6.土壤科学原理与实践(土壤水)资料

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。

土壤水分类型、吸水原理及循环过程水是农业的关键因素，土壤水是土壤的重要组成部分之一，对土壤肥力和作物的生长发育具有重要影响。

因此，保护性耕作技术措施的运用，旨在调节和管理土壤水分状况，以促进作物的稳产、高产。

土壤吸水原理主要由土壤吸附力和毛管力两种作用组成。

土壤水分可分为吸湿水、膜状水、毛管水和重力水四种类型。

其中，吸湿水是土壤吸附水气中水分子的能力，其数量取决于土壤的质地、腐殖质含量和空气湿度。

无效水则是吸湿水中不能被作物吸收利用的部分，其含量可通过烘干法进行测定。

在土壤水循环过程中，土壤的物理、化学和生物学性质都会受到影响。

因此，了解土壤水分类型和吸水原理，对于有效地控制、调节和管理土壤水分状况，以提高作物产量具有重要意义。

土壤中的水分存在着不同的状态，包括膜状水和毛管水。

膜状水是指土粒吸收完大气中的水分子后，仍然存在于土粒表面上的水分。

这种水分具有溶解养分的能力，并且可以缓慢地移动。

当根系与膜状水接触时，根系就可以吸收利用这部分可移动的膜状水。

而毛管水则是指超过最大分子持水量后，保留在土壤中的自由水。

毛管水存在于毛管孔隙中，靠毛管弯曲面力保存。

毛管水又可分为毛管悬着水和毛管上升水两种类型。

毛管悬着水是指保存在大小不同的毛管孔隙中，不与地下水相连接的水分。

田间持水量是土壤在自然条件下所能保持的最大水量，包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水的总和。

毛管悬着水是土壤中最宝贵的有效水，因为它的吸水力很低，很容易被作物根系吸收利用。

田间持水量是一个常数，可以根据作物和土壤的凋萎系数来计算。

在甘肃黄土高原地区，不同土壤的田间持水量变化在22.8%～26.8%之间。

表1-9 土壤质地与田间持水量（华北地区）以下为华北地区不同土壤质地的田间持水量、有效水量和调萎系数。

其中，有效水量指作物生长所需的水分量，调萎系数是指土壤干旱时，作物出现萎蔫的程度。

土壤质地田间持水量（重量%）有效水量（%）调萎系数（%）砂土 10~14 21~24 4~9砂壤土 3~4 4~9 12~20轻壤土 6~9 12~20 13~19中壤土 16~20 22~26 13~22重壤土 4~6 6~10 12~20粘土 10~16 26~28 13~17毛管上升水毛管上升水是指地下水沿着毛细管上升后保持在毛细管孔隙里的土壤水。

土壤水分类型、吸水原理及循环过程农谚说：“有收无收在于水，多收少收在于肥”。

水是农业的命脉。

土壤水是土壤的重要组成物质之一，也是土壤肥力的重要因素和作物所需水分的主要供给源。

土壤水数量和存在状态如何，不仅影响水分的运动和作物的吸水状况，而且决定着土壤的物理、化学和生物学性质，最终影响农作物的产量。

保护性耕作技术措施的运用，都是为了有效地控制、调节和管理土壤水分状况，使土壤水分随时处于最适宜于作物生长发育状态，以促进作物的稳产、高产。

一、土壤吸水原理及水分类型土壤能够保持水分，主要是由两种不同吸力的作用。

一种是土粒和水分子之间的吸附力简称土壤吸附力；另一种是水分和空气界面上的弯月面力，又称毛管力。

土壤所能够保持的水分称为土壤水分。

土壤水可分为吸湿水、膜状水、毛管水和重力水四种类型。

吸湿水土壤依靠土粒与水分子之间很强的分子吸引力，把土壤空气或大气中的水分子吸收和固定在土粒表面成为一层很薄的水膜，称为吸湿水，土壤具有吸附水气中水分子的能力称为土壤的吸湿性。

在水气饱和的空气中，土壤吸湿水达到最大量称为最大吸湿量或最大吸湿系数。

土壤吸湿水量的大小，主要决定于土粒表面积大小、腐殖质含量多少和空气湿度的高低。

土壤质地越粘，腐殖质含水量越多、空气湿度越大，土壤的吸湿水含量就越高。

如表1-8显示，甘肃黄土高原土壤的吸湿系数变动于3.75%~6.5%之间[4]。

表1-8 土壤质地与吸湿水量的关系（华北平原）吸湿水受土粒的分子引力作用非常大，可达数千、数万个大气压，因此水分子十分密集，具有固态水（冰）的性质，以致于没有溶解其它物质的能力，所以也不能被作物吸收利用，称这为无效水。

无效水的数量，可以用烘干法进行测定，即在105~110℃下连续烘干数小时，让吸湿水全部汽化散失，其失去的重量占烘干土重的百分数就是吸湿水含量。

吸湿水对作物来说虽然属于无效水，但在土壤分析中，常常需要测定风干土的吸湿水含量，以便求出被测土样的烘干土重量，为计真其它测定数据提供基础。

土壤学的基本原理及其应用土壤学是农业、生态学、环境科学等领域的基础学科之一，主要研究土壤的物理、化学、生物特性以及土壤与环境、生态系统的相互关系。

本文将从土壤学的基本原理和应用两个方面来探讨土壤学的重要性。

一、土壤学的基本原理1. 土壤的组成和形成土壤的组成包括无机物、有机物和空气与水等三个主要因素。

无机物包括矿物质和岩石碎屑等，它们的结构和化学特性是土壤形成和发展的基础。

有机物则是土壤中微生物和植物残体等的遗物组成的有机质。

空气和水对土壤的形成也非常重要，空气使土壤中的微生物得到充分供氧，水则使根系吸收养分和作物生长。

土壤的形成是一个漫长的历史过程，主要是通过物理、化学、生物等多种因素作用的结果。

最终形成的土壤除了预先存在的原始岩石外，还包括了大量的生物残体和微生物的变化作用。

2. 土壤的质地和结构土壤的质地和结构是影响作物生长和产量的重要因素。

土壤的质地由其颗粒组成决定，主要分为砂土、粘土和壤土三种类型。

土壤质地的不同决定了土壤的渗透性、保水能力和生物质量的差异。

土壤的结构主要是指土壤颗粒的排列方式和孔隙分布的情况。

合理的土壤结构可以促进通气性和根系的生长，提高土壤保水能力。

较好的土壤结构也可以通过提高土壤的肥力以及减少病虫害的发生率等方面起到重要作用。

3. 土壤的pH值和养分土壤的pH值和养分是涉及到土壤肥力的重要因素。

pH值影响植物的根系吸收范围和生长状况，不同类型的作物对于土壤pH值有一定的适应性。

土壤的养分包括氮、磷、钾和微量元素等，其中氮、磷和钾被称为植物的三大营养元素。

根据土壤的养分含量，合理的施肥方案可以显著提高作物产量和品质。

二、土壤学的应用土壤学的应用涵盖了农业、生态学、环境科学、矿产资源等多个领域。

以下是土壤学的应用案例：1. 农业方面土壤学在农业方面的应用非常广泛，主要包括土壤改良、作物选配、精细施肥等方面。

通过可行的土壤改良方法，可以提高土壤的肥力和产量。

根据不同类型的土壤和对应的作物特性进行选配，有助于提高作物的生产力和生长速度。

土壤水运动的基本理论与方法土壤水运动是指水在土壤中运动的过程。

了解土壤水运动的基本理论与方法可以帮助我们更好地理解土壤水分的分布与变化规律，为土壤水资源的保护与合理利用提供科学依据。

本文将从土壤水运动的基本理论和主要方法两个方面进行介绍。

一、土壤水运动的基本理论1.黏土颗粒堆积模型黏土颗粒在土壤中的堆积模型被用于解释土壤水运动的基本机制。

根据相对黏土颗粒之间的间距，可以将土壤水分的运动分为两种：毛管吸力运动和渗滤运动。

毛管吸力运动是指在小于0.1毫米的土壤颗粒间隙中，由于颗粒表面张力作用，水分能够被吸引并向上运动。

渗滤运动是指在大于0.1毫米的土壤颗粒间隙中，水分受到重力作用而向下运动。

2.土壤水分势理论土壤水分势理论是描述土壤水分状态的理论基础。

通过测定土壤颗粒间的水势差，可以了解土壤中水分的自由能。

其中，毛管水势是指由毛细管作用产生的土壤水分势，重力水势是指由重力作用产生的土壤水分势，压力水势是指由土壤微生物代谢、根系呼吸等作用产生的土壤水分势。

土壤水势与土壤水分的运动速率和方向有着密切的关系。

3.土壤水分运动方程土壤水分运动方程是描述土壤水分运动过程的数学模型。

常用的水分运动方程有Richards方程和扩散方程。

Richards方程是描述非饱和土壤水分运动的方程，它考虑土壤孔隙中的土壤毛管吸力效应和渗透性。

扩散方程是描述饱和土壤水分运动的方程，它假设土壤中的水分运动符合扩散规律。

这些方程可以通过实验数据拟合得到，并用于模拟土壤中水分的运动。

二、土壤水运动的主要方法1.定量测定土壤水分含量测定土壤水分含量是土壤水运动研究的基础工作。

常用的土壤水分测定方法有重量法、压缩法和电导率法等。

重量法是通过称重分析测定土壤样品的湿重和干重的差值，计算得到土壤水分含量。

压缩法是利用压缩仪测定土壤样品的体积变化，进而计算土壤水分含量。

电导率法是通过测定土壤样品中电导率的变化，间接判断土壤水分含量。

2.水分运动模拟实验水分运动模拟实验是研究土壤水分运动规律的有效方法之一、该方法通过控制水分势差、土壤类型等条件，模拟不同场景下的土壤水分运动过程，实时监测水分运动速率和方向，并对土壤水分运动方程进行验证和修正。

一、实验目的1. 了解土壤对水的吸附和保持能力。

2. 探究不同土壤类型对水的吸附和保持能力的影响。

3. 分析土壤水分在植物生长过程中的作用。

二、实验原理土壤是植物生长的基础，土壤中的水分是植物生长所需的重要资源。

土壤对水分的吸附和保持能力直接影响植物的生长状况。

本实验通过向土壤中倒入一定量的水，观察土壤的吸水情况和水分在土壤中的分布，从而了解土壤对水的吸附和保持能力。

三、实验材料1. 土壤样品：沙土、壤土、黏土各一份。

2. 容器：三个相同的塑料杯。

3. 水量：每个杯子中倒入100毫升水。

4. 天平：用于称量土壤样品的质量。

5. 秒表：用于记录实验时间。

四、实验步骤1. 分别称取沙土、壤土、黏土各100克，放入三个塑料杯中。

2. 向每个杯子中倒入100毫升水，观察土壤的吸水情况。

3. 记录每个杯子中土壤的吸水时间，同时观察土壤中水分的分布情况。

4. 将吸水后的土壤样品取出，称量其质量，计算土壤的吸水率。

5. 比较不同土壤类型对水的吸附和保持能力。

五、实验结果与分析1. 实验结果（1）沙土：吸水时间为10秒，吸水率为80%。

（2）壤土：吸水时间为15秒，吸水率为60%。

（3）黏土：吸水时间为30秒，吸水率为40%。

2. 结果分析（1）土壤对水的吸附和保持能力与其质地有关。

沙土质地较松散，孔隙度大，吸水速度快，吸水率较高；壤土质地适中，孔隙度适中，吸水速度和吸水率适中；黏土质地较紧密，孔隙度小，吸水速度慢，吸水率较低。

（2）土壤水分在植物生长过程中的作用非常重要。

土壤中的水分是植物生长所需的重要资源，植物通过根系吸收土壤中的水分，用于光合作用、呼吸作用等生理活动。

土壤水分充足时，植物生长旺盛；土壤水分不足时，植物生长受阻，甚至死亡。

六、实验结论1. 土壤对水的吸附和保持能力与其质地有关，质地越松散，孔隙度越大，吸水速度越快，吸水率越高。

2. 土壤水分在植物生长过程中起着至关重要的作用，充足的水分有利于植物的生长，而水分不足则会严重影响植物的生长。