土壤水分类型及有效性

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五、影响土壤水分状况的因素
● 植被 蒸腾作用对土壤水分平衡关 系密切，植被组成和覆盖度对土壤水分状 况都有较大影响。 ● 气候 降雨量和蒸发是重要因素。
● 土壤物理性质 特别是土壤质地、结构 和有机质含量等到因素对水的渗透、流动和 蒸发有重要影响。 ● 地形 地形影响水分的再分配。
● 基质势ψm 负值，当土壤饱和时最大＝0.
土壤含水量越高，基质势也越高。
● 渗透势ψs 渗透势又称溶质势，负值。土
壤溶质浓度越高，溶质势越低。 溶质势只有对半透膜的水分运动起作用。
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●压力势ψp 正值。只有当土壤水分饱和时
才有压力势在不饱和土壤中压力势为0.饱和土层
越深，压力势越高。
和结构。 沙质土 > 壤质土 > 粘 质土
二、土壤非饱和流*** （unsaturted soil water flaw)
土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度 和重力势梯度。它也可用达西定律来描述， 对一维垂向非饱和流，其表达式为：
qK(m)ddx
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非饱和流导水率
(unsaturated hydrolic conductivity) 土壤水吸力和导水率之间的关系
河流
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三、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
n
W1 W2 W2
100
（二）容积含水量（ v）
V=m·
（三）相对含水量（%）
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土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
第六章
土壤水
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第一节 土壤水分的类型及有效性
一、土壤水的重要性：
所有的水只有进入土 壤转化为土壤水，才能被 植物吸收利用。土壤水是 作物吸水的最主要来源。
土壤水是土壤的最重要组成部分之一。 土壤水是土壤形成发育的催化剂； 土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水 实际上是指在105℃温度下从土壤中驱逐出来的 水。
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非饱和条件下土壤水流的数学表达 式与饱和条件下的类似，二者的区 别在于：
• 饱和条件下的总水势梯度可用 差分形式，而非包和条件下则用微 分形式；
• 饱和条件下的土壤导水率Ks对 特定土壤为一常数，而非饱和导水 率是土壤含水量或基质势（m）的 函数。
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三、土壤水气运动
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二、土壤水分的类型和性质 水汽
土壤
1、吸湿水(hydroscopic water) 干土从空气中吸着水
汽所保持的水，称为吸湿水。又称为紧束缚水，属 于无效水分。
2、膜状水（薄膜水） ( membraneous water) 指由土
壤颗粒表面吸附所保持的水层，膜状水的最大值叫
最大分子持水量。薄膜水对植物生长发育来说属于
第三，水分特征曲线可用来分析不同质地土壤 的持水性和土壤水分的有效性。
第四，应用数学物理方法对土壤中的水运动进 行定量分析时，水分特征曲线是必不可少的重 要参数。
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第三节 土壤水分运动
※土壤水流动 ※水分蒸发 ※水分入渗 ※水分再分配
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一、饱和流 (Saturated Soil Water Flow)
壤 水
壤土
黏土 •质地 •结构
吸 砂土
•温度
力
•滞后现象
0 10 20 30 40 50 60 70
土壤含水量%
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机理：滞后现象 沙土比粘土明显
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水分特征曲线的用途：
首先，可利用它进行土壤水吸力S和含水率之 间的换算(图3.7)。
其次，土壤水分特征曲线可以间接地反映出土 壤孔隙大小的分布。
i1
i
2、水方（ m3） mm
V方 /公顷 10 Dw
V方/亩＝2/3Dw
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四、土壤水分常数及土壤水分有效性
（一）土壤水分常数(soil moisture constant) 在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水
分常数。 ●吸湿系数(hygroscopic coefficient) 最大吸湿水量 ●凋萎系数(wilting coefficient) 萎蔫含水量又称稳 定凋萎含水量。植物因缺水凋萎并不能复原时的 土壤含水量，又称萎蔫含水量。
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
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四、土壤水势的定量测定
土水势的标准单位：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
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● 水文地质 在不透水层接近地面、地下 水位高的地方，或者有承压地下水来源的 地方，由于地下水通过支持毛管水上行， 在一定条件下可形成蒸发型。
● 人为影响 如灌溉、排水以及耕作等土 壤管理措施。
本章重点：
1、概念：吸湿水、毛管水、萎蔫含水量、田间持 水量、土壤水吸力、夜潮作用、土壤水分特征曲线 2、为什么说毛管水是土壤中最宝贵的水分？ 3、分析土壤水分的有效性 4、研究土壤水有何重大意义?土壤水在土壤中有何 重要作用? 5、土水势与土壤水吸力有何异同点？
●渗漏、侧向径流和下渗径流
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二、土壤水分的消耗
●渗漏、侧向径流和下渗径流
河 流
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地下水
●土壤蒸发 土壤水汽进入大气的过程。 ●植物蒸腾
三、土壤—植物—大气连续体(SPAC)
(Soil-plant-atmosphere continuum)
由水势引起水由土壤进入植物体，再向大气 扩散的体系。
土壤所有的孔隙都充满了水时，水分向土壤 下层或横向运动的速度。
影响饱和导水率的因素
• 质地 水通量与孔隙半径
4次方呈正比。 •结构 土壤结皮对土壤饱和 导水率有显著的影响。
•有机质含量。 •粘土矿物种类。
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饱和导水率的特点
① 饱和率是常数 ② 是土壤导水率的MAX ③ 主要取决于土壤的质地
上
0.05-0.005mm
毛管作用最强
升
〈0.001mm
毛管作用消失
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毛管作用
土粒
毛管 悬着 水示 意图
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•地下水位
土粒
毛管 上升 水示 意图
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地下水位
Ⅰ.自地下水 面向上供水的 毛管水的网
Ⅱ.充水的粗 毛管供水
⒈土粒
⒉细毛管
⒊排除毛管水 的大孔隙
弱有效水分，又称为松束缚水分。
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膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
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3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地
★在上述范围内随土壤水分减少而降低 。
★传统的土壤水分有效范围
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(三)影响土壤水分有效性的因素
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
“冻后聚墒”的多少，主要决定于该土壤的 含水量和冻结的强度。含水量高冻结强度大 ，“冻后聚墒”就比较明显。一般对土壤上 层增水作用为2－4％左右 。
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第四节 土壤水分平衡
一、土壤水分的来源
土壤水分
大气降水
灌溉水
地下水上升和大气中水汽的凝 结也是土壤水分的来源。
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二、土壤水分的消耗
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●田间持水量(field capacity) ***：
毛管悬着水达到最大值时的土壤含水 量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定
额的最高指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛 管悬着水。
● 饱和含水量(saturated water content) 饱和含 水量是指土壤中孔隙都充满水时的含水量。以 干土质量或容积的百分量表示。
饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度， 基本上服从饱和状态下多孔介质的达西定律(Darcy’s law) ***
单位时间内通过单位面积土壤的水量，土壤水 通量与土水势梯度成正比。
H q Ks L
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饱和流导水率
(Saturated hydraulic conductivity)
⒋束缚水占的 孔隙
⒌充水的大孔 隙
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
•***毛管水上升高度 •从地下水面到毛管上升谁所能达 到的相对高度，叫毛管水上升高 度。
• h水柱高度（cm)，d孔隙直径（mm）
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4、重力水(gravitational water)
又称多余水，是指土壤中充滞于 充气孔隙中的水分。存在于土壤中的时 间短，很快会因为重力作用而渗入或流 出。
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