：土壤水的重量占干土重的百分?jǐn)?shù)。干土重指105℃下烘干6-8小時(shí)重量。2、容積含水量：土壤水的容積占土壤容積的百分?jǐn)?shù)。換算：水容積%=水重%×土壤容重土壤空氣體積=孔隙度-水容積%土壤固相容積%=1-孔隙度3、飽和度：指土壤中水的容積和孔隙容積比。4、土壤水貯量：指單位面積一定厚度土層內(nèi)土壤水的總貯量。土壤含水量（mm）=水重%×H×B×10H為土層厚度（cm）；B為土壤容重。（四）土壤含水量的測(cè)定方法1、烘干法：標(biāo)準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)單直觀，但代表性差，且采樣會(huì)干擾田間土壤水的連續(xù)性。2、中子法：用中子儀在田間測(cè)定各土層含水量。優(yōu)點(diǎn)：可以在原地不同深度周期性地反復(fù)測(cè)定而不破壞土壤，也不大受周?chē)鷾囟鹊挠绊?。缺點(diǎn)：儀器價(jià)格昂貴，空間分辨率低，不能測(cè)定表層土壤含水量，中子和γ射線(xiàn)對(duì)人體有危害。3、TDR法根據(jù)探測(cè)器發(fā)出的電磁波在不同介電常數(shù)物質(zhì)中的傳輸時(shí)間的不同，計(jì)算出被測(cè)物含水量。土壤的電導(dǎo)大小常受土壤電解溶液濃度的干擾。其法簡(jiǎn)單易行，直接可以讀出測(cè)定值。4、FDR技術(shù)及代表產(chǎn)品利用FDR原理（Frequency

Domain

Reflectometry）,由高頻波發(fā)生器發(fā)射一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達(dá)底部后返回，檢測(cè)探頭輸出的電壓，由輸出電壓和水分的關(guān)系則可計(jì)算出土壤的含水量。其中探頭輸出的電壓與土壤的介電常數(shù)的方根√ε呈線(xiàn)性關(guān)系，通?？諝夂透稍锿寥赖慕殡姵?shù)基本為一定值，因此土壤介電常數(shù)的變化通常取決于土壤的含水量，由此計(jì)算土壤的含水量Enviroscan

土壤水分儀（澳大利亞）PR1土壤水分儀(英國(guó)）AZS-2土壤水分測(cè)量?jī)x（中國(guó)）5、γ射線(xiàn)法放射性同位素放射的γ射線(xiàn)穿透土壤時(shí)，其衰減度隨土壤濕容重的增大而提高。比起中子儀法，其優(yōu)點(diǎn)是空間分辨率高，并且可以測(cè)定表層土壤含水量。但γ射線(xiàn)儀對(duì)人體健康更有危險(xiǎn)，必須小心。五、土壤水、氣、熱的關(guān)系與調(diào)控土壤水分、空氣和熱量三者之間的關(guān)系是非常密切而又復(fù)雜的。水分和空氣是相互矛盾、相互消長(zhǎng)的。土壤含水量的多少又影響到土壤的熱容量和導(dǎo)熱率。土壤熱量直接影響到土壤水和空氣的狀況。調(diào)控土壤水、氣和熱量的變化是十分重要。

土壤水的能態(tài)土壤水的流速非常慢，因此土壤物理學(xué)中一般不考慮土壤水的動(dòng)能勢(shì)能是由物體的相對(duì)位置及內(nèi)部狀況決定，它是制約土壤水狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)的主要能量。所以，以后說(shuō)到土壤水能態(tài)時(shí)，一般是指土壤水的勢(shì)能，簡(jiǎn)稱(chēng)土水勢(shì)

1、基準(zhǔn)系統(tǒng)一個(gè)平衡的土-水系統(tǒng)所具有的能夠做功能量即為該系統(tǒng)的土壤水勢(shì)能，稱(chēng)土水勢(shì)。國(guó)際土壤協(xié)會(huì)選定的基準(zhǔn)系統(tǒng)是：恒溫下，處在大氣壓下一定高度的純自由水池水面的勢(shì)能。由于假設(shè)水池所處的高度是任意的，因此土壤中任意一點(diǎn)的土水勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)相比并不是絕對(duì)的基準(zhǔn)系統(tǒng)的土水勢(shì)值為零。在同一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，土壤中任意兩點(diǎn)的土水勢(shì)之差是唯一的。2、土水勢(shì)土壤水能夠自發(fā)地從勢(shì)能高處向勢(shì)能低處運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，并最終達(dá)到與周?chē)h(huán)境的能量平衡在分析土壤水的保持和運(yùn)動(dòng)中，重要的不在于一個(gè)系統(tǒng)本身的能量水平，而在于兩個(gè)平衡系統(tǒng)之間的土水勢(shì)之差定義：可逆地和等溫地從特定高度和大氣壓下的純水水池轉(zhuǎn)移極少量水到土壤中某一研究點(diǎn)每一單位數(shù)量純水所做的功土水勢(shì)的大小可以清楚地表明土壤水對(duì)作物的有效程度、土壤水運(yùn)動(dòng)的方向和速度。它是研究土壤水分運(yùn)動(dòng)和土壤-植物植-大氣連續(xù)系統(tǒng)最基本的概念。2.1土水勢(shì)的單位系統(tǒng)土水勢(shì)的表示方法符號(hào)名稱(chēng)量綱SI單位能量/質(zhì)量*

T化學(xué)勢(shì)L2/T2J/kg能量/容積

T土壤水勢(shì)M/LT2N/m2能量/重量hT土壤水勢(shì)頭Lm*或能量/mol，引自Sposito2.2常用的土水勢(shì)單位1bar=100kPa=0.99atm=14.5psi=33.5feethead=10.2metershead1psi=2.31feethead=6.9kPa1kPa=1kJm-3=1J.kg-11meterhead=9.8kPa=9.8kJm-3=9.8Jkg-11milibar=1cmofwater=100pascal=1hPa2.3土水勢(shì)的分勢(shì)()=m+g+o+….m=基質(zhì)勢(shì)

g=重力勢(shì)

o=溶質(zhì)勢(shì)還包括空氣壓力勢(shì)a

、荷載勢(shì)b和濕潤(rùn)勢(shì)w并不是所有分勢(shì)組成總土水勢(shì)，而是在不同的情況，總土水勢(shì)由不同的分勢(shì)（并不一定是所有的分勢(shì)）組成重力勢(shì)(

g、

z或用水勢(shì)頭z）重力勢(shì)是地球重力對(duì)土壤水作用的結(jié)果，由土壤水在重力場(chǎng)中的相對(duì)于參照面的高度決定。參照面可以任意選擇。如果土水勢(shì)采用土壤水勢(shì)的量綱，則重力勢(shì)可以由下式確定

g=±Wgz當(dāng)z高于參照面時(shí)，z為正，當(dāng)z低于參照面時(shí)，z為負(fù)只要參照面的位置不變，重力勢(shì)值都是一致的重力勢(shì)的測(cè)定：測(cè)定參照面至測(cè)定的點(diǎn)的垂直距離重力勢(shì)的計(jì)算參照面可以任意確定！！基質(zhì)勢(shì)（

m或用水勢(shì)頭h）由于土壤基質(zhì)的毛管作用和吸附作用而產(chǎn)生的。砂質(zhì)土壤毛管作用占主導(dǎo)地位粘質(zhì)土壤吸附作用占主導(dǎo)地位在任何情況下，都小于0在飽和土壤中，

m=0土壤水在非飽和范圍內(nèi)，土壤含水量較高時(shí)，毛管作用起主導(dǎo)作用；而在含水量較低時(shí)，土壤顆粒吸附力起主導(dǎo)作用注意一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101325Pa，約105Pa，這里指的是絕對(duì)大氣壓。才土壤物理學(xué)研究中，常用相對(duì)大氣壓，即規(guī)定大氣壓值為0，所有壓力值都以相對(duì)大氣壓為基準(zhǔn)而測(cè)定張力計(jì)BCBC張力計(jì)的測(cè)定范圍通常為-0.08~0MPa，雖然-0.08~0MPa的范圍僅僅是田間遇到的基質(zhì)變化范圍的一小部分，但它一般包含了土壤濕度范圍的較大部分Richards&Marsh（1961）在農(nóng)田中張力劑測(cè)定范圍包含了50%（在粗質(zhì)土壤達(dá)75%或更多）的作物吸收的土壤水的重量。不可能擴(kuò)大張力計(jì)的測(cè)定范圍田間使用的注意事項(xiàng)漏氣Salt(NaCl)Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-+-+-+--溶質(zhì)勢(shì)(

o)溶質(zhì)勢(shì)van’tHoff定理溶質(zhì)勢(shì)（atm）R為氣體常數(shù)N/V溶液濃度T絕對(duì)溫度i+和-電荷總數(shù)溶質(zhì)勢(shì)是土壤所有溶質(zhì)對(duì)土水勢(shì)綜合影響的結(jié)果。土壤水溶液中的離子和水分子之間存在吸力。由于這種吸力的存在，降低了土壤水的能量水平，這是溶質(zhì)勢(shì)產(chǎn)生的原因。如果以純自由水的溶質(zhì)勢(shì)為0，而在其他條件下喊有溶質(zhì)的土壤水的溶質(zhì)勢(shì)為負(fù)值溶質(zhì)勢(shì)的計(jì)算壓力勢(shì)當(dāng)土壤處在地下水自由水面以下或土壤表面長(zhǎng)期積水的情況下，土壤水具有壓力勢(shì)，壓力勢(shì)由土壤水靜水壓力所產(chǎn)生的。壓力勢(shì)在任何情況下，都取不小于0的值幾個(gè)術(shù)語(yǔ)土壤水吸力：是土壤水能態(tài)的一種表示方法。將基模勢(shì)

m和溶質(zhì)勢(shì)O的負(fù)數(shù)定義為吸力（S）。在土壤水的保持和運(yùn)動(dòng)中，由于不考慮溶質(zhì)勢(shì)，因此所指的吸力實(shí)際即基模吸力。pF值：當(dāng)土壤基質(zhì)勢(shì)用水勢(shì)頭，且用cm水柱表示時(shí)最大分子持水量(maximummolecularmoisture-holdingcapacity)土壤水分常數(shù)的一種。薄膜水達(dá)到最大量時(shí)的土壤含水量。是吸濕水和薄膜水的總和；相應(yīng)的土壤水吸力為613kPa。最大分子持水量中，大于凋萎系數(shù)的部分含水量能被作物吸收利用，但數(shù)量很少。

飽和含水量(saturationcapacity)亦稱(chēng)“全蓄水量”。土壤水分常數(shù)的一種。土壤所有孔隙全部充滿(mǎn)水分時(shí)的土壤含水量。一般可通過(guò)孔隙率來(lái)計(jì)算，即飽和含水量(體積百分比)等于孔隙率。它代表土壤的最大蓄水能力。相應(yīng)的土壤水吸力等于零。

吸著水(hydroscopicwater)即“吸濕水”。薄膜水(filmwater)又稱(chēng)“弱結(jié)合水”。當(dāng)土壤吸濕水達(dá)最大量后，在吸濕水外層所形成的膜狀液態(tài)水。當(dāng)土粒表面吸附水汽分子形成的吸濕水達(dá)最大量后”剩余的分子引力和靜電引力向周?chē)揭簯B(tài)水。這些水分子就圍繞汲濕水外層而定向排列。隨著薄膜水厚度的增加，較外層的薄膜水所受引力較內(nèi)層要弱。厚度增加到一定值后，部分薄膜水可擺脫引力的束縛，向薄膜水較薄的土粒表面移動(dòng)。內(nèi)層薄膜水很難移動(dòng)，不能被作物所吸收。外層薄膜水可以移動(dòng)，但移動(dòng)速度緩慢，數(shù)量也少，對(duì)作物生長(zhǎng)的意義不大。此外，薄膜水厚，土粒間的距離就大，土粒就易于相對(duì)移動(dòng)。反之則難于移動(dòng)。薄膜水的厚度(或稱(chēng)含量)影響土的物理、力學(xué)性質(zhì)。結(jié)合水(bondedwater)吸濕水和薄膜水的統(tǒng)稱(chēng)。有強(qiáng)結(jié)合水相弱結(jié)合水之分。

毛管水(capillarywater)

亦稱(chēng)“毛鋼管水”。受毛管壓力作用而保持在土壤孔隙中的水分。運(yùn)動(dòng)方向和速度依毛管壓力的大小而定。毛管水上升高度與毛管半徑咸反比，毛管水運(yùn)動(dòng)速度與毛管半徑平方成正比。粘性土中孔隙小，毛管水上升高度大而運(yùn)動(dòng)速度很慢；砂性土中則相反，其上升高度小而運(yùn)動(dòng)速度很快；壤土介于兩者之間。毛管水與植物生長(zhǎng)關(guān)系密切。按其存在形式，可分為毛管上升水、毛管懸著水和孔角水。

所謂平衡狀態(tài)，即在土-水系統(tǒng)中，各點(diǎn)土水勢(shì)相等，因此在系統(tǒng)中土壤水不運(yùn)動(dòng)，處在靜止?fàn)顟B(tài)。在不存在半透膜的情況下，我們把水勢(shì)平衡又稱(chēng)為水力平衡。3.3平衡條件下的土水勢(shì)分析Given:Theconditionsofpreviousexample,excepttheRListhesoilsurface3.4非平衡條件下的土水勢(shì)分析所謂非平衡狀態(tài)，即在土-水系統(tǒng)中，各點(diǎn)土水勢(shì)為非常數(shù)，土壤水有能夠自發(fā)地從勢(shì)能高處向勢(shì)能低處運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，并最終達(dá)到與周?chē)h(huán)境的能量平衡3土壤水-植物之間的宏觀與微觀關(guān)系宏觀

土壤和水是土壤物理學(xué)的核心，也是我國(guó)生產(chǎn)實(shí)踐中的主要問(wèn)題。水資源匱乏是困擾我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)與糧食安全的主要問(wèn)題，如何解決土壤水分的有效轉(zhuǎn)化并進(jìn)行節(jié)水農(nóng)業(yè)是最關(guān)鍵的措施之一。微觀

土壤-植物-大氣連統(tǒng)體（SPAC）基本特征，植被-水分關(guān)系，植物細(xì)胞和組織間水分關(guān)系，根系結(jié)構(gòu)和功能，根系吸水機(jī)理，土壤-植物系統(tǒng)水勢(shì)和水流的變異性，土壤水分運(yùn)動(dòng)和植物蒸騰間關(guān)系，田間水分與能量平衡的基本原理，土壤水分有效性。第一節(jié)植物對(duì)水的適應(yīng)性

依據(jù)植物對(duì)水分的依賴(lài)程度可把植物分為以下幾種生態(tài)類(lèi)型：

（一）水生植物

體內(nèi)有發(fā)達(dá)的通氣系統(tǒng)，以保證對(duì)氧氣的需要；葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對(duì)CO2與無(wú)機(jī)鹽的吸收；植物體具有較強(qiáng)的彈性和抗扭曲能力以適應(yīng)水的流動(dòng)。

（二）陸生植物

1．濕生植物

抗旱能力小，不能長(zhǎng)時(shí)間忍受缺水。生長(zhǎng)在光照弱、濕度大的森林下層，或生長(zhǎng)在日光充足、土壤水分經(jīng)常飽和的環(huán)境中。前者如熱帶雨林中的各種附生植物（蕨類(lèi)和蘭科植物）和秋海棠等；后者如水稻、毛茛、燈心草和半邊蓮等。

2．中生植物

適于生長(zhǎng)在水濕條件適中的環(huán)境中，其形態(tài)結(jié)構(gòu)及適應(yīng)性均介于濕生植物和旱生植物之間，是種類(lèi)最多、分布最廣和數(shù)量最大的陸生植物。

3．旱生植物

能忍受較長(zhǎng)時(shí)間干旱，主要分布在干熱草原和荒漠地區(qū)。按旱生植物對(duì)干旱的適應(yīng)方式可分為：

（1）避旱植物主要是一些短命植物，以種子或孢子階段避開(kāi)干旱影響。其主要特征是個(gè)體小、根莖比值大、短期完成生命史。降雨后，當(dāng)土壤水分滿(mǎn)足植物需要時(shí)，幾周內(nèi)，便完成萌發(fā)、生長(zhǎng)、開(kāi)花和結(jié)實(shí)等全部生長(zhǎng)發(fā)育階段。它們沒(méi)有抗旱植物的形態(tài)特征，不能忍耐土壤干旱。

（2）抗旱植物包括防旱植物、耐旱植物和適旱植物

防旱植物本身不能忍耐干旱，通常有兩種適應(yīng)干旱的方式，即保水型和耗水型。

保水型植物是肉質(zhì)和某些硬葉植物。肉質(zhì)植物能隨時(shí)、大量吸收可利用水并貯存在薄壁細(xì)胞和液泡中。氣孔僅在夜間和上午短時(shí)間開(kāi)放，以避免水分損失。

耗水型植物蒸騰速率高，以加速水分吸收，保持體內(nèi)的水分。這類(lèi)植物根系發(fā)達(dá)，可扎入土壤深層。葉脈、維管束等輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，蒸騰速率高、根莖比值極大。

耐旱植物：有各種特征達(dá)到耐旱或避免脫水的目的，例如嚴(yán)重脫水時(shí)，細(xì)胞液的溶質(zhì)含量的提高能使細(xì)胞產(chǎn)生低滲透勢(shì)（高滲透壓）維持細(xì)胞膨脹，從而防止脫水。盡管植物體內(nèi)水分含量不高，仍能維持氣孔的開(kāi)放而避免二氧化碳的供應(yīng)不足，達(dá)到耐旱的目的。耐旱象耐低溫一樣，受預(yù)先調(diào)節(jié)或耐旱“鍛煉”的影響。預(yù)先調(diào)節(jié)是將該種植物處在不能致命的干旱條件下進(jìn)行鍛煉，從而可產(chǎn)生對(duì)致命干旱生境的抗性。啟示？

適旱植物：

具有對(duì)形態(tài)和生理方面對(duì)干旱條件的適應(yīng)。主要的形態(tài)特征是：縮小枝條，增加根系擴(kuò)展范圍，縮小葉面，增加葉厚度，增厚細(xì)胞壁和角質(zhì)層，減少氣孔，縮小細(xì)胞間隙等。主要的生理特征是：含糖量高，細(xì)胞葉濃度高，滲透勢(shì)低，細(xì)胞含水量低，單位葉面積蒸騰速率和光合速率高，開(kāi)花結(jié)實(shí)早，壽命長(zhǎng)等。（三）植物與水利用的關(guān)系

對(duì)陸生植物來(lái)說(shuō)，失水是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。植物在正常的氣體交換過(guò)程中所損失的水要比動(dòng)物多得多。植物失水的可能性要比動(dòng)物大700倍！一株玉米一天約需要2千克水，一生需要200多千克水。夏天一株樹(shù)木一天的需水量約等于其全部鮮葉重的5倍。植物從環(huán)境中吸收的水約有99％用于蒸騰作用，只有1％保存在體內(nèi)。小麥每生產(chǎn)1千克干物質(zhì)就需耗水300～400千克，因此只有充分的水分供應(yīng)才能保證植物的正常生活。

第二節(jié)植物對(duì)土壤水分的吸收SPAC（Soil---Plant---AtmosphereCycling）動(dòng)力：植物蒸騰作用途徑：植物導(dǎo)管（Conduits）方式：土壤水根毛根莖葉葉肉細(xì)胞調(diào)節(jié)方式：氣孔開(kāi)閉

土壤水不僅與植物本身有關(guān)，而且與養(yǎng)分利用（水肥耦合）、環(huán)境污染密切相關(guān)

水分養(yǎng)分耦合作用機(jī)理及水肥高效利用：土壤水分能直接被植物根系所吸收。土壤水分的適量增加有利于各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解和移動(dòng)，有利于磷酸鹽的水解和有機(jī)態(tài)磷的礦化，這些都能改善植物的營(yíng)養(yǎng)狀況。土壤水分還能調(diào)節(jié)土壤溫度，但水分過(guò)多或過(guò)少都會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。水分過(guò)少時(shí)，植物會(huì)受干旱的威脅及缺養(yǎng)；水分過(guò)多會(huì)使土壤中空氣流通不暢并使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)流失，從而降低土壤肥力，或使有機(jī)質(zhì)分解不完全而產(chǎn)生一些對(duì)植物有害的還原物質(zhì)。(三)土壤溫度與水關(guān)系

?低溫能降低根系的吸水速率，其原因是：水分本身的粘性增大，擴(kuò)散速率降低；細(xì)胞質(zhì)粘性增大，水分不易通過(guò)細(xì)胞質(zhì)；呼吸作用減弱，影響根壓；根系生長(zhǎng)緩慢，有礙吸水表面的增加。春天低溫水涼，水稻的水分管理原則之一，就是提高水溫和土溫。在冷底田栽種水稻生長(zhǎng)不良的原因之一，就是土溫低，影響禾苗吸水、吸肥。?土壤溫度過(guò)高對(duì)根系吸水也不利。高溫加速根的老化過(guò)程，使根的木質(zhì)化部位幾乎達(dá)到尖端，吸收面積減少，吸收速率也下降。同時(shí)，溫度過(guò)高使酶鈍化，細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)緩慢甚至停止。第四節(jié)蒸散蒸散為蒸發(fā)和蒸騰之和

1．蒸散不僅限于土面水分的蒸發(fā)，還包括植物根層的水分。

2．植物通過(guò)葉面氣孔的張開(kāi)和關(guān)閉，可以調(diào)節(jié)植物的蒸騰。

3．蒸騰作用主要在白天進(jìn)行，而蒸發(fā)日夜都在進(jìn)行。

4．蒸散中的蒸發(fā)面，不僅是土壤表面，而且還包括植物的葉面。影響蒸散的因素

1．隨空氣濕度降低而增加；2．隨風(fēng)力增加而增加3．隨溫度提高而增加4.隨土壤濕度增加而增加

ET≤ETm≤ET0≤Ew

ET為實(shí)際蒸散，ETm為最大蒸散，ET0為可能蒸散，Ew為自由水面蒸散。

可能蒸散比自由水面蒸發(fā)更接近農(nóng)田條件，它排除了一些植物與土壤的特殊性，故具有普遍比較的可能，常用于鑒定不同地區(qū)農(nóng)田蒸散的能力。特別是與降水量作比較，分別代表水分收入與支出項(xiàng)，比單用降水量鑒定一地不同季節(jié)的水分資源較為全面，在氣候?qū)W與農(nóng)業(yè)氣候?qū)W上廣泛應(yīng)用。一、土壤水平衡二、土壤剖面中水分的運(yùn)動(dòng)土壤水分入滲土壤水分側(cè)滲土壤水分蒸發(fā)土壤水分滲漏第一節(jié)、土壤水平衡一土壤水平衡二、土壤剖面中水分的運(yùn)動(dòng)（1）土壤水分入滲：水分進(jìn)入土壤的過(guò)程（垂直與水平）垂直入滲二、土壤剖面中水分的運(yùn)動(dòng)（2）土壤水分側(cè)滲（水平入滲）二、土壤剖面中水分的運(yùn)動(dòng)（3）Evaporation土壤吸力(巴)土壤吸力(巴)土壤水蒸發(fā)土壤水分滲漏（排水、飽和流）二、土壤剖面中水分的運(yùn)動(dòng)（4）降雨、灌溉降雨、灌溉地下水第二節(jié)、地面水入滲一、土面水入滲的定量指標(biāo)二、影響水分入滲的因素三、入滲模型：經(jīng)驗(yàn)入滲模型毛管理論模型Philip入滲模型非均質(zhì)土壤入滲二維入滲一、土面水入滲的定量指標(biāo)

入滲率（i）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積通過(guò)的入滲水量（mm/min，cm/d）累積入滲量I：在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的總水量（mm，cm）二、影響水分入滲的因素

供水速率土壤入滲率土壤孔隙狀況土壤質(zhì)地土壤結(jié)構(gòu)溫度土壤礦物組成土壤初始含水量土壤吸力梯度土壤孔隙通道變化氣泡封閉作用三、入滲模型經(jīng)驗(yàn)入滲模型毛管理論模型Philip入滲模型非均質(zhì)土壤入滲二維入滲非均質(zhì)土壤入滲三、入滲模型（4）節(jié)水農(nóng)業(yè)的潛力在哪里？

作物耗水特點(diǎn)和田間節(jié)水潛力土壤水被作物吸收后，作物吸收的水分中約有1%-2%能夠用于器官構(gòu)筑，其他部分則以葉面蒸騰和棵間蒸發(fā)方式向大氣散失。其中作物葉面蒸騰耗水，約占需水量的60%。農(nóng)業(yè)用水量中有63%以水蒸氣形式向大氣排放，耗水量占總耗水量的80%以上。在水資源匱乏、旱作物占絕大多數(shù)的東北、西北和華北地區(qū)，騰發(fā)耗水所占的比例更高。從資源角度，作物騰發(fā)耗水是真正意義上的資源消耗。如何降低蒸散？覆蓋土壤

減少蒸發(fā)擋風(fēng)

降低蒸發(fā)與蒸騰作物

不同作物需水量不同有效灌溉方式

滴灌、滲灌、畦灌土地整平

提高農(nóng)業(yè)用水效率的主要技術(shù)途徑

1、減少無(wú)效蒸發(fā)

降低無(wú)效蒸發(fā)是提高農(nóng)業(yè)用水效率的重要技術(shù)途徑，具體是減少土壤蒸發(fā)和作物奢侈蒸騰。據(jù)估算，半干旱區(qū)蒸發(fā)量相當(dāng)于作物總耗水量的1/4—l/2。

1）地膜覆蓋和秸稈覆蓋，2）改善土壤理化性質(zhì)，3）秸稈覆蓋。2、減少奢侈蒸騰3、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)培育節(jié)水高產(chǎn)品種4、節(jié)水高產(chǎn)品種的培育5、節(jié)水高產(chǎn)施肥、培肥技術(shù)6、節(jié)水灌溉制度7、農(nóng)業(yè)節(jié)水高新技術(shù)研究

第九節(jié)節(jié)水灌溉方法

節(jié)水灌溉是通過(guò)改造耕地，發(fā)展噴灌、滴灌等實(shí)現(xiàn)田間灌溉的節(jié)水。目前我國(guó)采用噴灌、滴灌技術(shù)的耕地面積不到3％通過(guò)整理土地，如采用畦灌、溝灌等技術(shù)實(shí)現(xiàn)科學(xué)的農(nóng)田灌溉十分重要。畦灌、溝灌都是對(duì)過(guò)去落后的“大水漫灌”方式的改進(jìn)，技術(shù)簡(jiǎn)單，農(nóng)民容易掌握，推廣見(jiàn)效快，節(jié)水效果好。西北地區(qū)群眾將當(dāng)?shù)亟鉀Q人畜飲水的集雨技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)修建集雨場(chǎng)，將雨水集中到小水窖、小水池等小型水利工程中，然后再利用高效節(jié)水技術(shù)進(jìn)行灌溉，也值得注意。

先進(jìn)的噴灌可使水的利用率達(dá)到80％以上，并節(jié)省土地，增加作物產(chǎn)量，省工省力，有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化，但使用噴灌技術(shù)應(yīng)因地制宜，要根據(jù)不同的地區(qū)地理氣候條件來(lái)選擇。

如在氣候條件極為干燥、日照長(zhǎng)、大氣水分蒸發(fā)量大的平原旱區(qū)就不太適宜大規(guī)模地推廣噴灌技術(shù)。

微灌技術(shù)是將水和肥料澆在作物的根部，它比噴灌更省水，節(jié)水效果最好，由于發(fā)展微灌技術(shù)投資較高，一般主要用于果樹(shù)、蔬菜、花卉等經(jīng)濟(jì)類(lèi)作物的節(jié)水生產(chǎn)。

近年來(lái)，西北農(nóng)大等通過(guò)土壤－植物－大氣連續(xù)體水分傳輸和節(jié)水機(jī)理研究，提出了農(nóng)田節(jié)水調(diào)控的新思路，即控制性分根交替灌溉。盆栽玉米控制性分根交替灌水，結(jié)果表明，當(dāng)土壤含水量為田間持水量的55%~65%時(shí)，控制1/2根區(qū)交替灌水其用水量減少34.4%~36.8%，而生物量?jī)H下降6%~12%，水分利用效率、根冠比、氣孔阻力明顯增加，葉片蒸騰速率明顯下降，蒸騰效率提高而光合速率未明顯變化。

控制1/2根系區(qū)域交替灌水比固定1/2區(qū)域灌水的用水效率明顯提高，根系總量和根冠比增加，根系分布均勻，地上部生物產(chǎn)量增加。初步證明控制性分根交替灌水是一種高效而可行的節(jié)水新技術(shù)

將以往對(duì)土地的灌溉，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)植物進(jìn)行灌溉，充分發(fā)揮水的有效利用率。而滲灌是繼噴灌、滴灌之后，一種新型的有效地下灌溉技術(shù)。

滲灌技術(shù)已成功地應(yīng)用于室溫大棚內(nèi)蔬菜、花卉、果樹(shù)，大田馬鈴薯、大豆的種植，城市綠地以及西部黃土高原植樹(shù)造林等領(lǐng)域。試驗(yàn)結(jié)果表明：滲灌技術(shù)可以使溫室內(nèi)蔬菜提前成熟，提高作物產(chǎn)量１０％～３０％；使馬鈴薯增產(chǎn)５２％，促使大豆根系向深層土壤中生長(zhǎng)以獲取更多的水分。在春旱的情況下，可以確保作物出全苗，并促進(jìn)作物苗期生長(zhǎng)。

滲灌與其它地面灌溉技術(shù)相比，具有諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：

?土壤表面幾乎沒(méi)有蒸發(fā)、沒(méi)有徑流，也沒(méi)有深層滲漏等現(xiàn)象，由此可以避免土壤發(fā)生板結(jié)和鹽漬化；?滲灌可以控制和改變水的流量，因此它適合于各種復(fù)雜地形上的使用；滲灌管自身的多微孔性能，除可為植物生長(zhǎng)提供必要的水分外，還可用來(lái)向植物提供肥、氣、藥等要素，減少其用量，提高其使用效率；

?滲灌可達(dá)到最大的節(jié)水增產(chǎn)效率，從而解決了地表灌溉過(guò)程中的水蒸發(fā)、流失、營(yíng)養(yǎng)浪費(fèi)等問(wèn)題，同時(shí)它還具有疏松土壤，提高土壤肥力與地表溫度，減少雜草與病害，促進(jìn)作物生長(zhǎng)等功能；?與漫灌相比，滲灌可節(jié)水、節(jié)電６０％～７０％；滲灌還具有明顯提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率的特點(diǎn)，鋪設(shè)后無(wú)需日常維護(hù)。?滲灌是一種低能耗的灌溉方式，只需０．１ｋｇ的壓力，就可實(shí)施灌溉。水循環(huán)：是指自然界的水在水圈、大氣圈、巖石圈、生物圈四大圈中通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。

地表覆蓋與休閑地表遮蔭和覆蓋人工引起徑流地表水管理

排水土壤水分管理什么是節(jié)水農(nóng)業(yè)?

主要是指在充分利用自然降水的基礎(chǔ)上高效用水的農(nóng)業(yè).節(jié)水農(nóng)業(yè)包括哪些類(lèi)型?(1)節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè);(2)有限灌溉農(nóng)業(yè);(3)旱作農(nóng)業(yè).什么是節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)?是節(jié)水農(nóng)業(yè)的主要類(lèi)型,一般指為節(jié)約水資源,盡量減少灌溉水輸送過(guò)程中的水份滲漏和蒸發(fā),同時(shí)不斷改進(jìn)灌溉技術(shù),優(yōu)化灌溉制度,減少灌溉定額,以盡量滿(mǎn)足作物各個(gè)生育階段對(duì)水份的需求,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的一種灌溉農(nóng)業(yè)類(lèi)型.什么是有限灌溉農(nóng)業(yè)?缺水地區(qū)根據(jù)水資源狀況和作物需水規(guī)律,在充分利用自然降水的基礎(chǔ)上進(jìn)行低限補(bǔ)充供水的一種農(nóng)業(yè)類(lèi)型.有限灌溉僅能部分滿(mǎn)足作物對(duì)水分的需要,為旱地栽培與有限供水結(jié)合的一種作物管理制度.什么是旱作農(nóng)業(yè)?答:在無(wú)補(bǔ)充灌溉水源的地區(qū),高效利用自然降水(包括通過(guò)集雨措施)以達(dá)到有限增產(chǎn)的農(nóng)業(yè),亦可視為節(jié)水農(nóng)業(yè)的范疇,即旱作節(jié)水農(nóng)業(yè).

旱農(nóng)降水高效利用提高降水利用率技術(shù)提高降水利用效率技術(shù)集雨補(bǔ)充灌溉技術(shù)增加降水就地入滲覆蓋降低蒸發(fā)選育節(jié)水優(yōu)良品種調(diào)整農(nóng)田結(jié)構(gòu)布局增加土壤貯水化學(xué)節(jié)水技術(shù)耕作培肥農(nóng)藝工程節(jié)水技術(shù)（渠道防滲等）改進(jìn)地面灌技術(shù)（如波涌灌、隔溝灌、膜上灌等）農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)節(jié)水灌溉管理技術(shù)節(jié)水灌溉技術(shù)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)體系化學(xué)節(jié)水技術(shù)二、節(jié)水農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵與技術(shù)體系

1.節(jié)水農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵與目標(biāo)

內(nèi)涵與目標(biāo)：指通過(guò)采取工程、生物、農(nóng)藝和管理等措施，綜合提高天然降水和灌溉水利用率及其利用效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水和提高農(nóng)業(yè)用水效益的目標(biāo)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

核心問(wèn)題:

提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水的利用率和利用效率

灌溉農(nóng)業(yè):節(jié)水灌溉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)

旱作農(nóng)業(yè):充分挖掘降水潛力，達(dá)到作物增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)

節(jié)水灌溉，有限補(bǔ)充灌溉,旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是常規(guī)灌區(qū)主要的農(nóng)業(yè)灌溉類(lèi)型，是當(dāng)前實(shí)施節(jié)水農(nóng)業(yè)的主體。旱作農(nóng)業(yè)以提高自然降水利用效率為核心，一般稱(chēng)之為旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)。有限補(bǔ)灌系指缺水地區(qū)利用補(bǔ)充灌溉部分滿(mǎn)足作物對(duì)水分的需求，是旱地栽培與有限供水相結(jié)合的一種作物管理制度，為節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種新趨向，有可能成為未來(lái)農(nóng)業(yè)高效用水的一種主要方式。三種類(lèi)型：2.節(jié)水農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系2.節(jié)水農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系四、節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的發(fā)展態(tài)勢(shì)與關(guān)鍵問(wèn)題

1.作物結(jié)構(gòu)性節(jié)水與保護(hù)性農(nóng)業(yè)節(jié)水的研究

◆我國(guó)大部分地區(qū)，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)比較單一，雖然單一作物的耗水并不高，但結(jié)構(gòu)性耗水較高。同時(shí)相應(yīng)的研究大多集中在單一作物微觀尺度上的調(diào)控技術(shù)?，F(xiàn)今復(fù)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的建立，迫切需要研究作物布局改變和非充分灌溉條件下的作物需水規(guī)律及其區(qū)域分布;研究節(jié)水灌溉對(duì)區(qū)域作物耗水分布的影響及多種作物組合層次的耗水量和主要作物需水量數(shù)字化圖；研究不同區(qū)域主要農(nóng)作物節(jié)水優(yōu)產(chǎn)型非充分灌溉制度、為灌區(qū)節(jié)水高效作物結(jié)構(gòu)的建立提供依據(jù)。

◆水土流失、風(fēng)蝕、農(nóng)田裸露和土壤肥力下降是旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的一個(gè)永恒課題。應(yīng)借鑒國(guó)外以少免耕和秸稈覆蓋為主保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，研究構(gòu)建中國(guó)特色的保護(hù)性農(nóng)業(yè)技術(shù)體系與區(qū)域發(fā)展模式，將減少休閑農(nóng)田蒸發(fā)損失和降水資源有效化以及土壤蓄水保水能力建設(shè)，作為未來(lái)農(nóng)業(yè)節(jié)水研究的主攻方向和關(guān)鍵問(wèn)題之一。①在西部水土流失和沙塵嚴(yán)重農(nóng)牧區(qū)，重點(diǎn)建立以植被恢復(fù)和少免耕覆蓋為主的農(nóng)業(yè)脆弱環(huán)境保護(hù)帶，尤其要研究雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的少耕、深松耕和覆蓋機(jī)具與技術(shù)規(guī)范，保護(hù)和建設(shè)黃土旱塬區(qū)域性降水高效利用農(nóng)業(yè)帶；②在北方灌區(qū)實(shí)施以工程、農(nóng)藝、生物、土壤培肥為目標(biāo)的保護(hù)性節(jié)水高效農(nóng)業(yè)帶；③在中部和南方糧食主產(chǎn)區(qū)，實(shí)施以少免耕和秸稈覆蓋為主的保護(hù)性糧食生產(chǎn)帶。2.生物節(jié)水研究

生物節(jié)水是指利用和開(kāi)發(fā)生物體自身的生理和遺傳潛力，在同等供水條件下能夠獲得更多的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。在各種節(jié)水技術(shù)中，利用遺傳改良篩選抗旱節(jié)水或超高產(chǎn)品種是當(dāng)今節(jié)水研究的熱點(diǎn)。許多專(zhuān)家指出：“只有提高生物本身的水分利用效率才有可能取得節(jié)水上的新突破”。從宏觀與微觀結(jié)合的角度來(lái)看，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)有四個(gè)目標(biāo)?！裢ㄟ^(guò)工程節(jié)水提高水資源的利用率?！裉岣咦魑锏乃掷眯剩╓UE）和產(chǎn)量。●提高植物的價(jià)值水分利用效率?！裉岣咧参锏纳鷳B(tài)水分利用效率。

干旱缺水對(duì)作物的影響有一個(gè)從“適應(yīng)”到“傷害”的過(guò)程,不超過(guò)適應(yīng)范圍的缺水，往往在復(fù)水后可以產(chǎn)生生理、生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成上的補(bǔ)償效應(yīng)，在節(jié)約大量用水的同時(shí)，最終產(chǎn)量不受或少受影響。大量研究表明：干旱缺水并不總是降低產(chǎn)量,作物對(duì)特定生育階段適度水分虧缺具有一定的適應(yīng)性和抵抗性效應(yīng)，對(duì)增產(chǎn)和節(jié)水都有利。目前的研究主要集中在水分虧缺對(duì)不同生理過(guò)程的影響程度、作物不同發(fā)育階段對(duì)水分虧缺的敏感性、不同作物和品種對(duì)水分虧缺的反應(yīng)及產(chǎn)量-耗水量-水分利用效率之間的關(guān)系四個(gè)主要方面。3.作物適度缺水的補(bǔ)償效應(yīng)及作物生理節(jié)水機(jī)理研究4.高新技術(shù)節(jié)水研究高新技術(shù)在水資源管理和節(jié)水農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。主要包括生物基因工程、信息技術(shù)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、新材料等方面。

生物技術(shù)：目前主要進(jìn)行抗旱節(jié)水基因的定位和分子標(biāo)記,植物水分利用效率基因組，轉(zhuǎn)高光效和高WUE基因?yàn)橹鞯幕蚬こ谈牧嫉?，這是未來(lái)可以成為戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。

信息工程：將數(shù)據(jù)庫(kù)、作物模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)結(jié)合的節(jié)水灌溉決策支持系統(tǒng)研究將成為水資源管理的重點(diǎn)。

新材料研制與開(kāi)發(fā)：利用高新技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)節(jié)水新材料和新產(chǎn)品也是節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。國(guó)外以滴灌和噴灌為主的自動(dòng)化微灌技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)田節(jié)水，如美國(guó)推行的低能耗近地面精確灌溉系統(tǒng)，集成了多種微噴灌產(chǎn)品與技術(shù)的創(chuàng)新，水的灌溉效率達(dá)95%。我國(guó)開(kāi)發(fā)的不同類(lèi)型微灌產(chǎn)品,由于受土地經(jīng)營(yíng)管理模式、運(yùn)行成本、組織管理等因素的限制，生產(chǎn)應(yīng)用的比例很小。因此，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)適宜我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的智能化灌溉設(shè)備，開(kāi)辟節(jié)水農(nóng)業(yè)的新途徑。五、我國(guó)未來(lái)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)

從總體來(lái)看，我國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是加強(qiáng)常規(guī)技術(shù)的升級(jí)，提升基礎(chǔ)研究水平，實(shí)現(xiàn)利用高新技術(shù)創(chuàng)新。

常規(guī)技術(shù)升級(jí)：包括結(jié)構(gòu)性節(jié)水、雨水利用、高效節(jié)灌、保護(hù)性耕作、土壤水庫(kù)增容等技術(shù)，升級(jí)的基本方向是技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化；

高技術(shù)創(chuàng)新：包括抗旱節(jié)水品種的創(chuàng)新、區(qū)域植物缺水信息與土壤墑情監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、數(shù)字化節(jié)灌與灌溉決策支持系統(tǒng)、節(jié)水型農(nóng)作制度與農(nóng)田節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)等。①與我國(guó)優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)帶布局相一致，建立區(qū)域性低耗水農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，注重提高區(qū)域生產(chǎn)力和改善生態(tài)環(huán)境技術(shù)同步發(fā)展；②重視生物和農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，提高內(nèi)在節(jié)水增產(chǎn)潛力；③建立農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)、節(jié)灌技術(shù)與產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，確定節(jié)水指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；④低壓管道輸水，推廣虧缺灌溉技術(shù)；⑤在旱地農(nóng)業(yè)區(qū)重點(diǎn)推行機(jī)械化保護(hù)性農(nóng)業(yè)措施，建設(shè)土壤水庫(kù)和黃土旱塬區(qū)域性節(jié)水農(nóng)業(yè)帶。節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)選擇應(yīng)重視五個(gè)方面：①不同區(qū)域植物用水指標(biāo)的確定及多種作物組合層次的需水量。②研究作物生理節(jié)水潛力—農(nóng)田節(jié)水潛力—區(qū)域節(jié)水潛力的耦合關(guān)系及理論節(jié)水潛力與現(xiàn)實(shí)節(jié)水潛力指標(biāo)體系。③繼續(xù)研究植物適度缺水補(bǔ)償效應(yīng)及非充分灌溉機(jī)理，建立非充分灌溉的控制指標(biāo)與調(diào)控模式。④研究旱地農(nóng)業(yè)區(qū)不同植被條件下水分承載力，土壤干旱化程度，農(nóng)田土壤底墑和肥力的協(xié)同抗旱節(jié)水機(jī)制，以及集雨農(nóng)業(yè)適宜區(qū)域和發(fā)展模式，農(nóng)田保護(hù)性耕作的功效與技術(shù)規(guī)范等關(guān)鍵問(wèn)題。⑤節(jié)水植物及品種的創(chuàng)新。節(jié)水農(nóng)業(yè)應(yīng)重點(diǎn)突出五個(gè)方面的關(guān)鍵內(nèi)容。一、世界土壤侵蝕形勢(shì)世界各國(guó)都存在程度不等的土壤侵蝕，有些國(guó)家呈發(fā)展趨勢(shì)。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，全球約12億hm2的土地遭受侵蝕，毀壞了10.5%的肥沃土地，地球上約35%的地區(qū)正處于沙漠化。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)指出，當(dāng)前區(qū)域性和全球性重大環(huán)境問(wèn)題有八項(xiàng)，即:

(1)臭氧層破壞;(2)全球氣候變暖;(3)酸雨范圍擴(kuò)大;(4)淡水污染和短缺;(5)森林資源銳減;(6)野生動(dòng)植物物種消失;(7)水土流失和沙漠化擴(kuò)展;(8)有毒化學(xué)品和危險(xiǎn)物擴(kuò)展它們相互制約，如森林資源破壞導(dǎo)致水土流失和荒漠化，從而影響到水資源短缺、沙塵暴發(fā)生、空氣CO2增多、生物多樣性破壞、生態(tài)系統(tǒng)惡化等，又反饋為土壤侵蝕加劇和全球環(huán)境惡化。二、中國(guó)土壤侵蝕狀況遙感調(diào)查1992年國(guó)務(wù)院發(fā)布了我國(guó)土壤侵蝕遙感調(diào)查資料，全國(guó)水蝕面積179萬(wàn)km2，風(fēng)蝕面積188萬(wàn)km2，合計(jì)367萬(wàn)km2，占國(guó)土總面積的38%。1995-2000年，全國(guó)第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查，對(duì)比兩次遙感調(diào)查資料，水蝕面積由179萬(wàn)km2減為165萬(wàn)km2，其中強(qiáng)度以上水蝕面積由占水蝕總面積的21%減為16%；風(fēng)蝕面積由188萬(wàn)km2增加到191萬(wàn)km2，尤其是強(qiáng)度以上風(fēng)蝕面積由占風(fēng)蝕面積的35%增加到46%。三、中國(guó)水土流失類(lèi)型分區(qū)20世紀(jì)80年代，辛樹(shù)幟、蔣德麒等編制了中國(guó)水土流失類(lèi)型分區(qū)圖。將全國(guó)劃分為水蝕、風(fēng)蝕、凍融侵蝕三大類(lèi)型區(qū)；在水蝕區(qū)，又劃分為:(1)西北黃土高原;(2)東北低山丘陵和漫崗丘陵;(3)北方山地丘陵;(4)南方山地丘陵;(5)四川盆地和周?chē)降厍鹆?(6)云貴高原共6個(gè)二級(jí)類(lèi)型區(qū)。朱顯漠、陳代中編制了1:12000000中國(guó)土壤侵蝕類(lèi)型及分區(qū)圖。按侵蝕營(yíng)力，劃分為三大土壤侵蝕區(qū)：東部流水侵蝕區(qū)：包括大興安嶺一陰山一賀蘭山一青藏高原東線(xiàn)一線(xiàn)以東的地區(qū)。其中黃土高原和華南山地丘陵為水蝕嚴(yán)重區(qū)。西北風(fēng)力侵蝕區(qū)：位于大興安嶺一陰山一賀蘭山一青藏高原北緣一線(xiàn)西北，地處歐亞大陸腹地，呈典型的大陸性氣候，年降水量多在<250mm，蒸發(fā)量1400-3000mm，干燥度2-8。冬春風(fēng)力強(qiáng)勁，5級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)>100d/yr，地面植被稀疏，風(fēng)蝕風(fēng)積作用強(qiáng)烈。青藏高原凍融及冰川侵蝕區(qū)：包括西藏全部、青海南部及四川的甘孜、阿壩兩州，平均海拔在4500m以上，土壤侵蝕營(yíng)力以?xún)鋈诤捅ㄗ饔脼橹?。四、土壤侵蝕基本概念土壤侵蝕是地球表面的一種自然現(xiàn)象。人類(lèi)社會(huì)出現(xiàn)后，土壤侵蝕成為自然和人為活動(dòng)共同作用下的一種動(dòng)態(tài)過(guò)程，構(gòu)成特殊的“侵蝕環(huán)境”背景，已成為當(dāng)今世界資源和環(huán)境問(wèn)題的重點(diǎn)。土壤侵蝕一般是指土壤在內(nèi)外營(yíng)力（如水力、風(fēng)力、重力、人為活動(dòng)等）的作用下，被分散、剝離、搬運(yùn)和沉積的過(guò)程。水土流失直接反映了土壤侵蝕的危害程度。土壤侵蝕的內(nèi)涵隨著科學(xué)研究發(fā)展不斷完善豐富。由于各國(guó)的自然條件和土壤侵蝕發(fā)展演變過(guò)程的差異，對(duì)土壤侵蝕的理解和定義有所不同。

土壤侵蝕基本概念小結(jié)(1)土壤侵蝕的概念已不限于地表土壤層的侵蝕，包括對(duì)陸地表面基巖風(fēng)化物及其他地面可蝕性物質(zhì)的侵蝕。根據(jù)侵蝕營(yíng)力分為水蝕、風(fēng)蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕等，及人為活動(dòng)作用。其中水力侵蝕又包含降雨、徑流、冰雪凍融侵蝕力，以及河流、海浪沖擊堤岸的侵蝕力等。根據(jù)侵蝕過(guò)程包含地面物質(zhì)的就地剝蝕、搬運(yùn)，吹蝕、磨蝕、沖蝕和溶蝕等；還包含被侵蝕物質(zhì)的沉積過(guò)程。根據(jù)侵蝕形式分為面蝕、溝蝕、崩塌、瀉溜和滑坡、泥石流等。土壤侵蝕防治通常以“土壤保持”予以涵蓋，擴(kuò)展為“水土保持”。其內(nèi)容從土壤層保持到包括滑坡、泥石流整治；從單一強(qiáng)調(diào)土壤侵蝕引起土地生產(chǎn)力退化到同時(shí)強(qiáng)調(diào)土壤侵蝕環(huán)境與全球生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系，如水土流失與水環(huán)境聯(lián)系，水土保持與全球氣候變化聯(lián)系等。土壤侵蝕基本概念小結(jié)(2)土壤侵蝕是水力、風(fēng)力、重力及其與人為活動(dòng)的綜合作用對(duì)土壤、地面組成物質(zhì)的侵蝕破壞、分散、搬運(yùn)和沉積的過(guò)程。水土流失是指水力侵蝕作用下，水與土從原地的搬運(yùn)和流失，著重侵蝕的后果，主要指水與土流失量。土壤保持即防治土壤侵蝕或土壤流失，保持土壤資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力的綜合技術(shù)和管理措施。水土保持是防止水土流失、保護(hù)和合理利用水土資源，提高土地生產(chǎn)力等土壤侵蝕治理措施。五、土壤侵蝕強(qiáng)度土壤侵蝕強(qiáng)度:

用單位時(shí)間、單位面積上土壤侵蝕量表示(土壤侵蝕模數(shù)Ms),即每年km2的土壤侵蝕量(t/(km2·a)；或以每年侵蝕掉土層的平均厚度Ds表示(mm/a)。中國(guó)水利部采用土壤侵蝕模數(shù)擬定了適于全國(guó)水蝕強(qiáng)度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分為6級(jí)：

分級(jí)侵蝕模數(shù)(t/(km2·a)I．微度或無(wú)明顯侵蝕＜200，500，1000Ⅱ.輕度侵蝕(200，500，1000)-2500Ⅲ．中度侵蝕2500-5000IV．強(qiáng)度侵蝕5000-8000V．極強(qiáng)度侵蝕8000-15000Ⅵ.劇烈侵蝕＞150001984-1989年中國(guó)水利部等單位完成的全國(guó)土壤侵蝕遙感調(diào)查制圖，全國(guó)輕度侵蝕以上的水蝕面積為179萬(wàn)km2。六、允許土壤流失量允許土壤流失量(稱(chēng)T值):土壤侵蝕速率與成土速率相平衡，或長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持土壤肥力和生產(chǎn)力不下降情況下的最大土壤流失量，其單位同土壤侵蝕模數(shù)(t/(km2·a)。美國(guó)學(xué)者貝納特根據(jù)成壤絕對(duì)年齡推算。在無(wú)破壞的自然條件下，300-1000年可形成2.5cm的土壤層，按容重1.35Mg/m3計(jì)算，如維持侵蝕速率與成土速率相平衡，相當(dāng)于每年流失土壤約33.75-112.5t/(km2·a)。推算在人為耕作條件下，約30年可形成同樣厚度的土層，相當(dāng)于年流失1125t/(km2·a)的土壤。美國(guó)確定農(nóng)耕地和牧地T值分別為1250和500t/(km2·a)。侵蝕程度愈嚴(yán)重的土壤，愈接近母巖的土壤，被確定的T值愈低，如我國(guó)南方多石質(zhì)的丘陵山區(qū)T值確定為200-500t/(km2·a)；對(duì)尚保留深厚土層的土壤，確定的T值相對(duì)較高，如土層深厚的黃土地區(qū)確定T值為1000t/(km2·a)左右。侵蝕影響因素一、自然因素二、人為因素一、自然因素(1)地質(zhì)因素：與地質(zhì)構(gòu)造背景、地層的結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān);地貌因素：主要通過(guò)坡度、坡長(zhǎng)、溝壑密度、傾斜侵蝕面等作用;氣候因素:氣候因素是影響土壤侵蝕的主要外營(yíng)力。(1)降雨的影響決定于降雨徑流侵蝕力(即發(fā)生徑流情況下的降雨對(duì)侵蝕的作用)。降雨侵蝕力是降雨量、降雨強(qiáng)度、雨型和雨滴動(dòng)能的函數(shù)(2)氣候因素中的風(fēng)力是土壤風(fēng)蝕的主要外營(yíng)力。(3)青藏高原等地區(qū)發(fā)生的凍融侵蝕，主要與當(dāng)?shù)馗吆畾夂蛩鸬谋﹥鋈诿芮嘘P(guān)聯(lián)。一、自然因素(1)土壤及地面組成物質(zhì):

是侵蝕的對(duì)象，是決定侵蝕過(guò)程和侵蝕強(qiáng)度的內(nèi)部因素，尤其土壤物理、力學(xué)特性直接影響水蝕和風(fēng)蝕。土壤的可蝕性主要以顆粒組成、有機(jī)質(zhì)及水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)為指標(biāo)。植被因素植被:是陸地生態(tài)的主體，是控制或加速土壤侵蝕最敏感的因素。在同等降雨、地形、土壤條件下，地面植被狀況是制約土壤侵蝕決定因素。植被防治土壤侵蝕作用主要為:(1)植被地上部:對(duì)降雨截留作用；(2)枯枝落葉層:對(duì)降低徑流流速、增強(qiáng)入滲和減少?gòu)搅髁孔饔茫?3)根系:對(duì)固結(jié)土壤、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和提高土壤抗蝕、抗沖性作用。二、人為因素(1)人為因素:人為因素是指人類(lèi)在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中對(duì)引發(fā)或加劇土壤侵蝕的影響。對(duì)自然植被的破壞是影響土壤侵蝕最主要的人為因素。人類(lèi)社會(huì)的出現(xiàn)，首先以掠取自然界的生物資源為其生存的基本條件。從狩獵、游牧、刀耕火種到大規(guī)模開(kāi)墾，均是以破壞自然植被為代價(jià)，導(dǎo)致自然生態(tài)平衡失調(diào)，自然侵蝕轉(zhuǎn)化成為人為加速侵蝕。據(jù)UNEP和FAO，地球2/3的陸地曾被森林所覆蓋，面積達(dá)76億hm2，現(xiàn)剩下26億hm2；全世界因土壤侵蝕每年從耕地流失土壤約250億t，坡耕地土壤侵蝕為現(xiàn)代土壤侵蝕的主要方式。中國(guó)有五千年的文明史和耕墾歷史。人口增長(zhǎng)迅速，濫墾、濫伐、濫牧等導(dǎo)致自然植被和生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞，加劇土壤侵蝕的發(fā)展。近年來(lái)，城鎮(zhèn)、工礦建設(shè)飛速發(fā)展，缺乏相應(yīng)的環(huán)保措施，從而引發(fā)新的水土流失問(wèn)題。一、水力侵蝕(1)水力侵蝕：水力侵蝕的形態(tài)主要分面蝕和溝蝕兩大類(lèi)。世界上各水蝕地區(qū)基本上均發(fā)生這兩種侵蝕類(lèi)型。在我國(guó)黃土高原，伴隨面蝕、溝蝕常發(fā)生洞穴侵蝕。面蝕：面蝕可分為雨滴侵蝕(濺蝕)、片蝕和細(xì)溝侵蝕。細(xì)溝為薄層徑流匯集成細(xì)小股流對(duì)地面的侵蝕，屬線(xiàn)狀或溝狀侵蝕過(guò)程。由于細(xì)溝侵蝕均發(fā)生在坡耕地，侵蝕深不超過(guò)耕層深，經(jīng)犁耕后在地面不留痕跡，故為面蝕，天然荒坡地上由于不合理放牧而造成斑塊狀踐踏痕跡，稱(chēng)為鱗片狀侵蝕，也屬面蝕。一、水力侵蝕(2)溝蝕：我國(guó)學(xué)者黃秉維、朱顯漠等對(duì)黃土高原侵蝕地貌的特殊性研究,確定溝蝕類(lèi)型：淺溝、切溝、沖溝、河溝。淺溝是發(fā)生在坡耕地上的一種特殊溝蝕類(lèi)型，主要是人為耕作所致，在>25°的陡坡耕地最發(fā)育，一般由細(xì)溝演化發(fā)展而成。淺溝下切深已超過(guò)耕層，淺溝橫斷面由于不斷耕作成弧形擴(kuò)展，直至妨礙耕作而不得不棄耕時(shí)，淺溝即發(fā)展成切溝。洞穴侵蝕：洞穴侵蝕為深厚黃土沉積物上發(fā)育的一種特殊侵蝕類(lèi)型，常與溝蝕伴隨發(fā)生。在中國(guó)的黃土高原洞穴侵蝕最為發(fā)育，分布較廣。洞穴侵蝕主要類(lèi)型：水刷窩、跌穴(漏斗狀洞穴)、陷穴。二、風(fēng)力侵蝕風(fēng)力侵蝕:

是指地表砂粒類(lèi)松散物質(zhì)在風(fēng)力作用下脫離地表的運(yùn)移過(guò)程。風(fēng)蝕類(lèi)型：可分為吹蝕和磨蝕，前者為單純風(fēng)力作用，后者為風(fēng)沙流的侵蝕作用。吹蝕：風(fēng)吹經(jīng)地表時(shí)，由于風(fēng)的動(dòng)壓力作用，將地表的松散沉積物或基巖上的風(fēng)化產(chǎn)物（沙物質(zhì)）吹走，使地面遭到破壞的作用。磨蝕：風(fēng)挾帶沙子貼地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)沙流中的砂?？蓪?duì)地表物質(zhì)進(jìn)行沖擊、摩擦，如果地表有裂隙等凹進(jìn)之處，風(fēng)沙甚至可以鉆進(jìn)去進(jìn)行旋磨，風(fēng)沙流的侵蝕作用稱(chēng)為磨蝕作用。運(yùn)動(dòng)方式：在吹蝕和磨蝕作用下，地面松散顆粒的運(yùn)動(dòng)方式分為懸移、躍移和表層蠕移三種形式。地表或風(fēng)沙堆積物，因吹蝕、磨蝕作用，相對(duì)細(xì)粒物質(zhì)被運(yùn)移后，出現(xiàn)地面粉化、荒漠化及蘑菇狀風(fēng)蝕地貌，后者往往又可激發(fā)崩塌等重力侵蝕。在黃土高原北部長(zhǎng)城沿線(xiàn)的水力、風(fēng)力復(fù)合侵蝕區(qū)，風(fēng)蝕可加劇溝蝕。一、通用土壤流失方程USLE(通用土壤流失方程)：是美國(guó)自20世紀(jì)50年代起,由Wischmeier等根據(jù)美國(guó)洛基山以東地區(qū)多年大量徑流小區(qū)觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)研究而建立，用于預(yù)報(bào)降雨侵蝕力作用下農(nóng)耕坡地的年土壤流失量。USLE是從侵蝕產(chǎn)沙的基本成因出發(fā)，依據(jù)實(shí)際觀測(cè)資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，而建立的坡面或流域侵蝕產(chǎn)沙量與其主要影響因素之間經(jīng)驗(yàn)性模型。其經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：A＝RKLSCP

式中，A為土壤流失量；R為降雨侵蝕力指標(biāo)(或稱(chēng)降雨侵蝕力因子)；K為土壤可蝕性因子；L為坡長(zhǎng)因子；S為坡度因子；C為覆蓋與管理因子；P為水土保持措施因子。二、修正通用土壤流失方程RUSLE(修正通用土壤流失方程):1985年以后，美國(guó)又開(kāi)展了修正通用土壤流失方程RUSLE的研究，于1993年發(fā)展為軟件系統(tǒng)。修正的RUSLE考慮的因素更加全面，例如充分考慮了降雨和土壤的時(shí)空差異性和緩坡積水的影響等。目前，世界上包括日本和澳大利亞等國(guó)也都相繼以通用土壤流失方程為基本形式，根據(jù)本國(guó)的氣候、土壤及經(jīng)營(yíng)管理等具體情況進(jìn)行相應(yīng)的修正，建立了適合于各自國(guó)家或地區(qū)性的土壤流失預(yù)報(bào)方程。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)