第六章-土壤水森林土壤-課件

第一節(jié)土壤水分的類型及有效性一、土壤水的重要性：

所有的水只有進入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要來源。

土壤水是土壤的最重要組成部分之一。土壤水是土壤形成發(fā)育的催化劑；

土壤水并非純水、而是稀薄的溶液。土壤水實際上是指在105℃溫度下從土壤中驅(qū)逐出來的水。第一節(jié)土壤水分的類型及有效性一、土壤水的重要性：11、吸濕水(hydroscopicwater)干土從空氣中吸著水汽所保持的水，稱為吸濕水。又稱為緊束縛水，屬于無效水分。

2、膜狀水（薄膜水）(membraneouswater)指由土壤顆粒表面吸附所保持的水層，膜狀水的最大值叫最大分子持水量。薄膜水對植物生長發(fā)育來說屬于弱有效水分，又稱為松束縛水分。二、土壤水分的類型和性質(zhì)水汽土壤膜狀水1、吸濕水(hydroscopicwater)干土從空氣2膜狀水示意圖土粒膜狀水膜土粒膜狀水33、毛管水(capillarywater)毛管水是靠土壤中毛管孔隙所產(chǎn)生的毛管引力所保持的水分，稱為毛管水。毛管水是土壤中最寶貴的水分。

毛管水又可以分為兩種類型。第六章-土壤水森林土壤-ppt課件4●毛管懸著水(capillarysupportingwater)土體中與地下水位無聯(lián)系的毛管水稱毛管懸著水?！衩苤С炙苌仙?capillarysuspendingwater)土體中與地下水位有聯(lián)系的毛管水稱毛管支持水。地下水位高地下水位低●毛管懸著水(capillarysupporting5水沿著毛管上升毛管作用力范圍：

0.1-1mm有明顯的毛管作用0.05-0.1mm

毛管作用較強0.05-0.005mm毛管作用最強〈0.001mm

毛管作用消失毛管作用水沿毛管作用力范圍：毛管作用6土粒地下水位毛管懸著水示意圖土粒地下水位毛管7土粒毛管上升水示意圖地下水位土粒毛管地下水位8土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖Ⅰ.自地下水面向上供水的毛管水的網(wǎng)Ⅱ.充水的粗毛管供水⒈土粒⒉細毛管⒊排除毛管水的大孔隙⒋束縛水占的孔隙⒌充水的大孔隙土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖Ⅰ.自地下水面向上供水的毛9***毛管水上升高度從地下水面到毛管上升誰所能達到的相對高度，叫毛管水上升高度。

h水柱高度（cm)，d孔隙直徑（mm）***毛管水上升高度h水柱高度（cm)，d孔隙直徑（mm）10

不同土壤質(zhì)地毛管水上升高度不同土壤質(zhì)地毛管水上升高度114、重力水(gravitationalwater)

又稱多余水，是指土壤中充滯于充氣孔隙中的水分。存在于土壤中的時間短，很快會因為重力作用而滲入或流出。河流4、重力水(gravitationalwater)河流12三、土壤水分含量的表示方法（一）質(zhì)量含水量（

m）（二）容積含水量（

v）

V=

m·

（三）相對含水量（%）

三、土壤水分含量的表示方法（一）質(zhì)量含水量（m）（二）容積13（三）土壤貯水量

2、水方（m3）V方/畝＝2/3Dw1、水深（DW）

DW=

V·h或mm（三）土壤貯水量2、水方（m3）V方/畝＝2/3Dw14（一）土壤水分常數(shù)(soilmoistureconstant)在一定條件下的土壤特征性含水量稱土壤水分常數(shù)。●吸濕系數(shù)(hygroscopiccoefficient)

最大吸濕水量●凋萎系數(shù)(wiltingcoefficient)

萎蔫含水量又稱穩(wěn)定凋萎含水量。植物因缺水凋萎并不能復(fù)原時的土壤含水量，又稱萎蔫含水量。四、土壤水分常數(shù)及土壤水分有效性

（一）土壤水分常數(shù)(soilmoistureconsta15●田間持水量(fieldcapacity)

***：

毛管懸著水達到最大值時的土壤含水量稱為田間持水量，通常作為灌溉水量定額的最高指標。

在數(shù)量上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水?！耧柡秃?saturatedwatercontent)

飽和含水量是指土壤中孔隙都充滿水時的含水量。以干土質(zhì)量或容積的百分量表示。●田間持水量(fieldcapacity)***：●飽16（二）土壤水的有效性(availability)土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其難易程度。不能被植物吸收利用的水稱為無效水,能被植物吸收利用的水稱為有效水。最大有效水含量是凋萎系數(shù)至田間持水量的水分。（二）土壤水的有效性(availability)17土壤水分有效性的三種假設(shè)★土壤水分在上限（田間持水量）和下限（凋萎系數(shù)）之間同等有效。★在上述范圍內(nèi)隨土壤水分減少而降低。★傳統(tǒng)的土壤水分有效范圍土壤水分有效性的三種假設(shè)★土壤水分在上限（田間持水量）和下限18●土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地的影響主要是由土壤的表面積和孔隙系統(tǒng)的性質(zhì)引起的?！裢寥澜Y(jié)構(gòu)

團聚體土壤孔隙度大，含水量高，持水孔隙發(fā)達，故有效水分含量高。如團聚體發(fā)育好的東北黑土?！裼袡C質(zhì)含量

有機質(zhì)本身的持水量很大，更能促進良好土壤結(jié)構(gòu)的形成，所以多施有機質(zhì)，可以擴大有效水范圍。(三)影響土壤水分有效性的因素●土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地的影響主要是由土壤的表面積和19

土壤質(zhì)地對有效水范圍的影響

土壤質(zhì)地對有效水范圍的影響20有機質(zhì)對有效水范圍的影響

返回有機質(zhì)對有效水范圍的影響返回21第二節(jié)土壤水的能態(tài)土壤A砂土10%土壤B粘土15%水流向何方？第二節(jié)土壤水的能態(tài)土壤土壤水流向何方？22

土水勢是在標準大氣壓下，極小單位水量從一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到和它溫度相同，處于參比狀態(tài)水池時所做的功。一、土水勢概念土作功水土水勢是在標準大氣壓下，極小單位水量從一個平衡23●滲透勢ψs

滲透勢又稱溶質(zhì)勢，負值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢越低。

溶質(zhì)勢只有對半透膜的水分運動起作用。二、土水勢的組成

●基質(zhì)勢ψm

負值，當土壤飽和時最大＝0.土壤含水量越高，基質(zhì)勢也越高?！駶B透勢ψs滲透勢又稱溶質(zhì)勢，負值。土壤24●壓力勢ψp

正值。只有當土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和土壤中壓力勢為0.飽和土層越深，壓力勢越高。

p=

wghV

●重力勢ψg

重力勢（

g）是指由重力作用而引起的土水勢變化。任何時候重力勢都存在。高于參比面時為正，反之為負，參比面處重力勢為0.●壓力勢ψp正值。只有當土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和25總水勢：

t=

m+

p+

s+

g

請注意：在不同的情況下，土壤總水勢的各分勢組成是不同的。切記。總水勢：t=m+p+s+g請注意：在不同的情況下26土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，簡稱吸力，但并不是指土壤對水的吸力。T＝

-

m

如何用水吸力和水勢判斷水分運動的方向？請回答。絕對正值三、土壤水吸力***

一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與

m相等，但符號相反。土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，簡稱吸27四、土壤水勢的定量測定土水勢的標準單位：帕（Pa）

1Pa=0.0102厘米水柱

1atm=1033厘米水柱=1.0133bar1bar=0.9896atm=1020厘米水柱

1bar=100000Pa四、土壤水勢的定量測定土水勢的標準單位：帕（Pa）28一般只能測定8萬帕以下的土壤水吸力。一般只能測定8萬帕以下的土壤水吸力。29五、土壤水分特征曲線***：指土壤水分含量與土壤水吸力的關(guān)系曲線。目前尚無法從理論上推導(dǎo)出土壤含水率與土壤水吸力或基質(zhì)勢之間小關(guān)系，只能用實驗方法獲得水分特征曲線。

S=a

bS=a(/s)b

S=A(s-)n/m五、土壤水分特征曲線***：指土壤水分含量與土壤水吸力的關(guān)系30010203040506070土壤水吸力黏土壤土砂土土壤含水量%影響因素質(zhì)地結(jié)構(gòu)溫度滯后現(xiàn)象010203040506070土31機理：滯后現(xiàn)象沙土比粘土明顯機理：滯后現(xiàn)象32水分特征曲線的用途：第四，應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進行定量分析時，水分特征曲線是必不可少的重要參數(shù)。首先，可利用它進行土壤水吸力S和含水率

之間的換算(圖3.7)。其次，土壤水分特征曲線可以間接地反映出土壤孔隙大小的分布。第三，水分特征曲線可用來分析不同質(zhì)地土壤的持水性和土壤水分的有效性。水分特征曲線的用途：第四，應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進33第三節(jié)土壤水分運動※土壤水流動※水分蒸發(fā)※水分入滲※水分再分配第三節(jié)土壤水分運動※土壤水流動34一、飽和流(SaturatedSoilWaterFlow)飽和流的推動力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度，基本上服從飽和狀態(tài)下多孔介質(zhì)的達西定律(Darcy’slaw)***單位時間內(nèi)通過單位面積土壤的水量，土壤水通量與土水勢梯度成正比。

一、飽和流(SaturatedSoilWater35第六章-土壤水森林土壤-ppt課件36

土壤所有的孔隙都充滿了水時，水分向土壤下層或橫向運動的速度。飽和流導(dǎo)水率(Saturatedhydraulicconductivity)飽和導(dǎo)水率的特點①飽和率是常數(shù)②是土壤導(dǎo)水率的MAX③主要取決于土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。沙質(zhì)土>壤質(zhì)土>粘質(zhì)土影響飽和導(dǎo)水率的因素

質(zhì)地水通量與孔隙半徑4次方呈正比。結(jié)構(gòu)土壤結(jié)皮對土壤飽和導(dǎo)水率有顯著的影響。有機質(zhì)含量。粘土礦物種類。土壤所有的孔隙都充滿了水時，水分向土壤下層或橫向運動37二、土壤非飽和流***（unsaturtedsoilwaterflaw)

土壤非飽和流的推動力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度。它也可用達西定律來描述，對一維垂向非飽和流，其表達式為：二、土壤非飽和流***土壤非飽和流的推動力主要是基質(zhì)38非飽和流導(dǎo)水率(unsaturatedhydrolicconductivity)

土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系

非飽和流導(dǎo)水率土壤水吸力和導(dǎo)水率之間的關(guān)系39飽和條件下的總水勢梯度可用差分形式，而非包和條件下則用微分形式；飽和條件下的土壤導(dǎo)水率Ks對特定土壤為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo)水率是土壤含水量或基質(zhì)勢（

m）的函數(shù)。

非飽和條件下土壤水流的數(shù)學(xué)表達式與飽和條件下的類似，二者的區(qū)別在于：飽和條件下的總水勢梯度可用差分形式，而非包和條件40三、土壤水氣運動土壤氣態(tài)水的運動表現(xiàn)為水汽擴散和水汽凝結(jié)兩種現(xiàn)象水汽擴散運動的推動力是水汽壓梯度，主要由土水勢梯度或水吸力梯度和溫度梯度引起。三、土壤水氣運動土壤氣態(tài)水的運動表現(xiàn)為水汽擴散運動的推動力是411、“夜潮”現(xiàn)象多出現(xiàn)于地下水埋深度較淺的“夜潮地”。1、“夜潮”現(xiàn)象422、“凍后聚墑”現(xiàn)象***冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而凍層以下土層的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向凍層集聚、凍結(jié)、使凍層不斷加厚，其含水量有所增加，這就是“凍后聚墑”現(xiàn)象。

“凍后聚墑”的多少，主要決定于該土壤的含水量和凍結(jié)的強度。含水量高凍結(jié)強度大，“凍后聚墑”就比較明顯。一般對土壤上層增水作用為2－4％左右。2、“凍后聚墑”現(xiàn)象***“凍后聚墑”的多少，主要決定于該土43第四節(jié)土壤水分平衡一、土壤水分的來源土壤水分大氣降水灌溉水

地下水上升和大氣中水汽的凝結(jié)也是土壤水分的來源。第四節(jié)土壤水分平衡一、土壤水分的來源土壤水分大氣降44二、土壤水分的消耗

●滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流二、土壤水分的消耗●滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流45二、土壤水分的消耗

●滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流地下水河流二、土壤水分的消耗●滲漏、側(cè)向徑流和下滲徑流地下水河流46●土壤蒸發(fā)土壤水汽進入大氣的過程。●植物蒸騰●土壤蒸發(fā)土壤水汽進入大氣的過程。47三、土壤—植物—大氣連續(xù)體(SPAC)

(Soil-plant-atmospherecontinuum)由水勢引起水由土壤進入植物體，再向大氣擴散的體系。沙漠植物在—200～—800萬帕?xí)r仍能生存。三、土壤—植物—大氣連續(xù)體(SPAC)由水勢48第六章-土壤水森林土壤-ppt課件49四、土壤水分在土壤肥力中的作用

土壤水分是土壤肥力的重要因素之一，它一方面直接供給植物吸收利用；另一方面又影響土壤的其它性狀和肥力因素。四、土