土壤地理学级水分和空气优秀课件
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可忽略不计； 势能在土壤水的运动和状态上极为重要。
土水势(soil water potential)
土水势(soil water potential)是指单位水量从一平衡的土-水 系统移动到与它同温度而处于参比状态的水池时所作的功。 土水势包括：
基质势(matrix potential) 溶质势（solute potential）或叫渗透势(osmotic potential) 压力势(pressure potential) 重力势(gravitational potential) 以上分势的和为总水势(soil water potential)。
重力势（P ）是指由重力作用而引起的土水势变化。 任 g
何时候重力势都存在。高于参比面时为正，反之为负， 参比面处重力势为0。
土水势与自由能表解
• 在饱和土壤水运动中，决定土水势的是Pp 与Pg；
• 在不饱和土壤水的运动中决定土水势的是 Pm与PS。
• 土水势的定量表示以单位数量土壤水的势能值为 准。通常用单位容积土壤水分的势能值即压力单 位帕（Pa）表示。
• 膜状水的最大含量叫最大分子持水量。
• 毛管悬着水达到最大时的土壤含水量，称 田间持水量。
• 土壤孔隙全部充满水分时，即为重力水所 饱和时的含水量，称为全蓄水量或饱和持 水量，饱和系数。
水
毛管作用力范围：
沿
0.1-1mm
着
有明显的毛管作用
毛
0.05-0.1mm
管
毛管作用较强
0.05-0.005mm
（2）土壤膜状水
膜状水：被吸附在吸湿水膜外层的水分。 膜状水能从水膜厚处向薄处移动，即从湿土向 干土移动，但移动速度非常缓慢。
膜状水即使含量还高，植物便开始凋萎，植物 呈永久萎蔫时的土壤含水量，称凋萎系数。
膜状水的最大含量称最大分子持水量。
（3）土壤毛管水
毛管孔隙中毛管力吸附保存的水分称毛管水。
土壤水分有效性综合示意图
• 土壤水分有效性主要受土壤质地、结构、 有机质含量等影响。
不同质地土壤的有效水分含量图
水流向何方？
土壤 A
10%
砂土
土壤 B
15%
粘土
4.土壤水的能量概念
• 土壤水和自然界中其他物体一样，含有不同数量 和形式的能，经典物理学分别出两种主要形式的 能：动能和势能。 动能：
包括：毛管悬着水 毛管上升水
• 毛管悬着水借助于毛管力保持在上层土壤的毛管 孔隙中的水分，它与来自地下水上升的毛管水并 不相连，好像悬挂在上层土壤中一样，故称之为 毛管悬着水。毛管悬着水达到最大时的土壤含水 量，称田间持水量。
• 毛管上升水是指地下水位较高条件下，地下水沿 毛管上升而存在土壤毛管孔隙中的水分。毛管上 升水达到最大量的土壤含水量叫毛管持水量。
上
毛管作用最强
升
〈0.001mm
毛管作用消失
3、土壤水分常数及土壤水分有效性
• 土壤含水量的表示方法很多，如重量百分 数：
土壤水重 • 土壤含水量% 烘干土重 100
土壤水分有效性
• 能被植物吸收利用的土壤水称为有效水。 • 土壤有效水的数量可由土壤水分常数计算：
• 土壤有效水量＝ 毛管持水量 — 凋萎系数 （田间持水量）
2、土壤水的保持与分类
• 水分进入土壤后，因受到分子引力、毛管 力等作用，而存在于土壤孔隙中。土壤可 保持大量的水分，按表土30cm算，可达 50t/亩 。植物每生产一公斤干物质，需消耗 几百公斤土壤水。
根据土壤水存在的不同形态和运动形式， 通常把土壤水分划分为以下几种类型：
土壤水分类型及有效性
• 在土壤水不饱和情况下，土壤仍保持部分 水分，根据热力学第一定律：能量守恒定 律，被土壤吸持的水，其自由能减少。
• 在土壤水饱和情况下，水分不但不再被吸 持，还可以产生静水压，其能作有用功的 自由能增多。
（1）基质势（Pm）
负值，当土壤饱和时最大＝0 土壤含水量越高，基质势也越高。
（2）压力势（Pp）
• 全球水循环中处于土壤水阶段时它的特殊 性：
• 土壤水分的保持、运动及有效性
1.土壤水分的来源及其耗损
• 土壤水分主要来自大气降水、灌溉水、地 下水。此外，水汽的凝结也会增加土壤水 分的含量.但这种水分含量很少，不占重要 地位。
• 土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸 收和蒸腾，水分渗漏和径流损失等，其中 地面蒸发和水分渗漏最为重要。
• 对于一定的土壤，其物质组成及孔隙系统 是一定的，因此，能够保持各种形态类型 的水分的最大值亦为一常数，称为土壤水 分常数，用重量水分百分数表示。
土壤水分常数
• 当土壤空气相对湿度达到饱和时，土壤吸 湿水含量达到最大值时，称最大吸湿量， 又称吸湿系数。
• 植物呈永久萎蔫时的土壤含水量，称凋萎 系数。
土壤地理学级水分 和空气
三、土壤水分和空气
• 土壤流体组成 • （一）土壤水分 • （二）土壤空气
• 掌握土壤水分类型、土壤水分常数 • 掌握土壤空气组成及其运动
(一) 土壤水
水分是土壤的重要组成部分之一，土壤水 分含量对土壤形成发育过程及肥力水平高 低都有重要的影响作用。
土壤水分状况及其运动规律是土壤地理学、 资源环境科学的重要研究内容之一。
• 土壤水分类型** • 吸湿水 • 膜状水 • 毛管水 • 重力水
（1）土壤吸湿水
吸湿水：由土壤颗粒的表面张力所吸附的水汽 的分子，称吸湿水。
水汽分子与土壤颗粒之间的吸力为31-1万个大 气压，不能移动，植物也不能吸收。
最大吸湿量：当土壤空气相对湿度达到饱和时， 土壤吸湿水含量达到最大值时，称最大吸湿量。
土粒
Байду номын сангаас
毛管 悬着 水
毛管 上升 水
土粒
地下水位
重力水
重力水：当土壤水分含量超过田间持水量 时，多余的水分就会在重力作用下，沿着 土壤中的非毛管孔隙（大孔隙）向下渗透， 如果没有不透水层的阻隔，它可以一直渗 透到地下水中去。 土壤所有孔隙都充满水时的含水量称土壤饱 和含水量，也称为土壤全持水量。
3、土壤水分常数及土壤水分有效性
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。
（3）溶质势（PS）
负值。也叫渗透势（osmotic potential），由土壤溶 液中的溶质离子吸水，使土壤水分失去部分自由活动能 力，这种由溶质所产生的势能，称溶质势，也称渗透势 。
（4）重力势（Pg）
可忽略不计； 势能在土壤水的运动和状态上极为重要。
土水势(soil water potential)
土水势(soil water potential)是指单位水量从一平衡的土-水 系统移动到与它同温度而处于参比状态的水池时所作的功。 土水势包括：
基质势(matrix potential) 溶质势（solute potential）或叫渗透势(osmotic potential) 压力势(pressure potential) 重力势(gravitational potential) 以上分势的和为总水势(soil water potential)。
重力势（P ）是指由重力作用而引起的土水势变化。 任 g
何时候重力势都存在。高于参比面时为正，反之为负， 参比面处重力势为0。
土水势与自由能表解
• 在饱和土壤水运动中，决定土水势的是Pp 与Pg；
• 在不饱和土壤水的运动中决定土水势的是 Pm与PS。
• 土水势的定量表示以单位数量土壤水的势能值为 准。通常用单位容积土壤水分的势能值即压力单 位帕（Pa）表示。
• 膜状水的最大含量叫最大分子持水量。
• 毛管悬着水达到最大时的土壤含水量，称 田间持水量。
• 土壤孔隙全部充满水分时，即为重力水所 饱和时的含水量，称为全蓄水量或饱和持 水量，饱和系数。
水
毛管作用力范围：
沿
0.1-1mm
着
有明显的毛管作用
毛
0.05-0.1mm
管
毛管作用较强
0.05-0.005mm
（2）土壤膜状水
膜状水：被吸附在吸湿水膜外层的水分。 膜状水能从水膜厚处向薄处移动，即从湿土向 干土移动，但移动速度非常缓慢。
膜状水即使含量还高，植物便开始凋萎，植物 呈永久萎蔫时的土壤含水量，称凋萎系数。
膜状水的最大含量称最大分子持水量。
（3）土壤毛管水
毛管孔隙中毛管力吸附保存的水分称毛管水。
土壤水分有效性综合示意图
• 土壤水分有效性主要受土壤质地、结构、 有机质含量等影响。
不同质地土壤的有效水分含量图
水流向何方？
土壤 A
10%
砂土
土壤 B
15%
粘土
4.土壤水的能量概念
• 土壤水和自然界中其他物体一样，含有不同数量 和形式的能，经典物理学分别出两种主要形式的 能：动能和势能。 动能：
包括：毛管悬着水 毛管上升水
• 毛管悬着水借助于毛管力保持在上层土壤的毛管 孔隙中的水分，它与来自地下水上升的毛管水并 不相连，好像悬挂在上层土壤中一样，故称之为 毛管悬着水。毛管悬着水达到最大时的土壤含水 量，称田间持水量。
• 毛管上升水是指地下水位较高条件下，地下水沿 毛管上升而存在土壤毛管孔隙中的水分。毛管上 升水达到最大量的土壤含水量叫毛管持水量。
上
毛管作用最强
升
〈0.001mm
毛管作用消失
3、土壤水分常数及土壤水分有效性
• 土壤含水量的表示方法很多，如重量百分 数：
土壤水重 • 土壤含水量% 烘干土重 100
土壤水分有效性
• 能被植物吸收利用的土壤水称为有效水。 • 土壤有效水的数量可由土壤水分常数计算：
• 土壤有效水量＝ 毛管持水量 — 凋萎系数 （田间持水量）
2、土壤水的保持与分类
• 水分进入土壤后，因受到分子引力、毛管 力等作用，而存在于土壤孔隙中。土壤可 保持大量的水分，按表土30cm算，可达 50t/亩 。植物每生产一公斤干物质，需消耗 几百公斤土壤水。
根据土壤水存在的不同形态和运动形式， 通常把土壤水分划分为以下几种类型：
土壤水分类型及有效性
• 在土壤水不饱和情况下，土壤仍保持部分 水分，根据热力学第一定律：能量守恒定 律，被土壤吸持的水，其自由能减少。
• 在土壤水饱和情况下，水分不但不再被吸 持，还可以产生静水压，其能作有用功的 自由能增多。
（1）基质势（Pm）
负值，当土壤饱和时最大＝0 土壤含水量越高，基质势也越高。
（2）压力势（Pp）
• 全球水循环中处于土壤水阶段时它的特殊 性：
• 土壤水分的保持、运动及有效性
1.土壤水分的来源及其耗损
• 土壤水分主要来自大气降水、灌溉水、地 下水。此外，水汽的凝结也会增加土壤水 分的含量.但这种水分含量很少，不占重要 地位。
• 土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸 收和蒸腾，水分渗漏和径流损失等，其中 地面蒸发和水分渗漏最为重要。
• 对于一定的土壤，其物质组成及孔隙系统 是一定的，因此，能够保持各种形态类型 的水分的最大值亦为一常数，称为土壤水 分常数，用重量水分百分数表示。
土壤水分常数
• 当土壤空气相对湿度达到饱和时，土壤吸 湿水含量达到最大值时，称最大吸湿量， 又称吸湿系数。
• 植物呈永久萎蔫时的土壤含水量，称凋萎 系数。
土壤地理学级水分 和空气
三、土壤水分和空气
• 土壤流体组成 • （一）土壤水分 • （二）土壤空气
• 掌握土壤水分类型、土壤水分常数 • 掌握土壤空气组成及其运动
(一) 土壤水
水分是土壤的重要组成部分之一，土壤水 分含量对土壤形成发育过程及肥力水平高 低都有重要的影响作用。
土壤水分状况及其运动规律是土壤地理学、 资源环境科学的重要研究内容之一。
• 土壤水分类型** • 吸湿水 • 膜状水 • 毛管水 • 重力水
（1）土壤吸湿水
吸湿水：由土壤颗粒的表面张力所吸附的水汽 的分子，称吸湿水。
水汽分子与土壤颗粒之间的吸力为31-1万个大 气压，不能移动，植物也不能吸收。
最大吸湿量：当土壤空气相对湿度达到饱和时， 土壤吸湿水含量达到最大值时，称最大吸湿量。
土粒
Байду номын сангаас
毛管 悬着 水
毛管 上升 水
土粒
地下水位
重力水
重力水：当土壤水分含量超过田间持水量 时，多余的水分就会在重力作用下，沿着 土壤中的非毛管孔隙（大孔隙）向下渗透， 如果没有不透水层的阻隔，它可以一直渗 透到地下水中去。 土壤所有孔隙都充满水时的含水量称土壤饱 和含水量，也称为土壤全持水量。
3、土壤水分常数及土壤水分有效性
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。
（3）溶质势（PS）
负值。也叫渗透势（osmotic potential），由土壤溶 液中的溶质离子吸水，使土壤水分失去部分自由活动能 力，这种由溶质所产生的势能，称溶质势，也称渗透势 。
（4）重力势（Pg）