第六章 土壤水资料
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土壤水
（2）毛管悬着水: 毛管悬着水:
当地下水位较低时， 当地下水位较低时，降雨或灌溉 后因毛管力的作用而保持在毛管孔隙的水分。 后因毛管力的作用而保持在毛管孔隙的水分。 毛管力的作用而保持在毛管孔隙的水分
● 毛管悬着水
土体中与地下水位无联系的 毛管水
地 下 ● 毛管
水
水
联系
土体中与地下水位 的毛管水
位 高
有时因为土壤粘紧，重力水一时不易排出，暂 时滞留在土壤的大孔隙中，就称为上层滞水。 重力水的出现标志土壤孔隙全部被水充满，土 壤通气状况变差，属于土壤不良的特征。
重力水： 重力水：
受重力支配不能被 土壤所保持的水分
重力水的特征
• 重力水虽然可以被植物吸收，但它很快就 流失，实际上被利用的机会很少，有效性 低 • 除上层滞水外不易保持在土壤上层。 • 土壤水的增长、消退和动态变化与降水、 土壤水的增长、消退和动态变化与降水、 蒸发、散发和径流有密切关系。 蒸发、散发和径流有密切关系。
吸 湿 水
特点
土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。 土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。粘质土 土壤质地 的影响 吸附力强，吸湿水含量高 砂质土则吸湿水含量低 吸附力强，吸湿水含量高，砂质土则吸湿水含量低；空 气相对湿度高，吸湿水含量高 反之则吸湿水含量低 气相对湿度高，吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。
薄膜水： 薄膜水： 吸湿水: 吸湿水
紧束在土粒表面， 紧束在土粒表面， 不能自由移动 吸附于吸湿水外部， 吸附于吸湿水外部， 只能沿土粒表面做 微小的移动
土 粒
ห้องสมุดไป่ตู้
土粒
膜 状 水 示 意 图
膜状水
自由水
毛管水
指在土壤毛管力作用下保持和移动的液态 指在土壤毛管力作用下保持和移动的液态 毛管力作用下保持和移动 水。
(完整版)水文学原理(第六章)下渗
§2 非饱和下渗理论 ❖下 渗 曲 线 不 仅 是 下 渗 物 理 过 程 的 定 量 描
述，而且是下渗物理规律的体现。 ❖已提出了三类确定下渗曲线的途径，即非
饱和下渗理论途径、饱和下渗理论途径和 基于下渗试验的经验下渗曲线途径。
§2 非饱和下渗理论 ❖根据非饱和水流运动方程式导出的下渗方
程的基本形式 ❖对于非饱和土壤，总势必应由基模势和重
❖ 水分传递带：是一个土壤含水量沿深度分布比较均匀、厚 度较大的非饱和土层，其厚度随供水时间的增长不断增 加，土壤含水量介于田间持水量和饱和含水量之间，约为 饱和含水量的60%－80%。
❖ 湿润带：是连接水分传递带和湿润锋的水分带。在这一带 中，土壤含水量沿深度迅速减小，并且在下渗过程中不断 下移。这一带的平均厚度也大体保持不变。
❖ 进入渗漏阶段后，土壤颗粒表面已形成水膜，因此分子力几乎趋于 零，这时水主要在毛管力和重力作用下向土壤中入渗，下渗容量比渗 润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于缓慢减小阶 段，所以这阶段下渗容量的递减速度趋缓。
❖ 到了渗透阶段，土壤含水量已达到田间持水量以上，这时不仅分子力 早已不起作用，毛管力也不再起作用了。控制这阶段下渗的作用力仅 为重力。与分子力和毛管力相比，重力只是一个小而稳定的作用力， 所以在渗透阶段，下渗容量必达到一个稳定的极小值，这就是稳定下 渗率。
2 忽略重力作用的下渗方程的解
第一种情况： 扩散率为常数
t
D
2
z 2
(z,0) 0
(0,t) n
(,t) 0
拉氏变换
0 erfc( z )
n 0
2 Dt
下渗曲线：
1
f p (n 0 ) D t 2
§2 非饱和下渗理论
第六章下渗
1. 饱和带 2. 过渡带 3. 水分传递带 4. 湿润带，其下界面就是湿润锋面
均质干燥土壤下渗进程中水分分布
饱和带 过渡带
水分传递带
湿润带 湿润锋面
含水量 饱和含水量点
田间持水量
饱和带 ≤1.5cm
位于土壤表层，在持续不断地供水条件下， 土壤含水量始终处于饱和状态 。
不论下渗强度多大，土壤浸润深度怎样增大， 饱和带的厚度一般不超过1.5 cm
例题
6、 对 某 流 域 选 定 一 个 地 点 进 行 人 工 降 雨 下 渗 实 验 ， 在 确 保 充 分 供 水 条
件 下 ， 测 得 本 次 实 验 的 累 积 降 雨 过 程 P(t)和 测 点 的 地 面 径 流 过 程 R(t)，
如 表 1-2-5所 示 。 试 求 本 次 实 验 的 累 积 下 渗 过 程 F(t)。
下渗曲线——又称 下渗能力曲线
f0 下渗速率
fc
非饱和土壤上表面充分供水条件下, 下渗率随时间变化的过程线，用 f(t)~t 表示。
下渗累计曲线
土壤充分供水条件下， 累计下渗进入土层的水量随时间变化的过程线 F(t)~ t 该曲线上某一点切线的斜率为该时刻的下渗率
下渗累计曲线 F(t)~t
下渗曲线 f(t)~t
初始下渗速率 f0
在下渗最初阶段， 下渗速率具有较大的数值，称为初始下渗速率f0 相同土样，初始含水量不同，土壤初始下渗率不同
稳定下渗速率 fc
随下渗进程进行， 进入土壤的水量不断增加， 而土壤水下渗速率不断减小， 减小的速率呈现先快后慢的趋势。
下渗累计曲线 F(t)~t
下渗曲线 f(t)~t
当土壤孔隙充满水，达到田间含水量，直至土壤饱和时， 下渗率就逐步递减到一个稳定的常值 fc ， 这个值就是稳定下渗速率。
均质干燥土壤下渗进程中水分分布
饱和带 过渡带
水分传递带
湿润带 湿润锋面
含水量 饱和含水量点
田间持水量
饱和带 ≤1.5cm
位于土壤表层，在持续不断地供水条件下， 土壤含水量始终处于饱和状态 。
不论下渗强度多大，土壤浸润深度怎样增大， 饱和带的厚度一般不超过1.5 cm
例题
6、 对 某 流 域 选 定 一 个 地 点 进 行 人 工 降 雨 下 渗 实 验 ， 在 确 保 充 分 供 水 条
件 下 ， 测 得 本 次 实 验 的 累 积 降 雨 过 程 P(t)和 测 点 的 地 面 径 流 过 程 R(t)，
如 表 1-2-5所 示 。 试 求 本 次 实 验 的 累 积 下 渗 过 程 F(t)。
下渗曲线——又称 下渗能力曲线
f0 下渗速率
fc
非饱和土壤上表面充分供水条件下, 下渗率随时间变化的过程线，用 f(t)~t 表示。
下渗累计曲线
土壤充分供水条件下， 累计下渗进入土层的水量随时间变化的过程线 F(t)~ t 该曲线上某一点切线的斜率为该时刻的下渗率
下渗累计曲线 F(t)~t
下渗曲线 f(t)~t
初始下渗速率 f0
在下渗最初阶段， 下渗速率具有较大的数值，称为初始下渗速率f0 相同土样，初始含水量不同，土壤初始下渗率不同
稳定下渗速率 fc
随下渗进程进行， 进入土壤的水量不断增加， 而土壤水下渗速率不断减小， 减小的速率呈现先快后慢的趋势。
下渗累计曲线 F(t)~t
下渗曲线 f(t)~t
当土壤孔隙充满水，达到田间含水量，直至土壤饱和时， 下渗率就逐步递减到一个稳定的常值 fc ， 这个值就是稳定下渗速率。
6土壤水
土壤水运动
饱和流导水率 土壤确定条件下饱和流 导水率是一个常数； 饱和流导水率是土壤导 水率中的最大值； 饱和流导水率的大小受 土壤的质地、结构、有机 质含量和无机胶体类型等 因素的影响。
土壤饱和导水率反映了 土壤的饱和渗透性能， 任何影响土壤孔隙大小 和形状的因素都会影响 饱和导水率。
土壤水类型
TDR(时域反射仪）法
将长度为L的波导棒插入 土壤介质中，电磁脉冲 信号从波导棒的始端传 播到终端，由于波导棒 终端处于开路状态，脉 冲信号受反射又沿波导 棒返回到始端。考察脉 冲输入到反射返回的时 间以及反射时的脉冲幅 度的衰减，即可计算土 壤水分、盐分含量。
第二节
土壤水的能态
土水势的概念： 在标准大气压下，可逆并且等温地将无穷小
土壤中保持的液态水可以化为气态水，气态水也可以凝 结为液态水。土壤气态水的运动常表现为水汽扩散和水 汽凝结两种现象。 水汽扩散运动的推动力是水汽压梯度，水汽运动总是由 水汽高处向水汽低处，由温度高处向温度低处扩散。 土壤水不断以水汽的形态由表土向大气扩散而逸失的现 象称为土面蒸发。
土壤有机质含量 ：有机质在一定程度上通过改善土壤结构 和增大渗透性的作用，使土壤有效含水范围扩大。
土壤水类型
四、土壤水分的测定方法
烘干法 先在田间地块选择代表性取样点，按所需深度分层取土 样，将土样放入铝盒并立即盖好盖(以防水分蒸发影响测 定结果)，称重(即湿土加空铝盒重，记为W1)，然后打开 盖，置于烘箱，在105—110℃条件下，烘至恒重，再称重 (即干土加盒重，记为W2)。则该土壤质量含水量可以按下 式求出，设空铝盒重为W3。 m =(W1-W2)/(W2-W3)
土壤水类型
毛管水 毛管水就是指借助于毛管力(势)，吸持和保存土壤孔隙系 统中的液态水,又分为悬着水和支持毛管水。
土壤水分(水文)
1. 烘干法（drying）
在105～110℃条件下，烘至恒重，为烘干土重(Ws)，以此为基 础计算水分重的百分比（%）。
Ww W − WS θ m (%) = = × 100 Ws WS
特点：准确；费时；不便定位测定。 特点：准确；费时；不便定位测定。 改进快速法：红外线烘干法、 改进快速法：红外线烘干法、微波炉烘干法 酒精烘干法、酒精烧失法。 酒精烘干法、酒精烧失法。
从大气和土壤空气中吸附的气态水分 又称为紧束缚水，属于无效水分。 又称为紧束缚水，属于无效水分。
氢键 范德华力 A 库仑力
H
H A A
H E
H A E
E
E
water vapor
H R E R
H .1 作用力 作用力：土粒表面的引力（范德华力、氢键、库仑力）,强力 1.2 特 点：密度大；冰点低；厚度小；不能自由移动；无效水 1.3 水吸力 水吸力：>3.1MPa（3.1×106Pa） 1.4 影响因素： 影响因素： 土壤空气湿度：湿度
膜状水 部分） （部分） Soil particle 吸湿系数 凋萎系数 吸湿水
1.3 最 大 分 子 持 水 量 （ maximum molecular capacity） moisture holding capacity）：土壤膜状水达到最大值的 土壤含水量。 土壤含水量。
吸湿水＋全部膜状水；水吸力 吸湿水＋全部膜状水；水吸力0.63MPa；吸湿水的 ～4倍 ；吸湿水的2～ 倍
1.5 田间持水量（ field capacity）：土壤中悬 capacity） 着毛管水达到最大量时的土壤含水量。 着毛管水达到最大量时的土壤含水量。是土壤不受 地下水影响所能保持水量的最大值。 地下水影响所能保持水量的最大值。
土壤学土壤水PPT课件
解：先将土壤含水量水w%换算为水v%
初始含水量 水v%=10%×1.2=12%
18
第18页/共60页
田间持水量 水v%=30%×1.2=36% 因水mm= 水v% ×土层厚度 土层厚度=水mm/水v%=10/(0.36-0.12) =41.7（mm）4. 水贮量(方/亩) 1亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为： 方/亩 =2/3水mm 方/亩=水mm×1/1000×10000/15=2/3水mm 作用：与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容
毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反 映土壤保水能力大小的一个指标。
计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标，既 节约用水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下 渗后抬高地下水位。
4. 毛管持水量(capillary capacity) 毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
第13页/共60页
土壤 学
第30页/共60页
张力计适用范围800/850hPa以下，超过此范围，就有空气进入陶土管而失 效。
旱地作物可吸水的吸力范围多在1000hPa以下，故张力计有一定实用价值。
压力膜法：根据土壤在不同压力下排水的原理测定，可测水吸力1~20bar。
第31页/共60页
五、土壤水分特征曲线 (soil water characteristic curve)
2. 容积百分数(bulk volume percent)(水v%)
水v%=水w%×土壤容重
17
第17页/共60页
3. 水层厚度（水mm）
即在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。
水 mm=水v% × 土层厚度
优点:与气象资料和作物耗水量所用的水分表示 方法一致，便于互相比较和互相换算。
初始含水量 水v%=10%×1.2=12%
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田间持水量 水v%=30%×1.2=36% 因水mm= 水v% ×土层厚度 土层厚度=水mm/水v%=10/(0.36-0.12) =41.7（mm）4. 水贮量(方/亩) 1亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为： 方/亩 =2/3水mm 方/亩=水mm×1/1000×10000/15=2/3水mm 作用：与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容
毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反 映土壤保水能力大小的一个指标。
计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标，既 节约用水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下 渗后抬高地下水位。
4. 毛管持水量(capillary capacity) 毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
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土壤 学
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张力计适用范围800/850hPa以下，超过此范围，就有空气进入陶土管而失 效。
旱地作物可吸水的吸力范围多在1000hPa以下，故张力计有一定实用价值。
压力膜法：根据土壤在不同压力下排水的原理测定，可测水吸力1~20bar。
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五、土壤水分特征曲线 (soil water characteristic curve)
2. 容积百分数(bulk volume percent)(水v%)
水v%=水w%×土壤容重
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3. 水层厚度（水mm）
即在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。
水 mm=水v% × 土层厚度
优点:与气象资料和作物耗水量所用的水分表示 方法一致，便于互相比较和互相换算。
第六章 土壤水分-1
上的弯月面力，是指水分子在土粒 间很细的毛细管中，由于土粒对水
分子的吸力超过水分子之间的吸力，
发生水分对土壤的浸润，从而在土 粒、水和空气的交界面上形成凹形 的弯月面。弯月面使液面产生压力 差，形成弯月面力，也叫毛管力。
水分就借助这种弯月面力被保存在土粒间的
孔隙中，这部分水分叫做“毛管水”，是对
植物利用最有效的水分。
1、土粒和水界面上的吸附力
（ 1 ）吸附力的类型
土粒和水界面上的吸附力又由两种力所组成： 一是水分子与土粒间的分子引力； 二是胶体表面对极性水分子的静电引力。
①水分子与土粒间的分子引力
水分子与土粒表面的氧原子形成氢键，这种吸
附力很强，可达几千甚至上万个大气压，但这
种吸附力所能达到的距离很短。
②胶体表面对极性水分子的静电引力
壤含水量称为最大分子持水量。
最大分子持水量一般为最大吸湿量的2-4倍。
萎蔫湿度
膜状水可被作物利用的那部分水，由于移动很慢，常 补充不及，在可利用水还未消耗完前，作物就会因缺 水而呈现永久萎蔫状态（即一旦发生萎蔫，则再补充 水分也不能恢复原状）。植物因无法吸收水分而发生 永久萎蔫时的土壤含水量称为萎蔫湿度（或凋萎系 数）。有效水的下限。
胶体表面因带有电荷而其外围则有反（号）
离子，故在其带电质点周围产生静电场。水 在这些静电场内，因本身的极性而呈定向排 列。虽然这种吸附力所作用的有效距离与前 者相比要长一些，但其作用力要弱得多，至 最外层只有几个大气压。
上述两种吸附力作用的结果，使水分子牢固 地被吸附在土壤颗粒的表面上，这部分水分 叫做“吸附水”，它们在一般情况下不易被 作物吸收利用。
输送到植物根际附近。
因此在农业生产中它
分子的吸力超过水分子之间的吸力，
发生水分对土壤的浸润，从而在土 粒、水和空气的交界面上形成凹形 的弯月面。弯月面使液面产生压力 差，形成弯月面力，也叫毛管力。
水分就借助这种弯月面力被保存在土粒间的
孔隙中，这部分水分叫做“毛管水”，是对
植物利用最有效的水分。
1、土粒和水界面上的吸附力
（ 1 ）吸附力的类型
土粒和水界面上的吸附力又由两种力所组成： 一是水分子与土粒间的分子引力； 二是胶体表面对极性水分子的静电引力。
①水分子与土粒间的分子引力
水分子与土粒表面的氧原子形成氢键，这种吸
附力很强，可达几千甚至上万个大气压，但这
种吸附力所能达到的距离很短。
②胶体表面对极性水分子的静电引力
壤含水量称为最大分子持水量。
最大分子持水量一般为最大吸湿量的2-4倍。
萎蔫湿度
膜状水可被作物利用的那部分水，由于移动很慢，常 补充不及，在可利用水还未消耗完前，作物就会因缺 水而呈现永久萎蔫状态（即一旦发生萎蔫，则再补充 水分也不能恢复原状）。植物因无法吸收水分而发生 永久萎蔫时的土壤含水量称为萎蔫湿度（或凋萎系 数）。有效水的下限。
胶体表面因带有电荷而其外围则有反（号）
离子，故在其带电质点周围产生静电场。水 在这些静电场内，因本身的极性而呈定向排 列。虽然这种吸附力所作用的有效距离与前 者相比要长一些，但其作用力要弱得多，至 最外层只有几个大气压。
上述两种吸附力作用的结果，使水分子牢固 地被吸附在土壤颗粒的表面上，这部分水分 叫做“吸附水”，它们在一般情况下不易被 作物吸收利用。
输送到植物根际附近。
因此在农业生产中它
土壤水PPT学习课件学习教案
三、土壤水分状况调节 1. 科学合理地灌水 2. 搞好农田基本建设和流域综合治理 3. 采用合理的农艺措施，进行耕作保墒 4. 地面覆盖技术 5. 化学保墒增温剂的应用 6. 排水
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第二十二页，共25页。
重点难点 4.1土壤水在农业生态系统中的重要性 重点：重点掌握土壤水的重要作用。
吸湿水、膜状水、毛管水、重力水都存在于土壤中，彼此相 互联系，相互转化。如毛管水过量可变为重力水，重力水被 毛管吸收(xīshōu)可变为毛管水。
第10页/共25页
第十页，共25页。
二、土壤(tǔrǎng)水分的能量概念
土水势：土壤(tǔrǎng)在各种力 （吸附力、毛管力、重力和静水压 力等）的作用下，势（或自由能） 的变化（主要是降低），称为土水 势。
二、土壤墒情 1．墒情的种类
黑墒：土壤含水量在田间持水量以上。 褐墒：土壤含水量为田间持水量75%以上。 黄墒：土壤含水量为田间持水量的50%~75%。 潮干土：土壤含水量在田间持水量的50%以下。 干土：土壤含水量在萎蔫系数(xìshù)以下。 2. 墒情的判断 ①墒情在空间上的层次性：表墒；底墒；深墒。 ②墒情在时间上的季节性：与气候的季节性以及作物的生长发 育季节密切相关。
重点：重点掌握土壤水的重要作用(zuòyòng)。
第3页/共25页
第三页，共25页。
一、土壤水分(shuǐfèn)的表示方法和测定技术 （一）土壤含水量的表示方法
1.质量含水量：土壤中水分(shuǐfèn)的质量占干土重的百分 数。干土重为105℃ ~110℃下的烘干土重。
2. 容积含水量：单位土壤总容积中水分(shuǐfèn)所占的容 积百分数。容积含水量=质量含水量×容重
4.2土壤水的基础知识 重点与难点：土壤含水量的表示方法及区别。 4.3土壤水分研究(yánjiū)的形态学与能态学
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重点难点 4.1土壤水在农业生态系统中的重要性 重点：重点掌握土壤水的重要作用。
吸湿水、膜状水、毛管水、重力水都存在于土壤中，彼此相 互联系，相互转化。如毛管水过量可变为重力水，重力水被 毛管吸收(xīshōu)可变为毛管水。
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二、土壤(tǔrǎng)水分的能量概念
土水势：土壤(tǔrǎng)在各种力 （吸附力、毛管力、重力和静水压 力等）的作用下，势（或自由能） 的变化（主要是降低），称为土水 势。
二、土壤墒情 1．墒情的种类
黑墒：土壤含水量在田间持水量以上。 褐墒：土壤含水量为田间持水量75%以上。 黄墒：土壤含水量为田间持水量的50%~75%。 潮干土：土壤含水量在田间持水量的50%以下。 干土：土壤含水量在萎蔫系数(xìshù)以下。 2. 墒情的判断 ①墒情在空间上的层次性：表墒；底墒；深墒。 ②墒情在时间上的季节性：与气候的季节性以及作物的生长发 育季节密切相关。
重点：重点掌握土壤水的重要作用(zuòyòng)。
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第三页，共25页。
一、土壤水分(shuǐfèn)的表示方法和测定技术 （一）土壤含水量的表示方法
1.质量含水量：土壤中水分(shuǐfèn)的质量占干土重的百分 数。干土重为105℃ ~110℃下的烘干土重。
2. 容积含水量：单位土壤总容积中水分(shuǐfèn)所占的容 积百分数。容积含水量=质量含水量×容重
4.2土壤水的基础知识 重点与难点：土壤含水量的表示方法及区别。 4.3土壤水分研究(yánjiū)的形态学与能态学
土壤水
土壤水一、定义土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分。
指土粒表面靠分子引力从空气中吸附的气态水并保持在土粒表面的水分。
二、土壤水的分类和性质１．吸着水：.吸附在土壤颗粒表面的吸着水。
又称强结合水。
不能流动，但可转化为气态水而移动。
在室内经过风干的土壤，看起来似乎是干燥了，而实际上还含有水分。
如果把这种风干的土壤样品放在烘箱里，在105℃的温度下烘烤，或者把它放在带有吸湿剂的干燥器中，每隔一段时间拿出来称重一次，就会发现土壤样品的重量逐次降低，直到称至恒重时，这时的土壤才算是干燥了，称为烘干土。
如果把烘干土重新放在常温、常压的大气之中，土壤的重量又逐渐增加，直到与当时空气湿度达到平衡为止，并且随着空气湿度的高低变化而相应地作增减变动。
上述现象说明土壤有吸收水汽分子的能力。
以这种方式被吸着的水，称为吸湿水。
土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力、土壤胶体双电层中带电离子以及带电的固体表面静电引力与水分子作用所引起的，这种引力把偶极体水分子吸引到土粒表面上，吸附水分子过程释放能量（热能）。
因此，土壤质地愈粘，比表面积愈大时，它的吸湿能力也愈大。
２．薄膜水：在吸着水外表形成的薄膜水。
又称弱结合水。
能从薄膜较厚处向较薄处动。
土粒饱吸了吸湿水之后，还有剩余的吸收力，在土粒周围的吸湿水层外围形成薄的水膜，以这种状态存在的水称为膜状水。
由于部分膜状水所受吸引力，超过植物根的吸水能力，更由于膜状水移动速度太慢，不能及时补给，所以高等植物只能利用土壤中所有膜状水的一部分。
当土壤还含有全部吸湿水和部分膜状水时，高等植物就已经发生永久萎蔫了。
３．毛细管水：依靠毛细管的吸引力被保持在土壤孔隙中的毛细管水。
毛细管水可传递静水压力，被植物根系全部吸收。
水由于其本身分子引力的关系，而具有明显的表面张力；土粒在吸足膜状水后尚有多余的引力，这些力的存在造就了土壤里的空隙，就形成了土壤的孔隙系统。
４．重力水：受重力作用而移动的重力水，具一般液态水的性质。
第六章 土壤水分—2
④重力势（gravitation potential，Ψg）
土壤水分因所处的位置不同，由地心引力所获得
的势能也不相等，由此产生的水势称为重力势。
重力势通常用地下水位为参比标准。 当水分在参比标准以上时，重力势为正值，愈高
正值愈大；当水分在参比标准以下时，重力势为
负值，愈低负值愈大。
由于参比标准是地下水位，在生产实践中高于参
定土壤水的流向。
例如：在含水量为15%的粘土其土水势一般 低于含水量只有10%的砂土。如果这两种土 壤相互接触时，水流将由砂土流向粘土。
在土水势的研究和计算中，一般要选取一定的参考标准。 土壤水在各种力（如吸附力、毛管力、重力和静水压力 等）的作用下，与同样温度、高度和大气压等条件的纯 自由水相比（即以自由水作为参比标准，假定其势值为
土壤水愈是接近饱和，基质势就愈高，绝对值也愈小，直至土
壤水完全饱和，基质势与参比标准一致，基质势就等于零了。
②溶质势（Solute potential），Ψs）
溶质势是由土壤水中的溶质所引起的水势变化。 在盐化土壤中，由于含有大量的可溶盐类，盐类溶解成离子，离子 水化使水分子被定向吸引排列在离子周围，失去自由活动能力，与 参比标准的纯水（溶质势为零）相比，自由能降低，所以溶质势为 负值。 土壤水中溶解的溶质愈多，溶质势愈低。 在饱和及不饱和情况下，土壤水都有溶质势存在，但其中的溶质极 易随水运动而呈均匀状态分布，所以溶质势对土壤水运动影响不大。 然而在土壤水对植物的关系上，因为植物根属半透性膜，溶质势便 起作用了。如在盐土中，土壤水中溶有较多的盐分，溶质势低，植 物吸水困难。
的能量和数量之间的关系及土壤水分基本物理特性。
土壤水分含量和土壤水吸力是一个连续函数，土壤水分特
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毛管悬着水：当地下水位较深，不受地 下水影响，靠毛管力将降雨或流水保持 在土壤土层。
田间持水量：毛管悬着水达到最大时的 土壤含水量。是农田土壤保持的最大水 量，是旱地土壤灌溉的上限（质地，腐 殖质）。
4、土壤重力水
土壤水分含量超过田间持水量，过量水 分不能被毛管吸持，而在重力作用下沿 大孔隙向下渗漏成为多余的水。
胶体表面带电形成的静电场，水分子定向排列---有效距离长，但作用力弱，受比表面积，胶粒及吸附离子种类的影响）；
凋萎系数：当土壤水分受到的吸引力超过1.
土壤含水量超过最大分子持水量后，水分可以自由移动，靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分称为毛管水。
凋 萎 系 数 ： 当 土 壤 水 分 受 到 的 吸 引 力 超 过 土粒孔隙水和空气界面上的弯月面力（土壤承受着一种张力---毛管力）。
物需水临界期：某一生育期土壤缺水， 对作物产量影响最为严重。 土壤水分含量影响作物对养分的吸收。
地表覆盖？
土壤水分调节 （增强入渗、控制蒸发）
1、控制地表径流，增强土壤水分入渗 调整土壤结构，合理灌溉，提高土壤水和
灌溉水的利用率 据作物生长需水特性考虑灌溉定额及时间。 方法：畦灌，喷灌，滴灌，沟灌等。
土粒孔隙水和空气界面上的弯月面力（土壤承受着 一种张力---毛管力）。
二、土壤水分的类型和性质
吸湿水
膜状水
毛管水
1、土壤吸湿水
固相土粒依其表面的分子引力和静电引 力从大气和土壤空气中吸附气态水，附 着在土粒表面成单分子或多分子层，称 土壤吸湿水。
特点：受土粒的吸力大，排列紧密，不 能自由移动，无效水（当空气相对湿度 94~98%时，达最大值称最大吸湿量）
2、减少土壤水分蒸发
有机肥的使用和以水控肥，减少蒸发 Ψw＝Ψm＋Ψp＋Ψs＋Ψg 指土壤水的基质势或土壤水吸力与含水量的关系曲线。 毛管持水量：毛管支持水达到最大，包括吸湿水，膜状水，毛管上升水。
水文学原理(第六章)下渗
土壤水分剖面
下 渗
水分透过土壤层面沿垂直和水平方向渗入 到土壤中的运动过程
下渗率
单位时间通过单位面积的土壤层面渗入到 土壤中的水量 影响下渗率的主要因素是初始土壤含水 量、供水强度和土壤质地、结构等。 如果供水强度充分大，则下渗率将达到同 初始土壤含水量和同土壤质地、结构条件 下的最大值，称此为下渗容量或下渗能 力。
第六章
下 渗
主要内容
1 2 3
下渗的物理过程
非饱和下渗理论
饱和下渗理论
4
经验下渗曲线
5
天然条件下的下渗
§1 下渗的物理过程
1 几个基本概念
土壤水分剖面： 土壤含水率沿深度方向的变化曲线～ 土壤水分剖面： 土壤含水率沿深度方向的变化曲线～ 下 渗： 水分透过土壤层面沿垂直和水平方向渗入到土壤中的
运动过程
非饱和土壤的水量平衡方程：
有限差分方程形式：
§2 非饱和下渗理论
推求下渗曲线的步骤
(1)将计算土层均匀地划分成N层。 (2)对每一子土层列出方程式。 (3)根据初始条件和边界条件解算上式。 (4)计算不同时刻的累积下渗量:
(5)用数值微分法求下渗曲线。
§2 非饱和下渗理论
集总式下渗模型方法虽然只能求得近似数 值解，但却能考虑有限长土柱、初始土壤 含水量分布不均及不同供水条件的下渗问 题。
−
§2 非饱和下渗理论
2 忽略重力作用的下渗方程的解
第二种情况： 第二种情况： 扩散率随土壤含水量呈单值变化
∂θ ∂ 2θ ∂D(θ ) ∂θ = D(θ ) 2 + ∂t ∂z ∂z ∂z θ ( z,0) = θ 0
θ (0, t ) = θ n θ (∞, t ) = θ 0
土壤水 高中地理
土壤水高中地理土壤水是指土壤中含有的水分。
它是土壤中重要的组成部分，对于植物生长和生态系统的维持起着重要作用。
土壤水的来源主要有降水和地下水两部分。
降水是土壤水的重要来源之一。
当降雨发生时，一部分雨水直接被土壤表面吸收，这被称为入渗。
入渗速率取决于土壤的质地、结构和含水量等因素。
在入渗过程中，土壤颗粒之间的空隙被填满，形成了土壤水。
另一部分降雨水则沿着土壤表面流动，形成地表径流。
地表径流水量的大小取决于降雨强度和土壤的渗透性。
地下水也是土壤水的重要来源之一。
当土壤中的水分超出了土壤的持水能力时，多余的水分会向下渗透到地下，形成地下水。
地下水是地下岩石中的一种水体，与土壤水相比，地下水更加稳定，不易受到气候的影响。
地下水的补给主要来自于降水和地表径流，以及其他水体的补给。
土壤水的分布和运动受到多种因素的影响。
土壤的质地是影响土壤水分布的重要因素之一。
细沙土壤的渗透性较好，水分容易渗透到土壤深层；粘土土壤的渗透性较差，水分在土壤中的移动速度较慢。
土壤的结构也会影响土壤水的存储和运动。
土壤的结构良好，土壤颗粒之间的空隙较大，能够容纳更多的水分；相反，如果土壤结构疏松或者土壤颗粒粘结在一起，土壤水的存储和运动能力就会受到限制。
土壤水对植物生长起着重要的作用。
植物通过根系吸收土壤水分中的养分，满足自身的生长需求。
土壤水的含量和质量直接影响着植物的生长和发育。
水分过多或者缺乏都会对植物造成不利影响。
土壤水的适宜含量和供给方式是保证植物正常生长的重要条件之一。
土壤水还对生态系统的维持和发展起着重要的作用。
土壤水是土壤中生物活动的重要环境因子之一。
土壤中的微生物和其他生物依赖于土壤水分进行生活活动。
土壤水还参与了土壤中的物质循环和能量流动过程，影响着土壤中的生态环境。
土壤水是土壤中重要的组成部分。
它的来源主要有降水和地下水两部分。
土壤水的分布和运动受到多种因素的影响，其中土壤质地和结构是重要因素之一。
土壤水对植物生长和生态系统的维持起着重要作用。
第六章-土壤环境影响评价
第六章土壤环境影响评价
教学重点： 教学重点： 了解土壤的主要特征，土壤污染的特点和危害，了解土壤环境影响识别类型，土壤环境质量变化分析，影响土 壤环境质量的主要因素。 教学内容：一、土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学内容 二、土壤环境影响识别 三、土壤及其环境现状的调查与评价 四、土壤环境影响预测 五、土壤环境影响评价 水、气、土是维系人类生存的最基本、最重要、不可替代的三种环境要素。本章与第四、五章共同构成了以环 境要素为导向的环境影响评价体系。 本章正是基于土壤环境在人土壤环境影响人类生存环境系统中所占据的特殊地 位，主要介绍了重大建设项目对土壤环境影响的识别方法，以及土壤污染和土壤退化的预测和评价方法。 第一节 土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学重点和难点： 教学重点和难点： 1.土壤的主要特征 2.影响土壤环境质量的主要因素 土壤是位于地球陆地表面能生长植物的疏松表层。它是人类环境的重要组，成要素，是为人类提供食物的生产 资料，是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源。 一、土壤的主要特征 人类环境系统是由围绕人类的各种因素，包括大气、水体、土壤、岩石、植被等构成的整体。 人类环境系统 人类环境系统是一个多阶层等级系统，按空间尺度大小，可大至全球环境、宇宙环境，小至一个城市环境、聚 落环境等；按组成要素，可划分为大气环境、水环境、土壤环境等。 土壤既是人类环境系统的重要组成要素，又是人类环境系统的亚系统，土壤存在的位置特点及其变化，必然深 土壤 刻影响环境系统的结构和状态，从而影响整个人类环境系统。 由于土壤处于地球陆地表面，其上界面与大气圈、生物圈相接，下界面与岩石圈、水圈相连，而作为生物圈主 要组成部分的植物叉植根于土壤之中， 可见土壤在人类环境系统中占据着特有的空间地位——处于大气圄、 生物圈、 岩石圈和水圈的交结地带，成为人类环境系统中介于生物界与非生物界的中心环节，联结无机环境与有机环境的纽 带，是各种物理的、化学的以及生物的过程、界面反应、物质与能量交换、迁移转化过程最为复杂、最为频繁的地 带。 土壤具有肥力，是指土壤具有能够不断供应和协调植物生长所必需的养分、水分、空气和热量的能力，这是土 土壤具有肥力 壤区别于其他自然体的本质特征。在人类环境中，土壤具有这种生产植物产品的独特功能，为人类生活、生产提供 必须的食物和生产赞料。是不可替代的、重要的自然资源。 土壤具有缓冲性，因而能抵抗、减缓土壤中酸性物质和碱性物质的作用，对大气降水和气温有调节和缓冲的作 土壤具有缓冲性 用，并有调节和平衡向大气环境中释放 CO2、CH4、N2O、SO2 等温室气体的能力。 土壤具有净化功能，土壤是一个多相的疏松多孔体，存在多种性质的化合物、无机及有机胶体和微生物，能与 土壤具有净化功能 进入土壤的有毒有害物质，通过物理的、化学的、物理化学的和生物学的多种过程和作用，使有毒有害物质在土壤 中的浓度、数量或活性、毒性降低。 土地处理系统主要根据土壤的缓冲性和净化功能， 利用土壤特性及其中的微生物和植物根系对污水和污泥以及 固体废弃物进行净化处理，土壤是土地处理系统中的主体部分。 土壤中有毒有害物质的输入、积累与土壤的自净作用是两个方向相反、同时存在的过程，在正常情况下两者处 于动态平衡状态，此时不会发生土壤污染，但在输入土壤的有毒有害物质数量和速度超过土壤的自净能力时，打破 了这种动态平衡，使有毒有害物质的积累占据优势，则可发生土壤污染，导致土壤正常功能失调、土壤环境质量下 降。 对土壤的利用不当可加速土壤的退化和破坏。土壤退化 土壤退化一般是指土壤沙化、盐渍化、沼泽化和土壤侵蚀等引起 土壤退化 的土壤肥力下降的现象；土壤破坏 土壤破坏主要指土壤资源的损失。在自然状况下，纯粹由自然因素也能引起土壤退化和土 土壤破坏 壤破坏现象，但一般进行的速度非常缓慢，表现很不明显，而且其中一些过程，如土壤侵蚀，常和自然土壤形成过 程处于相对稳定的平衡状态，保持了一定的土壤厚度和完整的土壤剖面，土壤侵蚀难以发现。
教学重点： 教学重点： 了解土壤的主要特征，土壤污染的特点和危害，了解土壤环境影响识别类型，土壤环境质量变化分析，影响土 壤环境质量的主要因素。 教学内容：一、土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学内容 二、土壤环境影响识别 三、土壤及其环境现状的调查与评价 四、土壤环境影响预测 五、土壤环境影响评价 水、气、土是维系人类生存的最基本、最重要、不可替代的三种环境要素。本章与第四、五章共同构成了以环 境要素为导向的环境影响评价体系。 本章正是基于土壤环境在人土壤环境影响人类生存环境系统中所占据的特殊地 位，主要介绍了重大建设项目对土壤环境影响的识别方法，以及土壤污染和土壤退化的预测和评价方法。 第一节 土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学重点和难点： 教学重点和难点： 1.土壤的主要特征 2.影响土壤环境质量的主要因素 土壤是位于地球陆地表面能生长植物的疏松表层。它是人类环境的重要组，成要素，是为人类提供食物的生产 资料，是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源。 一、土壤的主要特征 人类环境系统是由围绕人类的各种因素，包括大气、水体、土壤、岩石、植被等构成的整体。 人类环境系统 人类环境系统是一个多阶层等级系统，按空间尺度大小，可大至全球环境、宇宙环境，小至一个城市环境、聚 落环境等；按组成要素，可划分为大气环境、水环境、土壤环境等。 土壤既是人类环境系统的重要组成要素，又是人类环境系统的亚系统，土壤存在的位置特点及其变化，必然深 土壤 刻影响环境系统的结构和状态，从而影响整个人类环境系统。 由于土壤处于地球陆地表面，其上界面与大气圈、生物圈相接，下界面与岩石圈、水圈相连，而作为生物圈主 要组成部分的植物叉植根于土壤之中， 可见土壤在人类环境系统中占据着特有的空间地位——处于大气圄、 生物圈、 岩石圈和水圈的交结地带，成为人类环境系统中介于生物界与非生物界的中心环节，联结无机环境与有机环境的纽 带，是各种物理的、化学的以及生物的过程、界面反应、物质与能量交换、迁移转化过程最为复杂、最为频繁的地 带。 土壤具有肥力，是指土壤具有能够不断供应和协调植物生长所必需的养分、水分、空气和热量的能力，这是土 土壤具有肥力 壤区别于其他自然体的本质特征。在人类环境中，土壤具有这种生产植物产品的独特功能，为人类生活、生产提供 必须的食物和生产赞料。是不可替代的、重要的自然资源。 土壤具有缓冲性，因而能抵抗、减缓土壤中酸性物质和碱性物质的作用，对大气降水和气温有调节和缓冲的作 土壤具有缓冲性 用，并有调节和平衡向大气环境中释放 CO2、CH4、N2O、SO2 等温室气体的能力。 土壤具有净化功能，土壤是一个多相的疏松多孔体，存在多种性质的化合物、无机及有机胶体和微生物，能与 土壤具有净化功能 进入土壤的有毒有害物质，通过物理的、化学的、物理化学的和生物学的多种过程和作用，使有毒有害物质在土壤 中的浓度、数量或活性、毒性降低。 土地处理系统主要根据土壤的缓冲性和净化功能， 利用土壤特性及其中的微生物和植物根系对污水和污泥以及 固体废弃物进行净化处理，土壤是土地处理系统中的主体部分。 土壤中有毒有害物质的输入、积累与土壤的自净作用是两个方向相反、同时存在的过程，在正常情况下两者处 于动态平衡状态，此时不会发生土壤污染，但在输入土壤的有毒有害物质数量和速度超过土壤的自净能力时，打破 了这种动态平衡，使有毒有害物质的积累占据优势，则可发生土壤污染，导致土壤正常功能失调、土壤环境质量下 降。 对土壤的利用不当可加速土壤的退化和破坏。土壤退化 土壤退化一般是指土壤沙化、盐渍化、沼泽化和土壤侵蚀等引起 土壤退化 的土壤肥力下降的现象；土壤破坏 土壤破坏主要指土壤资源的损失。在自然状况下，纯粹由自然因素也能引起土壤退化和土 土壤破坏 壤破坏现象，但一般进行的速度非常缓慢，表现很不明显，而且其中一些过程，如土壤侵蚀，常和自然土壤形成过 程处于相对稳定的平衡状态，保持了一定的土壤厚度和完整的土壤剖面，土壤侵蚀难以发现。
第6章土壤水和地下水PPT课件
§3 土壤水的能量状态
重力势（gravitational potential）：
要把一定数量的土壤水分举起而克服重力所作的功
静水压力势（pressure potential）：
饱和土壤中的水分，因受到周围水分对它的压力作用所具有的势能
基模势（matric potential）：
由分子力和毛管力引起的土水势
——吸力与土壤含水量的关系，称为土壤水分特性曲线
土壤水分特性曲线
❖ 获得土壤水分特性曲线可以有两种做法：一是从干燥土壤 开始，在土壤吸收水分的过程中测定；二是从饱和土壤开 始，在土壤脱水过程中测定。
❖ 实验表明，在脱水过程中测定的土壤水分特性曲线位于上 方，在吸水过程中测定的土壤水分特性曲线位于下方，两 条曲线首尾大体重叠，但中间差别明显，犹如一个绳套。 这种绳套现象称为滞后作用。
干
容
重：
b
Ms Vt
Vs
Ms VwVa
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
w表示土壤中液相比例的物理量：
质量含水率：Mw Ms
容积含水率： Vw Vw
Vt Vs Vf
饱
和
度：s
Vw Vf
Vw Vw Va
以百分比%表示
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
a 表示土壤中气相比例的物理量：
孔隙度： f Vf Va Vw Vt Va VwVs
定土柱无蒸发，土柱内也无土壤水运动。试确定土柱中各点的基模势。
D 10cm
C
10cm B
8cm A
7cm
E
14cm
F
土水势
(cm)
A
B
C
D
E
F
15 15 15 15 15 15
第六章 土壤水
第一节土壤水分的形态
一、土壤水分的形态和有效性
（四）土壤重力水
1、非毛管孔隙中的水，只受重力作用，称为~~， 土壤水超过毛管持水量就会进入到大孔隙中。 2、全持水量（饱和持水量）：土壤中所有孔隙都充满水，此时土壤的含水 量。 3、重力水，吸力0.1-0巴。 4、重力水可被植物吸收，存在重力水时，多产生涝害，植物不能正常生长， 为无效水。水田有效水。
第二节 土壤水分的能态
二、土壤水吸力
1、土壤水吸力：指土壤水在承受一定吸力情况下所处的能态。 用吸力表示其能态大小，但并不是指土壤对水的吸力，物理意义上不严 格，但应用较方便。 2、包括基质吸力和溶质吸力， 基质吸力产生原因与Φm相同，大小相同，符号相反。 溶质吸力，产生原因与Φs相同，大小相同，符号相反。 3、水由吸力小向吸力大的方向运动。
第一节土壤水分的形态
二、土壤含水量的表示方法
1、质量含水量：土壤水分占干土质量的百分数。
土壤水质量 m 质% 100% 干土质量
湿土 烘干土 1 质%
2、容积含水量：土壤水分容积占土壤容积的百分数。
土壤中水体积 容% 100% 土壤容积
θv 容%=质%x容重
θv=θmⅹρ ρ——土壤容重
第一节土壤水分的形态
一、土壤水分的形态和有效性
（一）吸湿水
1、概念：土壤固体土粒的表面能吸附空气中的水分子，形成薄薄的水膜。 2、最大吸湿量：在水汽饱和的空气中，吸湿水达到最大量时土壤含水量。 3、吸湿水受到束缚力，10000-31个大气压，植物吸水15-16大气压，不能被 植物利用。 4、密度1.2-2.4，冰是-78度，105℃可烘出来。 5、影响因素：质地、气温、相对湿度。
第二节 土壤水分的能态
第6章土壤水（答案）1土壤水的形态有哪些各类型有效性如何
第6章土壤水（答案）1 土壤水的形态有哪些？各类型有效性如何？土壤水按其存在形态可分为下列几种类型：固态水——土壤水冻结时形成的冰晶。
汽态水——存在于土壤空气中的水蒸汽。
液态水——吸湿水、膜状水、毛管水、重力水、地下水。
其中，毛管水包括悬着水和支持毛管水。
上述类型水中，对植物有效水主要指部分膜状水和毛管水。
2 什么是土壤有效含水范围？其影响因素有哪些？土壤有效含水范围是指土壤所含植物可以利用水的范围，它也是说明土壤水分物理特性的一个常数，可用下式表示：A=F-WA为土壤有效含水范围，F为田间持水量，W为凋萎系数。
土壤有效含水范围的影响因素有土壤质地、土壤结构、土壤有机质含量和土壤层位。
3 什么是土壤水分特征曲线？它有哪些用途？受哪些因素影响？土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水率而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本特性的曲线。
其用途主要有（1）可进行土壤水吸力S和含水率θ之间的换算。
（2）可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布。
（3）可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性。
（4）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。
土壤水分特征曲线受土壤质地、土壤结构、温度和土壤中水分变化过程等因素影响。
4 饱和土壤中的水流运动和非饱和土壤中的水流运动有哪些相同点？有哪些不同点？相同点：两者都是液态水的流动，都是由一个土层到另一个土层中土壤水势的梯度变化而发生的，流动方向都是从较高的水势到较低的水势，导水率都受土壤质地的影响。
不同点：饱和土壤中的水流，其推动力为重力势梯度和压力势梯度，总水势梯度用差分形式，导水率对特定土壤为一常数。
非饱和土壤中的水流，其推动力是基质势梯度和重力势梯度，总水势梯度用微分形式，导水率是土壤含水量或基质势的函数。
5 土壤水分有哪些来源和消耗途径？土壤水分的来源有大气降水、凝结水、地下水和人工灌溉。
土壤物理性质(水)(PPT 43页).ppt
▪ 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。
天马行空官方博客：/tmxk_docin ;QQ:1318241189
土壤水分循环
雨水或灌水后及时中 耕或地面覆盖
地面覆盖，中 耕结合镇压
镇压
土壤水分平衡与调控
▪ 土壤向植物供水：
– 主动吸水和被动吸水。被动吸水为主要方 式，其动力是从植物叶面到茎到根到土壤 的水势梯度。主动吸水一般不超过植物只 水量的10%。
土壤水分平衡与调控
▪ 田间土壤水分平衡 （Soil water balance）
土壤水分能量
▪ 土壤水势单位及定量测定
– 土水势的标准单位：帕（Pa）
1 Pa=0.0102 cm 水柱
1 atm=1033 cm 水柱=1.0133 bar
1 bar=0.9896 atm =1020 cm 水柱
1 bar=100000 Pa
– 土水势的测定
张力计法和压力膜法
土壤水分能量
土壤水分能量
▪ 溶质势（S）***
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。
▪ 重力势（g）***
重力势（g）是指由重力作用而引起的 土水势变化 任何时后重力势都存在。高于参比面时 为正，反之为负，参比面处重力势为0
土壤水分能量
土壤水分能量
总水势：t= m + p + s + g 注意：在不同的情况下，土壤总水势的各分势组成是不同的。 ➢ 当土壤水分饱和时：
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3、酒精燃烧法 向土壤样品中加入酒精，靠酒精燃烧产生的
热量使水分蒸发，从土样的重量变化求得含水量。 优点：快速，并可在野外测定。 缺点：精度不高，耗费酒精。
4、电石法 准确称量过的土壤与过量的碳化钙混合，加
入一个耐压容器中，产生乙炔：
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)２+土重量为120g，烘干后重100克， 水重% = (120-100)/100 = 20%。 如果其中水分减少一半， 水重% = （110-100）/100 = 10%。 如果以湿土为基数，则水分含量分别为: （120-100）/ 120 = 16.67%， （110-100）/ 110 = 9.09%。
3、毛管水
存在于土壤毛管孔隙中的水分，称为毛 管水。包括毛管悬着水和毛管上升水。
水
毛管作用力范围：
沿
0.1-1mm，
着 毛
有明显的毛管作用； 0.05-0.1mm， 毛管作用较强；
管
0.05-0.005mm，
上
毛管作用最强；
升
〈0.001mm
毛管作用消失。
A. 毛管悬着水 借助于毛管力保持在上层土壤中的水分，
第一节 土壤水的含量和类型
一、土壤含水量(soil moisture content)
(一) 1、重量百分数 水重% = 土壤水重/干土重×100%
=（W2-W3）/ （W3-W1）×100%
重量百分数表示土壤含水量的要点是： 要以烘干土为基数来表示，而不是以湿土重 为基数来表示。
烘干土重 = 湿土重/（1+水重% ）
5 中子湿度计是由两个主要部分组成的，一
为探管，一为计数器。探管内装有一个快速中 子源，通常是镭一铍或铈—铍混合物。
探测器置于土壤中后，中子源发射速度很 高的中子，当这些中子与水中的氢原子相碰撞 时，失去部分能量而变成慢中子，产生的慢中 子由定标器检测出来，即可求出土壤含水量。
中子散射法测定土壤水分含量： 优点：可以定位测定、连续测定，不用取土样。 缺点：不能测薄层土，仪器造价昂贵，中子对人
4、重力水
临时存在于土壤大孔隙（通气孔隙）中的 水分，与土壤养分的淋失有关。
三、土壤水分常数
土壤水分状况从完全干燥到全蓄水量，可 划分为若干阶段，每一阶段代表一定形态的水 分，各阶段之间的转折点，称为土壤水分常数。
1、最大吸湿量(maximum hygroscopicity) 处于土壤颗粒表面的水分子，主要受吸附力
(二) 1、烘箱法
是测定土壤水分的标准方法。优点是准 确度高，可同时测定大批样品。缺点是： • 不能原位测定，定期观测时因需变换取土位 置，容易产生误差； • 所需时间长(6-8小时)，不能很快得到结果。
2、红外线法 用红外线灯加热土壤，使水分迅速蒸发，
克服了烘干法需时较长的缺点(15分钟)，但需
第 六 章 土 壤 水
1、土壤水对农业生产有直接的影响，有两句 话可以说明这一点。一句是，“水利是农
业
的命脉”，另一句是“有收无收在于水，多 收
少收在于肥”。这是在比较水和肥的相对重
要性，其实多收少收在很大程度上也取决于
2、土壤水分状况影响着其它肥力要素的状况。 土壤水分多少对养料的形态、运输、转化有直 接的影响，土壤水分状况与土壤空气和热量状
二、土壤水的类型
土壤水存在于土壤颗粒的表面，以及土壤 孔隙当中。处于不同位置的水分，所受的作用 力不同，运动能力不同，对植物的有效性也不 一样。
直到上世纪50年代，国际上占主要地位的分 类方法，是根据土壤含水量的不同，把土壤水划 分为不同的类型，这些分类方法至今仍在许多文 献和教科书中出现。
土壤水分类型：
它与地下水并不相连，好像悬挂在上层土壤中 一样，故称之为毛管悬着水。
毛
管
悬
着
水
土粒
示
意
图
B. 毛管上升水 地下水沿毛细管上升而形成的水分。 这种
水分受地下水位的影响，可以上下移动。
毛
管
上
升
水
土粒
示
意
图
地下水位
毛管水上升高度 从地下水面到毛管水上升所能达到的相对
高度，叫毛管水上升高度。
h: 水柱高度（cm)，d: 孔隙直径（mm）
土壤水分状况还直接影响土壤的胀缩性、
3、水对土壤发生和形成过程有深刻的影响， 在土壤分类学上，就有所谓“水成土壤”、 “半水成土壤”之说，在国内外众多的土壤 分类体系中，土壤水分状况是分类的重要依
4、土壤水是全球水分循环和平衡中一个非常重 要的环节，土壤圈是一个巨大无比的水库， 如果这个水库出了毛病，就会导致许多严重 的灾害。
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指土壤水的容积占土壤容积的百分数。其 优点是，能清楚地表明土壤水填充土壤孔隙的 程度，并能表示土壤中固、汽、液三相的相对 比例。
水容% = 水重％×D D为土壤容重，此式中，含有除以水的比 重。
3 指一定厚度土层中水的总贮量。
1）水mm = H ·M ·D ·水重%/M×10 = H ·D ·水重/10 = H ·水容/10
式中：H为土层厚度(cm)， M为土壤面积(cm2)， D为土壤容重(g/cm3)， 乘以10是为了将“cm”变成“mm”。
2）灌溉上用“方/单位面积”来表示 A: 以亩为单位
水方/亩 = 水mm×1/1000×2000/3 =2/3水mm
B: 以公顷为单位，则为 水方/公顷 = 2/3水mm ×15 = 10×水mm
• 吸湿水 • 膜状水 • 毛管水 • 重力水
数量法
1、吸湿水 干土从空气中吸收的水汽，称为吸湿水。
吸湿水的特性：
密度最大可达1.4—1.5； 对溶质没有溶解能力； 导电性极弱甚至不导电； 热容量较低； 冰点下降很多。
土壤吸湿量： 土壤吸附汽态水的量，称为土壤吸湿量。
2、膜状水 当土壤含水量超过最大吸湿量时，土粒
周围就会形成水膜，这种水膜叫作膜状水。
膜 状 水 示 意 图
膜状水的运动方向
当两个水膜厚度不同的土粒接触时，由于 两个土粒作用于水膜的分子引力不同，水膜由 厚的地方向薄的地方移动，直到水膜厚度相等 或两个土粒对水膜的吸力相等为止。
膜状水的运动速度
膜状水移动的速度非常缓慢，只有0.2 ～ 0.4 mm/h，膜状水虽然可供植物利用，但往往 是远水不解近渴，只有和植物根毛直接接触的 膜状水，才能被植物吸收利用。