土壤离心机测量土壤水分特征曲线的方法及应用意义

离心机法在测定土壤持水特征土壤水分特征曲线是农田土壤水分运动的重要水力学参数之一,通常采用张力计、压力膜(室)和离心机等方法进行测定,但由于土壤干湿交替或外力等作用,土壤的容积会发生很大的变化。

Lu等用压力膜法的研究证明,测定过程中的容重可从1.2 g/cm3增加到1.8 g/cm3,对土壤导水特性产生较大的影响[1]。

离心机法比其他方法操作简单、省时,可测定较宽的吸力范围,但离心机法在测定土壤持水特征过程中容重随转速(吸力)会发生明显的变化。

邵明安[2]、吕殿青[3]等发现,在0~1000 kPa水柱吸力范围内容重可从1.2 g/cm3增加到1.9 g/cm3。

特别是粘粒高的土壤,随着土壤含水量的改变,土壤容积也会随之改变,从而影响土壤机械特性和收缩特征,改变土壤结构和质量,造成土壤侵蚀或地下水污染的危害,因此土壤干湿收缩容积变化和模型预测引起广泛关注[4,5]。

本文用离心机法测定了黄土高原典型3种原状和扰动土壤的持水特征,分析了测定过程中土壤的收缩变化,通过土壤收缩特征值这个指标把土壤收缩过程分为超正常段、结构段和伪饱和段3个阶段,并用直线模型进行模拟,对比分析不同方法测定土壤持水特征的收缩特征,以便为农业与城市压实土壤以及膨胀土的水分运动提供一定的科学依据。

1试验材料与方法1.1供试土样在黄土高原选取了3种典型质地的士壤,分别为安塞黄绵土、洛川黑垆土、武功塿土为供试土样,各土壤的基本物理特性如表l所示。

土样经风干过筛后,利用吸管法测定土壤的颗粒组成,利用环刀法测定土壤的容重[6]。

饱和含水量由饱和时的重量含水量和容重来确定。

1.2试验方法用日本HITACHI公司生产的CR21G离心机测定土壤持水特征曲线,测定时温度恒定20℃。

对于原状土,首先将用标准环刀(面积100 cm2)取得原状土样浸水饱和,并测定其饱和含水量。

对于扰动土,将一定量的土样(黄绵土70 g,黑垆土和塿土60 g)按照设定的容重(黄绵土1.3 g/cm3,黑垆土和塿土1.4g/cm3)装入特制的有机玻璃管内浸水饱和。

土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。

该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。

本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。

但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。

关键词：土壤水分特征曲线Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究1.1土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。

它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。

1.2土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。

土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低而不是自身的含水量。

如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度[2]。

1.3土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。

直接法中有众多的实验室和田间方法，如力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平汽压法等，而前3种应用最为普遍。

①力计法：是土壤通过土杯从力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。

力计法可用于脱水和吸水2个过程，可测定扰动土和原状土的特征曲线，是用于田间监测土壤水分动态变化重要的手段，在实际工作中得到广泛应用。

土壤水分特征曲线实验
土壤水分特征曲线实验是一种常用的研究土壤水分运动规律的方法。

该实验通过测量土壤含水量与土壤水势之间的关系，得出土壤水分特征曲线，从而了解土壤水分的分布和运移特性。

在实验中，首先需要采集待测土壤样品，并进行筛分、烘干等处理，以去除杂质和调整土壤质量。

然后，将土壤样品装入特制的容器中，并按照一定的加水量进行灌溉，使土壤达到不同的含水状态。

接着，使用仪器测量不同含水状态下的土壤水势和含水量，记录数据并进行统计分析。

最后，根据实验结果绘制出土壤水分特征曲线图。

通过分析土壤水分特征曲线，可以得出以下结论：
1. 土壤水分特征曲线呈现出一个“S”形曲线，即随着土壤含水量的增加，土壤水势先逐渐降低，然后迅速升高，最后趋于稳定。

这是因为土壤中的水分分子会形成不同的聚集体，如单粒团、微团粒等，这些聚集体会影响土壤水的运动和分布。

2. 土壤水分特征曲线可以分为两个阶段：第一阶段是快速下降期，此时土壤含水量较高，但土壤水势仍然较低；第二阶段是缓慢下降期，此时土壤含水量较低，但土壤水势已经趋于稳定。

这两个阶段的转折点称为“拐点”。

3. 土壤水分特征曲线的形状和位置受到多种因素的影响，如土壤类型、质地、温度、湿度等。

因此，在进行实验时需要严格控制这些因素的变化范围，以确保实验结果的准确性和可靠性。

土壤含水量、土水势和土壤水特征曲线的测定3.1测定意义严格地讲，土壤含水量应称为土壤含水率，因其所指的是相对于土壤一定质量或容积中的水量分数或百分比，而不是土壤所含的绝无仅绝对水量。

土壤含水量的多少，直接影响土壤的固、液、气三相比，以及土壤的适耕性和作物的生长发育。

在农业生产中，需要经常了解田间土壤含水量，以便适时灌溉或排水，保证作物生长对水分需要，并利用耕作予以调控，达到高产丰收的目的。

近几十年来的研究表明，要了解土壤水运动及土壤对植物的供水能力，只有土壤水数量的观念是不够的。

举一个直观的例子：如果粘土的土壤含水量为20%，砂土的土壤含水量为15%，两土样相接触，土壤水应怎样移动？如单从土壤水数量的观念，似乎土壤水应从粘土土样流向砂土土样，但事实恰恰相反。

这说明，光有土壤水数量的观念，尚不能很好研究土壤水运动及对植物的供水，必须建立土壤水的能量的观念，即土水势的概念。

测定土壤水特征曲线（基质势与土壤含水量之间的关系曲线）需要特别的仪器设备，随着土壤科学的发展，越来越多的基层土壤工作者需要土壤水特征曲线这一基础资料，了解土壤水特征曲线的测定，对今后土壤水特征曲线（不管是自己测定还是由别的单位测定）的应用是有益的。

3.2方法选择的依据土壤含水量目前常用的方法有：烘干法、中子法、射线法和TDR法（又称时域反射仪法）。

后三种方法需要特别的仪器，有的还需要一定的防护条件。

土水势包括许多分势，与土壤水运动最密切相关的是基质势和重力势。

重力势一般不用测定，只与被测定点的相对位置有关。

测定基质势最常用的方法是张力计法（又称负压计法），可以在田间现场测定。

土壤水特征曲线是田间土壤水管理和研究最基本的资料。

通过土壤水特征曲线可获得很多土壤基质和土壤水的数据，如土壤孔隙分布及对作物的供水能力等等。

测定土壤水特征曲线最基本的方法是压力膜（板）法，它可以完整地测定一条土壤水特征曲线。

3.3土壤含水量的测定（烘干法）烘干法又称质量法，具体操作是：用土钻采取土样，用感量0.1g的天秤称得土样的质量，记录土样的湿质量m t，在105℃烘箱内将土样烘6h～8h至恒重，然后测定烘干土样，记录土样的干质量m s，根据θm＝m w/m s×100%计算土样含水量，式中：m w=m t－m s；θm表示土样的质量含水率，习惯上又称为质量含水量。

土壤水分特征曲线测定实验一、实验原理土壤水分特征曲线（又称持水曲线，见图1）是土壤含水量与土壤水吸力的关系曲线，该曲线能够间接反映土壤孔隙大小的分布，分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性等，在水文学、土壤学等学科的研究与实践中都具有重要作用。

目前，负压计法是测量土壤水吸力最简单、最直观的方法，而时域反射仪（TDR）是测量土壤体积含水率的最常用、最便捷的方法之一。

图1 土壤水分特征曲线（一）负压计负压计由陶土头、腔体、集气管和真空（负压）表等部件组成（见图2）。

陶土头是仪器的感应部件，具有许多微小而均匀的孔隙，被水浸润后会在孔隙中形成一层水膜。

当陶土头中的孔隙全部充水后，孔隙中水就具有张力，这种张力能保证水在一定压力下通过陶土头，但阻止空气通过。

将充满水且密封的负压计插入不饱和土样时，水膜就与土壤水连接起来，产生水力上的联系。

土壤系统的水势不相等时，水便由水势高处通过陶土头向水势低处流动，直至两个的系统的水势平衡为止。

总土水势包括基质势、压力势、溶质势和重力势。

由于陶土头为多孔透水材料，溶质也能通过，因此内外溶质势相等，陶土头内外重力势也相等。

非饱和土壤水的压力势为零，仪器中无基质，基质势为零。

因此，土壤水的基质势便可由仪器所示的压力（差）来量度。

非饱和土壤水的基质势抵于仪器里的压力势，土壤就透过陶土头向仪器吸水，直到平衡为止。

因为仪器是密封的，仪器中就产生真空，这样仪器内负压表的读数这就是土壤的吸力。

土壤水吸力与土壤水基质势在数值上是相等的，只是符号相反，在非饱和土壤中，基质势为负值，吸力为正值。

图2 负压计结构图（二）TDR土壤水分对土壤介电特性的影响很大。

自然水的介电常数为80.36，空气介电常数为1，干燥土壤为3~7之间。

这种巨大差异表明，可以通过测量土壤介电性质来推测土壤含水量。

时域反射仪以一对平行棒（也叫探针）作为导体，土壤作为电介质，输出的高频电磁波信号从探针的始端传播到终端，由于终端处于开路状态，脉冲信号被反射回来。

土壤水分特征曲线测定实验实验原理张力计插入土样后，张力计中的纯自由水经过陶土壁与土壤水建立了水力联系。

在非饱和土壤中，仪器中的自由水的势值总是高于土壤水的势值，因此，仪器中的自由水就会透过陶土管进入土壤，但因陶土材料孔隙细小，孔隙中形成的水膜不能使空气通过，而只能让水或溶质液通过（但如果压力过高水膜破裂，空气就会透过，这时的压力称为透气值），因而在仪器内形成一定的真空度，由仪器上的负压表读出。

最后当仪器内外的势值趋于平衡时，仪器中水的总水势Φwd与土壤中土水势Φws应该相等，即：Φwd＝Φws土水势的完整表述为：Φ=Φm+Φp+Φs+Φg+ΦT因为陶土管为多孔透水材料，并非半透膜，故溶质也能通过，最后达到内外溶液浓度相等，相等。

坐标0点选在陶土头中心，则陶内外溶质势Φs相等。

仪器内外温度相等，温度势ΦT土头中心的内外重力势Φg相等。

这样仪器中和土壤中的总势平衡可表述为：Φmd＋Φpd＝Φms＋Φps式中，Φps为土壤水的压力势，Φms为土壤水的基质势，Φpd为仪器内自由水的压力势，Φmd为仪器内自由水的基质势。

在非饱和土壤中，土壤水所受的压力为大气压（基准状态），故Φps应为零，又仪器中自由水无基质势存在，故Φmd亦为零，所以：Φms＝Φpd＝ΔP D+z为负压表显示的负压值（小于0），z为埋藏在土中的陶土管中心与土面以上负式中，ΔPD压表之间的静水压力即水柱高，（向上为正，大于0）。

即可得到土壤水的基质势。

按定义土壤水吸力为基质势的负值，因而即可测得吸力值。

－zS=－Φms＝－ΔPD），则S=P－z如果负压表读数记为P（大于0，即P＝－ΔPD另外，在计算土样中水分的变化时，还应考虑集气管中水分的变化量。

实验内容与设计1. 土样：粘土、砂壤土2. 容重：1.3g/cm3 、1.4g/cm33. 方式：脱湿：配置饱和土样，在室内自然蒸发，测定整个过程中土壤含水率与吸力关系曲线。

单点：用16个土样，分别配置指定含水率，测定该含水率下的吸力值，连成特征曲线。

土壤水分特征曲线精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。

该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。

本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。

但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。

关键词：土壤水分特征曲线 Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。

它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。

土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。

土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低而不是自身的含水量。

如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度[2]。

土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。

直接法中有众多的实验室和田间方法，如张力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平衡水汽压法等，而前3种应用最为普遍。

①张力计法：是土壤通过陶土杯从张力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出陶土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。

一种利用离心机法测量土壤水分特征曲线的系统及测量方法
离心机法测量土壤水分特征曲线的系统是一种利用离心力对土壤样品中的水分进行分离和测量的方法。

该系统包括以下几个组成部分：
1. 离心机：用于产生离心力的设备，可以采用常规离心机或专用的土壤离心机。

2. 土壤样品容器：用于装载土壤样品和水分离析后的液体。

容器应具有足够的密闭性，以防止液体的蒸发和外界空气的进入。

3. 预处理设备：包括土壤样品的收集和处理设备。

土壤样品应根据实际需要采取适当的处理方法，如破碎、筛选等。

4. 测量设备：用于测量离析后液体中的水分含量的设备，可以采用重量法、压力法、电导率法等方法。

离心机法测量土壤水分特征曲线的方法如下：
1. 准备土壤样品：选择代表性的土壤样品，并进行必要的处理，如破碎、筛选等。

2. 加入水分：将一定量的水分加入土壤样品中，使其达到一定的初始含水量。

3. 离心分离：将带有水分的土壤样品置于离心机中，通过离心力使土壤样品中的水分离析。

4. 测量水分含量：将离析后的液体取出，并使用相应的测量设备测量其水分含量。

5. 重复实验：根据需要，可以重复以上步骤，改变初始含水量的大小，以获得不同含水量下的土壤水分特征曲线数据。

6. 统计和分析：将测量得到的数据进行统计和分析，可以得到土壤水分特征曲线的参数和特性。

离心机法测量土壤水分特征曲线的优点是可以模拟土壤中的水分运动过程，具有较高的准确性和重复性。

然而，该方法需要较为复杂的设备和操作，且实验时间较长，需要充分考虑实际应用的可行性。

土壤水分特征曲线测定实验实验原理张力计插入土样后，张力计中的纯自由水经过陶土壁与土壤水建立了水力联系。

在非饱和土壤中，仪器中的自由水的势值总是高于土壤水的势值，因此，仪器中的自由水就会透过陶土管进入土壤，但因陶土材料孔隙细小，孔隙中形成的水膜不能使空气通过，而只能让水或溶质液通过（但如果压力过高水膜破裂，空气就会透过，这时的压力称为透气值），因而在仪器内形成一定的真空度，由仪器上的负压表读出。

最后当仪器内外的势值趋于平衡时，仪器中水的总水势Φwd与土壤中土水势Φws应该相等，即：Φwd＝Φws土水势的完整表述为：Φ=Φm+Φp+Φs+Φg+ΦT因为陶土管为多孔透水材料，并非半透膜，故溶质也能通过，最后达到内外溶液浓度相等，内外溶质势Φs相等。

仪器内外温度相等，温度势ΦT相等。

坐标0点选在陶土头中心，则陶土头中心的内外重力势Φg相等。

这样仪器中和土壤中的总势平衡可表述为：Φmd＋Φpd＝Φms＋Φps式中，Φps为土壤水的压力势，Φms为土壤水的基质势，Φpd为仪器内自由水的压力势，Φmd为仪器内自由水的基质势。

在非饱和土壤中，土壤水所受的压力为大气压（基准状态），故Φps应为零，又仪器中自由水无基质势存在，故Φmd亦为零，所以：Φms＝Φpd＝ΔP D+z式中，ΔP D为负压表显示的负压值（小于0），z为埋藏在土中的陶土管中心与土面以上负压表之间的静水压力即水柱高，（向上为正，大于0）。

即可得到土壤水的基质势。

按定义土壤水吸力为基质势的负值，因而即可测得吸力值。

S=－Φms＝－ΔP D－z如果负压表读数记为P（大于0，即P＝－ΔP D），则S=P－z另外，在计算土样中水分的变化时，还应考虑集气管中水分的变化量。

实验内容与设计1. 土样：粘土、砂壤土2. 容重：1.3g/cm3 、1.4g/cm33. 方式：脱湿：配置饱和土样，在室内自然蒸发，测定整个过程中土壤含水率与吸力关系曲线。

单点：用16个土样，分别配置指定含水率，测定该含水率下的吸力值，连成特征曲线。

土壤水分特征曲线测定
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠土壤水分特征曲线测定这档子事儿。

你说这土壤水分特征曲线像不像土壤的“脾气秉性图”啊！它能告诉咱土壤在不同水分含量下的状态呢。

要测定这个呀，那可得有点耐心和细心哦。

就好比你要了解一个人的喜好，得慢慢观察、琢磨不是？
咱先得准备好各种工具，这就像战士上战场得拿好自己的武器一样。

然后找一块有代表性的土壤样本，这可不能随便挑哦，得找那种能代表大多数情况的。

不然就像找朋友只看外表，不看内在，那可不行呀！
接着就是实际操作啦。

把土壤样本放进专门的仪器里，就像把宝贝放进保险箱一样。

然后慢慢给它加水或者让它失水，就看着水分和土壤之间的奇妙反应。

这过程多有趣呀，就像看着一场精彩的表演。

在测定的时候，可别马虎大意哦。

要时刻关注着数据的变化，就跟盯着自己喜欢的电视剧情节一样紧张。

要是一个不小心错过了关键数据，那不就像错过了电视剧的精彩高潮一样可惜嘛。

你想想，通过这个测定，咱能知道土壤啥时候能保住水，啥时候又容易失水。

这多重要啊！就好像知道自己的钱包啥时候有钱啥时候没钱一样，心里有底呀。

而且呀，这个测定还能帮咱更好地管理土壤呢。

比如种庄稼的时候，
咱就知道该怎么浇水啦，既不浪费水，又能让庄稼喝饱。

这不是一举两得嘛！
总之呢，土壤水分特征曲线测定可不是一件小事儿，它关系到咱脚下这片土地的健康和生机。

咱可得认真对待，就像对待自己的宝贝一样。

只有这样，咱才能更好地和土壤打交道，让它为咱的生活和农业生产发挥更大的作用呀！所以呀，大家可别小瞧了这个看似普通却非常重要的测定哦！。

土壤pf曲线离心机土壤pf曲线离心机，也称土壤水分离心机或土壤比重离心机，是一种用于土壤水分含量测量的仪器。

它基于离心力原理，可以将土壤颗粒与水分分离开来，从而确定土壤中含水量的百分比。

土壤pf曲线离心机在土壤科学研究、农业生产和环境保护中有着广泛的应用。

它可以用来评估土壤的含水性、密实度和通气性，同时还可以为土壤肥力调查、土地利用规划和农业灌溉管理提供有价值的数据。

接下来，本文将分别介绍土壤pf曲线及其应用、离心力原理及其关键步骤、以及如何正确使用土壤pf曲线离心机进行实验。

一、土壤pf曲线及其应用土壤pf曲线指的是土壤含水量与土壤势力的关系图。

势力是指由于土壤颗粒之间的吸附和毛管效应产生的土壤水的吸力。

势力大小可以通过土壤水的含水量和渗透压来表示。

土壤pf曲线的主要作用是评估土壤的水分选择性和通气性。

根据土壤pf曲线的形状，可以分类来评估土壤含水量的吸收和释放速率，以及不同土层的水分运移情况。

同时，这些信息也可以用于确定适合植物生长的土壤含水量范围，并计算土壤的持水能力。

此外，土壤pf曲线还可以用于评估土壤耐盐性、水分管理、土地改良等方面。

二、离心力原理及其关键步骤离心力原理是土壤pf曲线离心机的核心。

离心力是通过高速旋转离心机来产生的，它会将重量不同的颗粒分离开来，从而使水分与颗粒分离。

因此，离心力大小是决定离心机效果的关键因素。

离心机操作分为加土壤、加水、旋转等几个步骤。

具体步骤如下：(1)准备土壤样品。

取干燥且代表性的土壤样品，通过筛网筛选出0.1-2mm大小的颗粒。

(2)加水。

在干燥的样品中加入适量的水，使其达到需求的含水率。

(3)搅拌。

使用搅拌器将土壤与水混合均匀。

(4)加入离心管。

将混合土壤和水挤入离心管中，使用针管清除异物并使离心管封口。

(5)装入离心机中。

将装好样品的离心管置于离心机槽中。

(6)旋转。

用高速旋转离心机，使颗粒与水分离开来。

(7)测定干重和湿重。

拿出离心管并弃水，将土壤在烘箱中干燥后测量干重；再将土壤样品与水混合，质量称为湿重。

土壤水分特征曲线的4种经验公式拟合研究土壤水分是土壤中最重要的物理指标之一，对于土壤的生态环境和农业生产都具有重要的影响。

而土壤水分特征曲线则是描述土壤水分变化规律的重要工具之一。

本文将从土壤水分特征曲线的定义、意义和研究方法等方面进行探讨，重点介绍了四种经验公式在土壤水分特征曲线拟合中的应用。

一、土壤水分特征曲线的定义土壤水分特征曲线是描述土壤中各种水分状态下水分势与含水量之间关系的曲线。

通俗来说，就是通过测量不同含水量下土壤的水势，然后将其绘制成一条曲线，以反映土壤水分状态的变化规律。

土壤水分特征曲线通常由三条曲线组成，即吸力曲线、含水量曲线和水势曲线。

二、土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线的研究对于农业、生态环境和水资源管理等方面都具有重要的意义。

首先，土壤水分特征曲线可以用来评价土壤的水分状况，为农业生产提供依据。

其次，土壤水分特征曲线还可以用来研究土壤水分的储存和运移规律，为生态环境保护提供科学依据。

最后，土壤水分特征曲线还可以用来研究土壤水资源的开发和利用，为水资源管理提供参考。

三、土壤水分特征曲线的研究方法土壤水分特征曲线的研究方法主要包括实验法和模型拟合法两种。

其中，实验法是通过野外或室内实验直接测量土壤水分在不同含水量下的水势，然后绘制出土壤水分特征曲线。

而模型拟合法则是通过对已有数据进行统计分析和模型拟合，来推导出土壤水分特征曲线的参数。

四、四种经验公式在土壤水分特征曲线拟合中的应用四种经验公式分别是Van Genuchten模型、Brooks-Corey模型、Campbell模型和Kosugi模型。

这些经验公式都是通过对实验数据进行统计分析和模型拟合得到的，可以用来拟合土壤水分特征曲线，并推导出相应的参数。

其中，Van Genuchten模型是最常用的一种模型，其公式为：θ=θr+(θs-θr)/(1+(α|ψ|)^n)^m其中，θ表示土壤含水量，θs表示土壤孔隙度，θr表示土壤残余含水量，α表示吸力参数，ψ表示土壤水势，n和m为拟合参数。

土壤水分特征曲线的测定及经验模型对比【摘要】土壤水的基质势或土壤水吸力是土壤含水率的函数，它们之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线。

该曲线反映了土壤水的能量与数量关系，是反映土壤水分运动基本特征的曲线[1]。

它是表示土壤基本水力特征的重要指标，对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用。

【关键词】土壤水分特征曲线压力膜仪经验模型参数拟合1研究意义土壤水分运动是陆地水循环的重要组成部分，是地表水与地下水相互作用的纽带。

是降雨―产流计算、农田灌溉与排水设计、地下水补给计算、土壤植物水分定量关系预测的基础[2]。

土壤水分运动3个参数中以预测非饱和导水率最为困难，土壤水分特征曲线则最容易得到，准确性也最好，方法较多，且通过水分特征曲线模型可以推求其他2个参数，因此，水分特征曲线的获取对预测土壤水分运动参数至关重要。

2水分特征曲线测试方法（1）直接方法。

分实验室法和田间方法两种方式。

实验室内测定主要有张力计法、砂性漏斗法、压力膜法、离心机法和热电偶温度计测定等。

田间原位测定大都用张力计法。

（2）经验公式法。

经验公式法中比较常用的有：Brooks-Corey（1964）模型，van-Genuechten（1980）模型、Gardner-Russo（1988）模型等。

（3）间接推求法。

可以分为3类：土壤转换函数方法、物理―经验方法、分形几何方法。

土壤转换函数就是利用已有的土壤基本性质（如粒径分布、容重、有机质含量等）通过某种算法构建起来的预测吸力与水分含量之间关系的函数[3]。

3水分特征曲线的影响因素（1）土壤质地和结构：相同的含水量下，质地越细，水吸力就愈大，曲线愈陡；反之质地越粗，吸力就越小，曲线愈平缓。

（2）温度：在同一吸力条件下，温度升高，土壤持水量减少，温度低时，其持水能力增强；或者，在同一含水量条件下，温度高时，吸力较低，而温度降低时，则吸力升高。

（3）滞后现象：土壤水分特征曲线的滞后作用对任何质地的土壤均存在，吸水和脱水过程，负压与含水率曲线是不同的。

土壤水特征曲线的测定[压力膜（板）法]土壤水特征曲线是土壤水管理和研究最基本的资料，是非饱情况下，土壤水分含量与土壤基质势之间的关系曲线。

完整的土壤水特征曲线应由脱湿曲线和吸湿曲线组成，即土壤由饱逐步脱水，测定不同含水量情况下的基质势，由此获得脱湿曲线；另外，土壤可以由气干逐步加湿，测定不同含水量情况下的基质势，由此获得吸湿曲线。

这两条曲线是不重合的，我们把这种现象称为土壤水特征曲线的滞后作用。

通常情况下，由于吸湿曲线较难测定，且在生产与研究中常用脱湿曲线，所以只讨论脱湿曲线的测定。

土壤水特征曲线反映了非饱和状态下土壤水的数量和能量之间的关系，如果不考虑滞后作用，通过土壤水特征曲线可建立土壤含水量和土壤基质势之间的换算关系。

这样做，有时会带来一定的误差，但在大多数情况下，一场降雨或灌溉后，总是有很长时间的干旱过程，在这种情况下，由脱湿曲线建立的两参数之间的换算关系有一定可靠性。

如果将土壤孔隙概化为一束粗细不同的毛细管。

在土壤饱和时，所有的孔隙都充满水，而在非饱和情况下，只有一部分孔隙充满水。

通过土壤水特征曲线可建立土壤基质势与保持水分的最大土壤孔隙的孔径的函数关系，由此可推算土壤孔径的分布。

必须指出，由于我们将土壤孔隙概化为一束粗细不同的毛细管，与实际土壤孔隙不完全相同，因此称为实效孔径分布。

土壤水特征曲线的斜率反映了土壤的供水能力，即基质势减少一定量时土壤能施放多少水量，这在研究土壤与作物关系时有很大作用。

测定原理如图所示，将土样置于多孔压力板上，多孔压力板根据其孔径大小分为不同规格，压力板孔径大的承受较小的气压，孔径小的能承受较大的气压。

将压力板和土样加水共同饱和，将压力板置于压力容器内，加压，这时有水从土样中排出，并保持气压不变，等不再有水从土样中排出，打开容器，测定土样水分含量。

如所加气压值为P(Mpa)，土壤基质势为ψm，则ψm =－P由此获得土壤基质势为ψm和其对应的土壤含水量θV，调整气压，继续实验，由此获得若干对（ψm，θV），将这些测定值点绘到直角坐标系中，根据这些散点可求得土壤水特征曲线。

简述土壤水分特征曲线的意义。

土壤水分特征曲线描述了土壤中的水分含量与土壤水势（水分的吸附力）之间的关系。

它的意义主要体现在以下几个方面：
1. 土壤水分管理：土壤水分特征曲线可以帮助农业、园林、生态学等领域的管理者了解土壤的水分状况，从而指导合理的灌溉和水分管理策略。

根据土壤水分特征曲线，可以确定土壤的临界含水量、最适含水量等关键指标，进而制定合理的灌溉计划，增加作物产量和水资源利用效益。

2. 土壤力学性质研究：土壤水分特征曲线对于土壤力学性质的研究也有重要意义。

例如，土壤水分特征曲线可以反映土壤的孔隙度、毛管吸力等参数，这些参数对于土壤的水分运动、土壤侵蚀等研究具有重要意义。

3. 生态环境评价：土壤水分特征曲线可以评价土壤的保水能力和通透性，从而为生态环境评价提供基础数据。

通过分析土壤水分特征曲线，可以评估土壤的水分保持能力、水分补给能力等指标，为生态系统的恢复和保护提供科学依据。

4. 水资源管理：水资源的合理利用和保护是当前全球面临的重要挑战之一。

土壤水分特征曲线可以提供土壤水分储存和水分释放的信息，有助于水资源管理者制定有效的水资源保护和管理政策，促进水资源的可持续利用。

总之，土壤水分特征曲线的研究在农田灌溉、土壤科学、生态
环境等领域具有重要的理论和实践价值，它能够提供土壤水分状态的详细信息，指导土壤水分管理和水资源保护。

土壤水分特征曲线的意义及其应用
土壤水分特征曲线，又称为含水量变化曲线，是用来描述土壤水分含量变化的曲线，是衡量土壤水分特性的重要指标。

它可以描述土壤含水量随土壤水分压力变化的规律，从而更好地了解土壤水分特性，为水土保持、农田改良等提供理论依据。

土壤水分特征曲线的应用可以大致分为三个方面：（1）有助于理解土壤水动力学。

它可以用来描述土壤水分在不同水分压力下的变化规律，从而更好地了解土壤水动力学，有助于更好地研究土壤水分运动规律。

（2）可以提供农作物灌溉设计的理论依据。

土壤水分特征曲线可以为农作物灌溉设计提供参考，指导农作物在灌溉过程中恰当控制土壤水分压力，从而提高农作物的产量。

（3）可以指导水土保持工程的设计。

土壤水分特征曲线可以帮助科学家们深入了解土壤水分特性，从而更好地设计水土保持工程，有助于改善土壤环境，促进农业可持续发展。

土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。

该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。

本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。

但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。

关键词：土壤水分特征曲线 Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究1.1土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。

它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。

1.2土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。

土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低而不是自身的含水量。

如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度[2]。

1.3土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。

直接法中有众多的实验室和田间方法，如张力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平衡水汽压法等，而前3种应用最为普遍。

①张力计法：是土壤通过陶土杯从张力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出陶土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。

张力计法可用于脱水和吸水2个过程，可测定扰动土和原状土的特征曲线，是用于田间监测土壤水分动态变化重要的手段，在实际工作中得到广泛应用。