当前位置：文档之家 › 土壤水分类型及有效性

土壤水分类型及有效性

  • 格式：ppt
  • 大小：4.42 MB
  • 文档页数：57

下载文档原格式

  / 57

合集下载

（土壤学讲义）第5章土壤水

（土壤学讲义）第5章土壤水

第五章土壤水第一节土壤水的类型及土壤水分含量的测定第二节土壤水的能态第三节土壤水的运动第一节土壤水的类型及土壤水分含量的测定一、土壤水分类型（一）吸湿水(紧束缚水)1、定义：由于固体土粒表面的分子引力和静电引力对空气中水汽分子的吸附力而被紧密保持的水分。

2、性质：其厚度只有2-3个水分子层，无溶解力、不导电、不能自由移动，也不能为植物利用。

3、大小：决定于土壤质地、腐殖质等影响决定于大气的湿度和温度当空气相对湿度达95%—100%时,土壤吸湿水量可达最大值，这时称为最大吸湿量。

（二）膜状水(松束缚水)1．定义：指当吸湿状态土粒与液态水接触时，还可再吸附一层很薄的水膜，称其为膜状水。

2．性质：其厚度可达到几十个水分子，部分可以被植物吸收利用，移动极为缓慢。

3．大小：决定于土壤的比面以及土壤溶液浓度。

膜状水达最大时的土壤含水量叫最大分子持水量。

（三）毛管水1、定义：由土壤毛管孔隙的毛管引力所保持的水分，称为毛管水。

2、类型：(1)毛管上升水定义：指地下水随毛管上升而被保持在土壤中的水分，称为毛管上升水。

最大水量称为毛管持水量。

毛管上升水与地下水位有水压联系：地下水位适当作物吸收地下水位过深作物不能吸收地下水位过浅作物受湿害（2）毛管悬着水定义：指在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后，由于毛管力保存在土壤上层中的水分称为毛管悬着水。

当毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量叫田间持水量。

性质：毛管水是土壤中可以移动的、对植物最有效的水分，而且毛管水中还溶液解有可供植物利用的易溶性养分。

大小：与土壤质地、腐殖质含量及结构状况有关。

（四）重力水定义：指土壤含水量超过田间持水量时，多余水分受重力支配向下渗透，这部分水分叫重力水。

土体全部孔隙都充满水，这时土壤含水量叫饱和持水量（全持水量）。

二、土壤含水量的表示方法（一）质量百分数即土壤中水分的质量与干土质量的比值勤。

（二）容积百分数即单位土壤总容积中水分所占的容操作分数，又称容积湿度、土壤水的容积分数。

土壤水分的有效性

土壤水分的有效性

2.土壤容积含水量：土壤水分容积占土壤容积百分数。反映土壤三相容积的比率。
水容% = 土壤水分容积/土壤容积 = 水重% × 土壤容重
3.土壤水贮量：一定面积一定厚度土层内土壤水的总贮量。用水层厚度表示。便于比较和计算土壤含水量与降水量、作物吸水量、灌排水量的关系。
水层厚度（mm）=土层厚度（mm）×水容% =土层厚度（mm）×水重%×土壤容重
土壤水分的有效性
1.土壤水分的有效性：
指能否被植物吸收利用及其利用的难易程度。能被吸收利用的水分称有效水；不能被吸收利用的水分称无效水。
2.土壤水分常数与土壤水分有效性的关系：
土壤水分常数如土壤吸湿系数、萎蔫系数、毛管持水量、田间持水量、毛管断裂含水量、饱和持水量等是指在一定能量水平下保持的水量，对某一土壤来说，其数值是固定的或变化极小，称土壤水分常数。
反映了土壤水分的数量和能量水平，也反映了土壤水分的吸持和运动状态及被植物利用的难易程度。
对旱地而言：
土壤最大有效水的范围=田间持水量－凋萎系数
田间土壤有效水的范围=田间持水量－土壤自然含水量
速效水=田间持水量－毛管断裂含水量
难有效水=毛管断裂含水量－凋萎系数
凋萎系数以下为无效水。
田间持水量以上为多余水。
三、土壤水分的含量与表示方法
（一）土壤含水量的表示方法：（土壤水分数量）
1.土壤重量含水量：土壤。
国家法定计量单位：g/kg，但习惯用重量%表示。
水重% = 土壤水分重量（g）/烘干土重（g）×100%
用水方表示：
水（m3/hm2）= 10×水层厚度（mm）
4.相对含水量（%）：土壤自然状态下含水量与田间持水量的百分比。表示植物可利用的土壤水分的数量。

土壤水分、空气和热量

土壤水分、空气和热量

1cm
19 ℃
（2）导热率的物理意义
导热率大则传热快，得热后迅速下传（失热后迅速补 给），引起的变温小。
导热率小则传热慢，得热后不易下传（失热后补给缓 慢），引起的变温大。
J s-1
1cm2
20 ℃
21 ℃ 21 ℃
1cm
19 ℃
20 ℃ 19.2 ℃
Question：土壤的导热率大小取决于什么？ Answer：取决于土壤中的基本组成物质。
固相 50% 矿物质45% 水20-30% 空气
30-20% 孔隙50%
有机质5%
不同土壤组分的热容量
土壤组成物质
粗石英砂 高岭石 石灰 腐殖质 Fe2O3 Al2O3
土壤空气 土壤水分
重量热容量 （Jg-1℃-1）
0.745 0.975 0.895 0.682 0.908 1.996 1.004 4.184
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
2、土壤膜状水
土壤膜状水：吸湿水达到最大后,土壤还有剩余的引力吸 附液态水, 在吸湿水的外围形成一层水膜。
膜 状 水 示 意 图
土壤膜状水的有效性：
土壤膜状水
3.1MPa (靠近土壤内层）（无效水）
受到的引力
0.625 MPa (靠近土壤外层）（有效水）
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
取容积为1的土壤，设它吸收（放出）的热量为 ⊿Q，引起的温度变化为⊿T ，则根据定义Cv=⊿Q/⊿T, 这就是容积热容量。
转换公式一下：⊿T=⊿Q/Cv， 当不同的物质吸收或放出相同热量时候，热容量越 大的物质，升、降温缓慢， 即温度变化小，反之亦然。
Question:土壤的热容量大小取决于什么？

土壤水分类型及有效性

土壤水分类型及有效性
河流
2020/7/7
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（%）
土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
2020/7/7
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
2020/7/7
四、土壤水势的定量测定来自★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
2020/7/7
(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。
弱有效水分，又称为松束缚水分。
2020/7/7
膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
2020/7/7
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
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） (capillary suspending

土壤学5→15

土壤学5→15

第五章土壤水Soil Water第一节土壤水分类型的划分及土壤含水量的测定Classification and measurement of soil water一、土壤含水量的表示方法重量含水量(Gravimetric Moisture Content)：土壤水的重量占土壤干重的百分数。

土壤重量含水量（%）=(土壤水重量/土壤烘干重量)×100（%）= (湿土重量－干土重量)/土样烘干重量×100例题：有一土样湿土重140 g ，烘干重为100 g，求该土壤的重量含水量？（试算）θm = (140-100) / 100 ×100 = 40 %容积含水量Volumetric Moisture Content单位土壤总容积中水分所占的容积分数。

土壤水容积含水量% =(土壤水容积/土壤总容积)×100例题：已知一土壤的重量含水量为20 % ，容重为1.25 g/cm-3 , 求该土壤的容积含水量？（试算）θv = 20 ×1.25 / 1 = 25 %土壤相对含水量（relative water content）：土壤含水量占某参照持水量的百分数。

土壤相对含水量=(土壤含水量/田间持水量)×100土壤水储量（Soil water storage capacity）:一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。

（1）水深（waterdepthDw）DwDw =θv * hh——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。

容积含水量换算成水深θv = 50%Dw=0.5h（2）绝对水体积（water volume）m3 hm-2 = 10000 ( m2 ) × h (m)×θV= 10000 Dw（Dw ——m）= 10 Dw（Dw ——mm）作用: 与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容和灌水量。

土 壤 水 分

土 壤 水 分
● 生产中必须掌握土壤含水量在凋萎系数1.5～3.0倍时进行灌溉，才能避免 旱害。
*
土壤水分
1.1 土壤水分类型
3）毛管水（有效水）
借助毛细管引力吸持和保持在毛细管孔隙中的水，易被植物吸收。 （1）毛管悬着水 指大气降水或灌溉后，吸持在毛管中的水，它和地
下水不相连接，而“悬挂”在土壤上层毛细管中。当毛管悬着水达到 最大值时的土壤含水量称为田间持水量，它是判断旱地土壤是否需要 灌水和确定灌水量的重要依据。不同土壤质地的田间持水量相对比较 稳 定 （ 表 6- 2）。 表6-2 不同质地土壤的田间持水量（%）
1）土壤水分含水量指标
（1）自然含水量（绝对含水量）
● 用土壤水分质量占烘干土壤质量的百分比表示，这是一种最常用的 表示方法。
土壤自然含水量（％）＝
湿土质量烘干土质量 烘干土质量
100
● 也可用容积含水量来表示，即土壤水分体积占土壤体积的百分比。
土壤自然含水量的体积百分率（％）＝
水的体积 土壤体积
100
土壤吸湿系数、凋萎系数、田间持水量和饱和含水量等土壤水分状况标志 值，称为土壤水分常数，它们不仅反映土壤水分的数量和能量水平，也可 反映土壤水分的吸持和运动状态及被植物利用的难易程度。
*
土壤水分
土壤水分测定仪
*
土壤水分
1.2土壤水分的有效性
●土壤水分对植物是否有效，主要取决于土壤对水分的保 持力与植物根系的吸水力。
宜旱地植物的生长发育。
（3）土壤蓄水量
水层厚度(mm)＝土层厚度(mm)×自然含水量(质量%)×土壤 密度
*
土壤水分 1.3 土壤水分含水量的表示方法 2）土壤水分能量指标 ● 土壤能量指标包括土壤水势和土壤水吸力，它们的数值和表示单位 相同，单位为气压，水势为负值，水吸力为正值。能直接表明土壤 水的能量状态和对植物的有效性，可在不同的土壤之间相互比较， 也可以在土壤—植物—大气之间统一使用。

(三)土壤水分含量及其有效性

称土壤力学性质，主要包括粘结性、粘着性和塑 性等。

土壤耕性是土壤在耕作时所表现的综合性状，如 耕作的难易、耕作质量的好坏、宜耕期的长短。

土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。

土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内， 土粒粘附在外物上的性质。

塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤 销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层 深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限） 田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含 水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素

来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过 程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含 水量


在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空 气数量与土壤水分含量是相互消长关系 轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气 能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少， 相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反， 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含 量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性 降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑 性增加，对耕作带来不利影响。

农业概论第三章 土壤水 2016.3.29


一、土壤水分类型及其有效性 二、土壤水分含量的表示方法 三、土壤水分含量的测定
一、土壤水的类型及其有效性
固态水 气态水 冬季土壤结冰时存在 存在于土壤空气中 受土粒分子引力 液态水 受毛管力作用 受重力作用
土壤水
吸湿水
膜状水 毛管悬着水 毛管上升水 重力水 地下水
土壤水形态类型示意图
一、土壤水的类型及其有效性
隙）中，与土壤养分的淋失有关。
河流
土壤重力水特点
• 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快，不
能被保持，所以对旱田作物而言是无效的。
• 重力水若长时间存留在土壤中，容易引起植物根
系呼吸困难，使土壤呈还原状态，并且产生毒害
性物质。
土壤水分常数 全容水量
• 土壤所有孔隙完全充满水时的土壤含水量，叫 全容水量。
●最大吸湿量 干土在近于水汽饱和的大气中吸附水汽，并
在土粒表面凝结成液态水的数量。
●吸湿系数大小主要与土壤的比表面积（单位质量土粒 的表面积总和）及有机质含量有关。比表面积大（颗粒细） 的土壤，含有机质丰富的土壤，吸湿系数大。
土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。 土壤 质地 吸湿系数（%）
有 吸 湿 无 水
3.土壤毛管水
依靠毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水 称为毛管水。毛管水包括毛管悬着水和毛管 上升水。
毛管力计算（单位为达因/cm2）(达因:质量为1g的物 体产生1cm/s的加速度所需要的力)： • P（毛管力）=2T（表面张力）/R（毛管半径） • 土壤质地粘，毛管半径小，毛管力大。 • 当孔径<0.001mm，因孔径过小被水膜封闭，毛管 作用消失。 • 植物生长所需水分主要来自毛管水。
• 土壤质地的影响主要是由于土壤的表面积和孔隙的性质决 定的。 • 壤土>粘土>沙土

任务四认识土壤水分


等，使土壤中的水比纯水自由能降低了（分子活动能力降低了），
土壤水的自由能和纯自由水之间自由能的差值，其值大小等于在 标准大气压等温条件下，单位数量的纯自由水转变成土壤水时所 作的功或其自由能的降低值称为土水势。 土水势严密的概念如下：从一已定高度的蓄水池中，把无限少量 的纯水，在一个大气压下等温可逆地转移到土壤中的某一已定点， 使成为土壤水，这时必须做的功，以单位水量来表示称为土水势。 我们规定纯水（自由水）势能值为零，土水势应是负值。
有效水分 土壤水吸力 3.1Mpa 1.5Mpa 0.625Mpa 最 萎 最 大 大 蔫 吸 分 系 湿 子 数 量 持 水 量 膜状水 0.1Mpa 田 间 持 水 量 0Mpa
土 壤 颗 粒
吸湿水
饱 和 持 水 量
毛管悬着水
重力水
泌阳县中等职业学校 农经组
三、土壤含水量的表示方法 1、质量含水量：土壤中保持的水分质量占干土质量的分数， 单位g/㎏。 土壤质量含水量rw=
d=
m土 V土
V H 2O = m土 d
=
Q=
V H 2O V土
mH 2O m土
×d
rw ×d = 1000
Q=rw×d÷1000=质量含水量×容重÷1000 Q%=rw×d÷1000×100%=质量含水量×容重÷1000×100%
泌阳县中等职业学校 农经组
3相对含水量：土壤含水量占田间持水量的百分率。 相对含水量=
3、毛管水：当土壤水分含量达到最大分子持水量时土壤水分就不 再受土粒吸附力的束缚，成为可以移动的自由水，这时靠土壤毛管 孔隙的毛管引力而保持的水分称为毛管水。毛管水可分为： a、毛管上升水：地下水随毛管上升而保持在土壤中的水分称毛 管上升水，毛管上升水与地下水位有密切的关系，它的有效性取 决地下水位。 毛管上升水达到最大量时土壤含水量称土壤毛管持水量。 b、：毛管悬着水：在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后， 由于毛管引力而保持在土壤上层中的水分，称为毛管悬着水。它 与地下水位没有关系，好象悬浮在土层中一样，它是植物水分的 重要来源，对植物的生长意义重大。 毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量称田间持水量。

土壤水分类型及有效性

弱有效水分，又称为松束缚水分。
膜状 水
土粒
膜 状 水 示 意 图
膜状水
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 下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
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 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：
● 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。
土壤质地对有效水范围的影响
d q K ( m ) dx
非饱和流导水率
(unsaturated hydrolic conductivity) 土壤水吸力和导水率之间的关系
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。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/8/21
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。
2020/8/21
●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
2020/8/21
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
2020/8/21
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（%）
2020/8/21
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
2020/8/21
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。
2020/8/21
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。
2020/8/21
三、土壤水气运动
2020/8/21
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。
2020/8/21
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
2020/8/21
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%
2020/8/21
机理：滞后现象 沙土比粘土明显
2020/8/21
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
2020/8/21
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。
2020/8/21
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
2020/8/21
2020/8/21
● 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
2020/8/21
二、土壤水分的消耗
●渗漏、侧向径流和下渗径流
河 流
2020/8/21
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。
2020/8/21
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
2020/8/21
毛管作用
土粒
毛管 悬着 水示 意图
2020/8/21
•地下水位
土粒
毛管 上升 水示 意图
2020/8/21
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。
2020/8/21
膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
2020/8/21
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
2020/8/21
(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 。
2020/8/21
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。
2020/8/21
二、土壤水分的消耗
2020/8/21
●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
2020/8/21
2020/8/21
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）
2020/8/21
2020/8/21
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。
2020/8/21