张力计法测定土壤水分特征曲线

毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究张强;孙向阳;黄利江;王涵;张广才【期刊名称】《林业科学研究》【年(卷),期】2004(017)0z1【摘要】采用张力计法测定了毛乌素沙地低吸力段土壤水分特征曲线,并用θ=aψ-b模型进行了拟合,分析了各层次土壤的持水和供水能力.结果显示:0～20 cm的土壤持水能力最差,但供水能力最强,40～60 cm的土壤持水能力最强,供水能力一般;当土壤吸力达到0.06～0.08 MPa,即土壤容积含水率在1%～3%时,比水容量就已达到了10-1级,标志着土壤水分处于难效水阶段,植物利用比较困难;在室内采用环刀法测定了沙地土壤水分的入渗率,结果显示:有植被覆盖的试验区的初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量都比无植被覆盖的对照区大,说明该地区植被对土壤水分的消耗影响显著.【总页数】6页(P9-14)【作者】张强;孙向阳;黄利江;王涵;张广才【作者单位】北京林业大学水土保持学院,教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室,北京,100083;北京林业大学水土保持学院,教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室,北京,100083;宁夏林业研究所,宁夏,银川,750004;宁夏林业研究所,宁夏,银川,750004;宁夏林业研究所,宁夏,银川,750004【正文语种】中文【中图分类】S152.7【相关文献】1.毛乌素沙地降雨入渗和蒸发特征 [J], 原鹏飞;丁国栋;王炜炜;王翔宇;石慧书2.毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究 [J], 张强;孙向阳;黄利江;王涵;张广才3.毛乌素沙地风沙滩区降水入渗响应研究 [J], 王锴;杨泽元;黄金廷;郝俊卿4.毛乌素沙地南缘降水入渗滞后补给与模型参数敏感性分析 [J], 王锴;杨泽元;袁悦;陈志军5.毛乌素沙地生物结皮对水分入渗和再分配的影响 [J], 熊好琴;段金跃;王妍;张新时因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线，即土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，是描述土壤水状态的重要工具。

在农业科学、环境科学、土壤物理学以及水利工程等多个领域，它都发挥着至关重要的作用。

本文将深入探讨土壤水分特征曲线的内涵、测定方法、影响因素以及实际应用。

一、土壤水分特征曲线的基本概念土壤水分特征曲线反映了土壤水的能量状态和数量之间的关系。

通常，土壤水的基质势随土壤含水量的增加而降低，二者呈负相关。

当土壤含水量很高时，土壤颗粒表面的水膜较厚，土壤水吸力较低，基质势较高；而随着土壤水分的蒸发和植物吸收，土壤含水量逐渐降低，土壤颗粒表面对水分的吸附力增强，土壤水吸力增大，基质势降低。

二、土壤水分特征曲线的测定方法实验室内测定土壤水分特征曲线的方法主要有压力膜法、离心机法、砂性漏斗法、张力计法等。

其中，压力膜法和离心机法是最常用的两种方法。

1. 压力膜法：通过在封闭的压力室内对土壤样品施加一系列递增的压力，迫使土壤水分在不同的基质势下排出，从而得到土壤水分特征曲线。

2. 离心机法：将土壤样品置于特制的离心管中，通过离心作用产生的离心力使土壤水分排出。

通过改变离心机的转速，可以得到不同基质势下的土壤含水量。

三、影响土壤水分特征曲线的因素土壤水分特征曲线受多种因素影响，主要包括土壤类型、土壤结构、土壤有机质含量、土壤盐分等。

1. 土壤类型：不同土壤类型的土壤颗粒组成、孔径分布等物理性质不同，导致土壤水分特征曲线存在显著差异。

例如，砂土的土壤颗粒较粗，孔径较大，对水分的吸附力较弱，其土壤水分特征曲线较陡；而黏土的土壤颗粒较细，孔径较小，对水分的吸附力较强，其土壤水分特征曲线较平缓。

2. 土壤结构：土壤结构是指土壤颗粒的排列方式和孔隙状况。

良好的土壤结构有利于水分在土壤中的运动和储存。

土壤团聚体的形成和稳定性对土壤水分特征曲线有重要影响。

团聚体含量高的土壤通常具有较好的持水能力和水分传导性能。

3. 土壤有机质含量：有机质是土壤中的重要组成部分，对土壤水分特征曲线具有显著影响。

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。

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。

⼟壤含⽔量、⼟⽔势和⼟壤⽔特征曲线的测定⼟壤含⽔量、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。

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。

第一章 土壤基质及基质特征土壤基质：指土壤的固体部分，它是一个分散和多孔的体系。

土壤基质的分散性：是指土壤的固体物质由不同比例的、粒径粗细不一、形状和组成各异的颗粒所组成的。

粒径分布：土壤基质中各级粗细土粒的数量和比例，也成为土壤的机械分布。

土壤的孔隙状况：土壤基质的孔隙度，各级不同孔径孔隙的数量比，孔隙的形状、弯曲和连接程度。

土壤的基质特征有：1.土粒和团粒的粒径分布；2.土壤比表面积和土壤孔隙的孔径分布；3.有机胶体的数量和黏粒矿物的种类。

当量粒径：与土粒沉降速度相同的球体土粒的直径。

通常分为砾、砂粒、粉粒、粘粒四个大的粒级。

粒级分析通常分为三步：土粒的分散、粗土粒的筛分、细土粒的沉降分离；分散剂的选择：酸性土壤加氢氧化钠，中性土壤加草酸钠，碱性土壤加六偏磷酸钠。

常用测量方法有：比重计法和吸管法。

土壤质地：土壤中各粒级占土壤重量的百分比组合。

土壤比表面积：单位质量土粒的总表面积，或单位容积土粒的总表面积，或单位容积土壤的总表面积。

土壤的孔径分布：各级粗细不同孔径孔隙所占总容积的百分数。

土粒密度应成为土壤固相密度或土粒平均密度：s s sm V ρ=，常取2.65g/cm 3. 干容重，又称土壤密度：()s s b t s w a m m V V V V ρ==++ 总容重，指单位容积土壤湿土壤的质量：()()t s w t t s w a m m m V V V V ρ+==++ 孔隙度：表示单位容积干土壤（即土壤基质）中孔隙所占百分数：1ss t s b s b s t s bm m V V f m V ρρρρρ--===- 质量含水量，指水与干土粒的质量比或重量比：w m sm m θ= 容积含水量，指单位容积土壤中水所占的容积，w V tV V θ=。

与质量含水量的关系：V b m θρθ= 饱和度，指土壤中水的容积与孔隙容积之比，即()w w f w a V V s V V V ==+，且sf θ=。

土壤水分特征曲线（研究）综述卢常磊（学号：1001064113）（系别：农学系专业：种子科学与工程班级：一班）前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）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比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。

几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。

这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。

基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。

关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型1.土壤水分特征曲线1.1概念土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil watercharacteristic curve。

在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。

一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力 S（以大气压表示）为纵坐标。

如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。

1.2意义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，可根据土壤水分土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。

1.3应用土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。

根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。

也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。

②表示比水容重。

土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。

③可以间接反映土壤孔隙的分布。

力计法测定土壤水分特征曲线一、实验LI 的及耍求L I:壤水分特征曲线：表示在半衡条件下,上壤水的能量和数量 Z 间的关系.它是山实测I:壊水堆模势 £相应的 得 到的土壤水在脱水（「燥）和吸水（湿润）过程中的水分特征曲线■因为 土壤水的滞后現象.得到的两条曲线并不完全相同,分别是脱水曲线 和吸水曲线。

实践屮必须;i 总 血区别应用。

木实验II 的在于确定高基模势（低吸力范围（0〜・0・08MPa ））的 脱水曲线和吸水曲线・2・要求：通过木次实验•耍求学生学会利用张力计法测定土壤水分特征 曲线,初步『解I:壤含水量和匕壤基质势Z 间的内在关系。

壤屮.要E«紧缺g 触°从那力彳观点來分 il 与土填肩件 个累统.这木索统中张力“山的水通过 称膜）9I 填孔隙屮的水相联通「在平術过程门有少址郎 上爪或从上瑰盜进內头内 ■ ”达到忡:时，上壤水的花学势（“刊）勺张力计内水的（几）相家即：如=如 _ 0在不伽温度彫响时•得=从+ %+必+必九厂疋♦叫式中：・住标准状态F 纯自由水的化学如几屮八 土壤水压力孙：0. • 土壤堆松如屮R > I ：壤水溶质孙：帜•怅力计中水的溶质势: 化•水的密度（在匕・峙范围内假定不发生变化）。

P ,张力计内水承受的压力. 实验原理在平衛过卅门行少朮忍歆二、实验原理p. =1个人气压在此悄形下：T是张力计表头I：的读数•称之为上壤水张力是上壤基模势相反的数，上壤水张力&1EVLI•壊水与张力il 内水中溶质通过水的交换达到平衡而内外溶质势相等即：=进而得到：…严打取P- = lg/cm3,则皿方卅变为：所以张力计4系统达到平衡艸测级的圧hmt模如张加11妙承或购压力在物泌上壤基模毎时加低F二入夬气压,必俄有空气通过陶头和压力讣水银或水往压力汁不断地扩散到张力讣中去, 这赴因为气体在不同压力F在溶液中的溶解度不同和分压不同图1・I堆水分特術曲线图2•上壤水分特征囱线测定装賈张力计系统平衡时.在有捷模势心在时土壤水压力外S五、注意事项．按图 2 安装水分特征曲线测定装置，加入300克水银。

土壤水分特征曲线的测定及经验模型对比作者：李金鸥来源：《中国科技纵横》2016年第01期【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。

FHZDZTR0014 土壤 水吸力的测定 张力计法F-HZ-DZ-TR-0014土壤—水吸力的测定—张力计法1 范围本方法适用于小于85KPa 的土壤水吸力的测定。

2 原理土壤水吸力是反映土壤水能量状态与植物吸水关系特征的一个指标。

根据土壤水吸力与土壤含水量的关系绘制成的水分特性曲线表征土壤持水性能，用以研究土壤水分的能态变化规律。

田间测定土壤水吸力的最简便方法是张力计法，张力计法一般有真空表式张力计和U 形汞柱形张力计两种，后者测量的精度较高，能检出微小的差异。

张力计的量程较窄，仅能测定小于85KPa 的土壤水吸力。

将充满水、密封后的张力计陶土头插入非饱和水的土壤中，张力计内的自由水通过多孔陶土头的壁与土壤水建立水力上的联系，在达到平衡后，仪器内产生的负压值由负压表指示出来，即为土壤水吸力。

3 仪器3.1 真空表型张力计，分辨率2KPa(图1)。

3.2 U 形汞柱型张力计，分辨率0.13KPa(图2)。

3.3土钻。

4 操作步骤图1 真空表型张力计图2 U 形汞柱型张力计4.1 真空表型张力计操作步骤4.1.1 仪器除气：使用前先在张力计内灌满经煮沸、密封冷却的无气水(用于张力计的水均为无气水，以下不再注明)，竖直插放在木架上10min~20min ，水通过陶土头向外渗出。

再向张力计中重新注满水，在集气管口塞上一个插有注射器针头的橡皮塞，用注射器抽气，真空表指针开始转动，待表内有空气逸出时，缓慢拔去塞子，继续加满水、抽气，如此重复3次~4次，真空表内的空气已大部分除去。

此时再将仪器注满水，加环形密封圈和盖子密封，在通风处让陶土头蒸发，埋藏的空气随负压的增大逐渐逸出。

轻轻敲打张力计管壁，使气泡集中到集气管中。

将陶土头浸在水中吸水，真空表指针即退回。

打开仪器盖，反复注水、密封、蒸发，直到真空表指针指示值≥85KPa 。

待吸水指针较快地退回，集气管内膨大的空气收缩成极小的气泡，则表明仪器内空气已基本除尽。

专利名称：用于绘制土壤水分特征曲线的测定装置及其使用方法
专利类型：发明专利
发明人：薛建福,杨文彪,祁泽伟,李莹,张慧芋,高志强,孙敏
申请号：CN201910244729.6
申请日：20190328
公开号：CN109900589A
公开日：
20190618
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种用于绘制土壤水分特征曲线的测定装置，包括张力计、环刀、可拆卸支架、电子天平；所述张力计由探管、负压表、陶土头构成，所述环刀包括环刀和它的实盖，所述可拆卸支架由固定架、支撑杆和底座构成，所述负压表固定在固定架上，所述陶土头插入环刀内的饱和土样中，所述支撑杆的下端固定在底座上，上端固定着固定架；所述底座及环刀置于电子天平上。

该测定装置的使用方法，包括如下步骤：（1）测定装置基础数据；（2）组装测定装置；（3）实验数据记录；（4）计算逐日体积含水率；（5）依据逐日的土壤体积含水率ω1，ω2，ω3…和张力计数值P1,P2,P3…，便可绘制土壤水分特征曲线。

申请人：山西农业大学
地址：030801 山西省晋中市太谷县铭贤南路兴农街1号
国籍：CN
代理机构：太原华弈知识产权代理事务所
代理人：李毅
更多信息请下载全文后查看。