1、a,1,第六章 土 壤 水,a,2,第一節(jié) 土壤水分的類型及有效性,一、土壤水的重要性： 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。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。,a,3,1、吸濕水(hydroscopic water) 干土從空氣中吸著水汽所保持的水，稱為吸濕水。又稱為緊束縛水，屬于無效水分。,2、膜狀水（薄膜水） ( membraneous water) 指由土壤顆粒表面吸附所保持的水層，膜狀水的最大值叫最大分子持水量。薄膜水

2、對植物生長發(fā)育來說屬于弱有效水分，又稱為松束縛水分。,二、土壤水分的類型和性質(zhì),水汽,土壤,膜狀水,a,4,膜 狀 水 示 意 圖,土粒,膜狀水,3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤中毛管孔隙所產(chǎn)生的毛管引力所保持的水分，稱為毛管水。毛管水是土壤中最寶貴的水分。 毛管水又可以分為兩種類型。,a,6, 毛管懸著水(capillary supporting water) 土體中與地下水位無聯(lián)系的毛管水稱毛管懸著水。, 毛管支持水（毛管上升水） (capillary suspending water) 土體中與地下水位有聯(lián)系的毛管水稱毛管支持水。,地下水位高,地下水位低,a,

3、7,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,a,8,土 粒,地下水位,毛管 懸著 水示 意圖,a,9,土 粒,毛管 上升 水示 意圖,地下水位,土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖,.自地下水面向上供水的毛管水的網(wǎng) .充水的粗毛管供水 土粒 細(xì)毛管 排除毛管水的大孔隙 束縛水占的孔隙 充水的大孔隙,a,11,*毛管水上升高度 從地下水面到毛管上升誰所能達(dá)到的相對高度，叫毛管水上升高度。,h水柱高度（cm)，d孔隙直徑（mm）,a,12,不同土壤質(zhì)地毛管水上升

4、高度,a,13,4、重力水(gravitational water) 又稱多余水，是指土壤中充滯于充氣孔隙中的水分。存在于土壤中的時間短，很快會因?yàn)橹亓ψ饔枚鴿B入或流出。,a,14,三、土壤水分含量的表示方法,（一）質(zhì)量含水量（m）,（二）容積含水量（ v） V=m,（三）相對含水量（%）,a,15,（三）土壤貯水量,1、水深（DW）,DW=Vh 或,mm,a,16,（一）土壤水分常數(shù)(soil moisture constant) 在一定條件下的土壤特征性含水量稱土壤水分常數(shù)。 吸濕系數(shù)(hygroscopic coefficient) 最大吸濕水量 凋萎系數(shù)(wilting coeffic

5、ient) 萎蔫含水量又稱穩(wěn)定凋萎含水量。植物因缺水凋萎并不能復(fù)原時的土壤含水量，又稱萎蔫含水量。,四、土壤水分常數(shù)及土壤水分有效性,a,17,田間持水量(field capacity) *： 毛管懸著水達(dá)到最大值時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。, 飽和含水量(saturated water content) 飽和含水量是指土壤中孔隙都充滿水時的含水量。以干土質(zhì)量或容積的百分量表示。,a,18,（二）土壤水的有效性(availability) 土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其難易程度。 不能被植物吸收利用的

6、水稱為無效水,能被植物吸收利用的水稱為有效水。 最大有效水含量是凋萎系數(shù)至田間持水量的水分。,a,19,土壤水分有效性的三種假設(shè),土壤水分在上限（田間持水量）和下限（凋萎系數(shù)）之間同等有效。 在上述范圍內(nèi)隨土壤水分減少而降低。 傳統(tǒng)的土壤水分有效范圍,a,20, 土壤質(zhì)地 土壤質(zhì)地的影響主要是由土壤的表面積和孔隙系統(tǒng)的性質(zhì)引起的。 土壤結(jié)構(gòu) 團(tuán)聚體土壤孔隙度大，含水量高，持水孔隙發(fā)達(dá)，故有效水分含量高。如團(tuán)聚體發(fā)育好的東北黑土。 有機(jī)質(zhì)含量 有機(jī)質(zhì)本身的持水量很大，更能促進(jìn)良好土壤結(jié)構(gòu)的形成，所以多施有機(jī)質(zhì)，可以擴(kuò)大有效水范圍。,a,21,土壤質(zhì)地對有效水范圍的影響,a,22,有機(jī)質(zhì)對有效水范

7、圍的影響,返回,a,23,第二節(jié) 土壤水的能態(tài),土壤 A 砂土 10%,土壤 B 粘土 15%,土水勢是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，極小單位水量從一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到和它溫度相同，處于參比狀態(tài)水池時所做的功。,一、土水勢概念,土,作功,水,a,25, 滲透勢s 滲透勢又稱溶質(zhì)勢，負(fù)值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢越低。 溶質(zhì)勢只有對半透膜的水分運(yùn)動起作用。,二、土水勢的組成 基質(zhì)勢m 負(fù)值，當(dāng)土壤飽和時最大0. 土壤含水量越高，基質(zhì)勢也越高。,壓力勢p 正值。只有當(dāng)土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和土壤中壓力勢為0.飽和土層越深，壓力勢越高。 p=wghV,重力勢g 重力勢（g）是指由重力作用而引起的

8、土水勢變化。 任何時候重力勢都存在。高于參比面時為正，反之為負(fù)，參比面處重力勢為0.,a,27,總水勢：t=m+p+s+g,a,28,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)，簡稱吸力，但并不是指土壤對水的吸力。T-m ,如何用水吸力和水勢判斷水分運(yùn)動的方向？請回答。,絕對正值,三、土壤水吸力*,一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與m相等，但符號相反。,a,29,四、土壤水勢的定量測定,土水勢的標(biāo)準(zhǔn)單位：帕（Pa） 1 Pa=0.0102厘米水柱 1 atm=1033厘米水柱=1.0133bar 1 bar=0.9896atm=1020厘米水柱 1 bar=100000 Pa,a,3

9、0,一般只能測定8萬帕以下的土壤水吸力。,a,31,五、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)勢之間小關(guān)系，只能用實(shí)驗(yàn)方法獲得水分特征曲線。 S=ab S=a(/s)b S=A(s-)n/m,a,32,0 10 20 30 40 50 60 70,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 滯后現(xiàn)象,a,33,機(jī)理：滯后現(xiàn)象 沙土比粘土明顯,a,34,水分特征曲線的用途：,第四，應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運(yùn)動進(jìn)行定量分析時，水分特征曲線是必不可少的重要參數(shù)。,首先，可利用它進(jìn)行土壤

10、水吸力S和含水率之間的換算(圖3.7)。,其次，土壤水分特征曲線可以間接地反映出土壤孔隙大小的分布。,第三，水分特征曲線可用來分析不同質(zhì)地土壤的持水性和土壤水分的有效性。,a,35,第三節(jié) 土壤水分運(yùn)動,土壤水流動 水分蒸發(fā) 水分入滲 水分再分配,a,36,一、飽和流 (Saturated Soil Water Flow),飽和流的推動力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度，基本上服從飽和狀態(tài)下多孔介質(zhì)的達(dá)西定律(Darcys law) * 單位時間內(nèi)通過單位面積土壤的水量，土壤水通量與土水勢梯度成正比。,a,37,a,38,土壤所有的孔隙都充滿了水時，水分向土壤下層或橫向運(yùn)動的速度。,飽和流導(dǎo)水率

11、(Saturated hydraulic conductivity),a,39,二、土壤非飽和流* （unsaturted soil water flaw),土壤非飽和流的推動力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度。它也可用達(dá)西定律來描述，對一維垂向非飽和流，其表達(dá)式為：,a,40,非飽和流導(dǎo)水率 (unsaturated hydrolic conductivity),土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系,a,41,飽和條件下的總水勢梯度可用差分形式，而非包和條件下則用微分形式； 飽和條件下的土壤導(dǎo)水率Ks對特定土壤為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo)水率是土壤含水量或基質(zhì)勢（m）的函數(shù)。,非飽和條件下土壤水流的數(shù)學(xué)表達(dá)式與

12、飽和條件下的類似，二者的區(qū)別在于：,a,42,三、土壤水氣運(yùn)動,土壤氣態(tài)水的運(yùn)動表現(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)動的推動力是水汽壓梯度，主要由土水勢梯度或水吸力梯度和溫度梯度引起。,a,43,1、“夜潮”現(xiàn)象 多出現(xiàn)于地下水埋深度較淺的“夜潮地”。,a,44,2、“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。,“凍后聚墑”的多少，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。一般對土壤上層增水作用為24左右 。,a,45,第四

13、節(jié) 土壤水分平衡,一、土壤水分的來源,土壤水分,大氣降水,灌溉水,地下水上升和大氣中水汽的凝結(jié)也是土壤水分的來源。,a,46,二、土壤水分的消耗,滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流,a,47,二、土壤水分的消耗,滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流,地下水,河流,土壤蒸發(fā) 土壤水汽進(jìn)入大氣的過程。 植物蒸騰,a,49,三、土壤植物大氣連續(xù)體(SPAC) (Soil-plant-atmosphere continuum),由水勢引起水由土壤進(jìn)入植物體，再向大氣擴(kuò)散的體系。,沙漠植物在200800萬帕?xí)r仍能生存。,a,50,a,51,四、土壤水分在土壤肥力中的作用 土壤水分是土壤肥力的重要因素之一，它一方面直接供給植物吸收利用；另一方面又影響土壤的其它性狀和肥力因素。,a,52, 土壤水分影響土壤的養(yǎng)分狀況 土壤水分影響土壤的通氣狀況 土壤水分影響土壤的熱量狀況 土壤水分影響微生物和活動 土壤水分影響土壤的物理機(jī)械性和耕性, 植被 蒸騰作用對土壤水分平衡關(guān)系密切，植被組成和覆蓋度對土壤水分狀況都有較大影響。 氣候 降雨量和蒸發(fā)是重要因素。,五、影響土壤水分狀況的因素,a,54, 土壤物理性質(zhì) 特別是土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)含量等到因素對水的滲透、流動和蒸發(fā)有重要影響。 地形 地形影響水分的再分配。, 水文地質(zhì) 在不透水層接近地面、地下水位