第六章 土壤水气热状况分析

土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
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
⒋束缚水占的 孔隙
⒌充水的大孔 隙
4、重力水
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。
二、土壤水分能量
生长阻滞含水量之间的水分为弱有效水。此时水分移 动缓慢，植物吸水难以维持植物蒸腾消耗的水分，植物 生长受到阻滞。
生长阻滞含水量至田间持水量之间的水分为有效水。 在此范围内的水分是连续状态的毛管水，可以自由移动， 速度快，不断地供植物吸收利用。
四、土壤水分有效性
1 土壤水分常数
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 空气湿度近饱和时土壤的最大吸湿水量。
● 萎蔫系数 萎蔫系数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，称萎蔫含水量，或凋萎系数。
● 田间持水量 田间持水量指田间水饱和后，在防止蒸发条件 下2～3天内自由水排除至可忽略不计时的含水量。或土层中以 悬着状态保持水分的最大数量称为这层的田间持水量。
●压力势ψp
压力势是极小单位的水量从一
个平衡的土一水系统可逆地移到除压力不等于
参比压力，而其他条件都相同的参比状态水池
时所做的功。压力势主要包括：
①气压势 封闭在土壤水分内的空气所产生 的势值。
②静水压势 土壤中的水分承受水体的压力， 土层深处的水分，受到的压力更大，静水压势 是压力势的主体。压力势的势值为正值。
膜状 水
3、毛管水 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 土体中与
地下水位无联系的毛管水 称毛管悬着水。
● 毛管支持水（毛管上升水）
土体中与地下水位有联系的 毛管水称毛管支持水。毛管 水是土壤中最宝贵的水分。
3 土壤土水势的测定
土壤水势测定方法很多，目前常用张力计法。用张 力计测定水势可以确定土壤是否需要灌溉。在实验室则多 用压力膜法。另外，还有更先进的方法——露点法。
张力计测定土壤土水势
土壤水分压力膜装置
露点水势仪
系列张力计
露点法测定土壤土水势
土壤土水分TDR监测系统
三、土壤水分状况的表示方法
土壤质地对有效水范围的影响
土壤质地
松砂土 砂壤土 中壤土 轻粘土
田间持水量
4.5 12.0 20.7 23.8
萎蔫系数
1.8 6.6 7.8 17.4
有效含水范围
2.7 5.4 12.9 6.4
有机质对有效水范围的影响
类型
持水当量 萎蔫含水量
壤土 泥炭 1/2壤土＋1/2泥炭 4/5壤土十1/5泥炭
●重力势ψg 重力势是极小单位水量从一个平 衡的土一水系统可逆地移到任何位置，而其他条件 都相同的参比状态水池时所做的功。
—— 归纳起来，总土水势指上述4个分势的代 数和，即Ψ=ψm＋ψs＋ψp＋ψg在不同情况 下，起支配作用的水势不同，在水分不饱和 的土壤中，决定土水势的是基质势。见下图。
渗透势和总水势之间的关系示意图
● 质量含水量（重量百分数） 指土壤中水分重占烘干
土重的百分数。
● 容积百分数 指土壤水分的容积占土壤容积的百分数。 ● 土壤贮水量（水层厚度） 指一定厚度土层内土壤水
的总贮量。
● 相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的百分数。 ●土壤水势与土壤水吸力 即能量表示法。
——含量指标和能量指标优缺点的比较？
1
0
10
1
100
2
501
2.7
1000
3
10000
4
kPa 1520
水柱高度 （cm）
15849
pF值 4.2
3141 21623 4.5
10133 100000 5
101325 1000000 6
1013250 10000000 7
pF值=4.5——最大吸湿量 pF值=4.2——萎蔫含水量 pF值=3.8——最大分子持水量 pF值=3.0——作物生长阻滞含水量 pF值=2.7——田间持水量 pF值=1.6——最大毛管持水量
2 土水势的表示方法
土水势多用帕（Pa）表示，但常用水柱高的对数 值表示，称为pF值。pF值即能反应土壤水吸力能量大 小，又能表示出各种水分常数以及土壤水吸力与含水 量的关系。
kPa与pF值的换算关系见表下。
kPa与pF值的换算关系
kPa
0.1 1 10 51
101 1013Hale Waihona Puke 水柱高 pF值 度（cm）
● 饱和含水量 饱和含水量是指土壤中孔隙都充满水时的含水 量。
2 土壤有效水分的范围
一般说来，凋萎系数与田间持水量之间的水分， 属于有效含水量的范围。
A=F－W
土壤有效含水范围受下列土壤因素影响：
● 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。 见表 ● 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。见表
第六章
土壤水气热状况
第一节 土 壤 水
一、土壤水的类型
水汽 土壤
1、吸湿水 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） 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弱有效水分，又称
为松束缚水分。
1 土水势的概念
土水势是极小单位水量从一个平衡的土一 水系统可逆地移到和它温度相同，处于参比状态 水池时所做的功。
土 水
作功
土水势包括以下几个分势：
● 基质势ψm 基质势是极小单位水量从一个 平衡的土一水系统可逆地移到没有基质的，而其 他条件都相同的参比状态水池所做的功。
● 渗透势ψs 渗透势又称溶质势，指极小单位 水量从一个平衡的土一水系统可逆地移到没有溶 质的，而其他条件都相同的参比状态水池时所做 的功。
20.0 166 31 21.6
7.1 82.3 14.5 8.5
有效含水 范围 13.l
83.7 16.5 13.l
3 土壤水分有效程度
用能量观点确定土壤水分的有效程度，主要视其能量 水平。一般把土壤水势pF值4.2的土壤水分确定为土壤有效 水的最低标准。
萎蔫含水量至萎蔫含水量以下的水分为无效水。