土壤水分的類型與性質(zhì)

第一節(jié)土壤水分

土壤中的水分主要來(lái)自于降水、灌溉和地下水的補(bǔ)充?！坝惺諢o(wú)收在于水”，任何作物在其生長(zhǎng)發(fā)育期間，都要求土壤持續(xù)不斷地供給一定數(shù)量的水分，以滿足生命活動(dòng)的需要。通過生產(chǎn)措施調(diào)節(jié)土壤水分的含量，以滿足植物生長(zhǎng)發(fā)育之需，對(duì)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的建設(shè)十分重要。土壤水分的類弄和性質(zhì)土壤水分常數(shù)及其有效性土壤含水量及其表示方法土壤水分的動(dòng)動(dòng)土壤水分的保畜和調(diào)節(jié)1一、土壤水分的類型與性質(zhì)1.吸濕水

干燥的土粒表面以其分子引力所吸附空氣中的氣態(tài)水。受土粒吸引力大，約1×109～3.1×106Pa。數(shù)量少，無(wú)溶解能力，常溫下不易移動(dòng)，屬于無(wú)效水范疇。2土壤水分的類型與性質(zhì)2.膜狀水

位于吸濕水外，由土粒剩余分子引力所吸附的液態(tài)水膜。受土粒吸引力較大，約為31×105～6.25×105Pa。溶解養(yǎng)分的能力差，移動(dòng)速度緩慢，部分有效。膜狀水的運(yùn)動(dòng)規(guī)則：從水膜厚的一端向水膜薄的一端移動(dòng)。速度慢，往往供不應(yīng)求。33.毛管水

存在于土壤毛管孔隙中，由毛管力所保持的水分。受土粒吸引力小，約為6.25×105～0.08×105Pa。具有自由水的性質(zhì)，有溶解力，可快速移動(dòng)，是土壤中最寶貴的水分土壤水分的類型與性質(zhì)44.重力水

存在于大孔隙中，受重力作用向下滲漏的水分。重力水在水田為有效水，旱地土壤出現(xiàn)重力水時(shí)，易發(fā)生漬害，因此屬于多余水。

土壤水分的類型與性質(zhì)5二、土壤水分常數(shù)及其有效性吸濕系數(shù)

又叫最大吸濕量。當(dāng)空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)，土壤吸濕水達(dá)到最大量，此時(shí)的土壤含水率稱之。萎蔫系數(shù)

當(dāng)植物因干旱缺水而發(fā)生永久萎蔫時(shí)的土壤含水率?？捎靡苑从惩寥烙行南孪?。最大分子持水量:土壤中膜狀水的最大含量。田間持水量

土壤毛管懸著水的最大含量。旱地土壤有效水的上限。毛管斷裂含水量

土壤水分經(jīng)植物吸收、土面蒸發(fā)等減少至連續(xù)狀態(tài)的毛管水中斷，此時(shí)的土壤含水量稱之，相當(dāng)于田間持水量的70%。飽和含水量也叫最大持水量或全蓄水量，指土壤中全部孔隙均充滿水分時(shí)的土壤含水率。6土壤水分常數(shù)與有效性7土壤水分的有效性及其劃分土壤中水分能否被作物吸收利用的程度稱為水分的有效性。能被作物吸收利用的水分稱為有效水。不能被作物吸收利用的水分叫無(wú)效水。土壤水分的有效性主要依據(jù)水分被土粒與植物根系吸持力的相對(duì)大小來(lái)劃分。由于一般植物根系吸水力平均為15×105Pa，如果土壤對(duì)水分的吸持力大于植物的吸力時(shí)，為無(wú)效水，反之為有效水。因此：萎蔫系數(shù)以下的水分屬于無(wú)效水；萎蔫系數(shù)至田間持水量之間的水分為有效水；超過田間持水量的水分為多余水。8

土壤中有效水含量的計(jì)算土壤有效水最大含量（%）

=田間持水量（%）－

凋萎系數(shù)（%）土壤有效水實(shí)際含量（%）

=土壤含水量（%）－

凋萎系數(shù)（%）9三、土壤中的水分含量的表示方法

土壤質(zhì)量含水率（%）

=水分質(zhì)量/烘干土重×100土壤體積含水率（%）

=質(zhì)量含水量%×容重相對(duì)含水率（%）

=質(zhì)量含水量/田間持水量×100質(zhì)量含水量體積含水量相對(duì)含水量10水層厚度（mm）

=土壤質(zhì)量含水率%×容重×土層厚度（mm）

=容積含水量×土壤蓄水量（m3/畝）=水層厚度(mm）×1/1000×667=2/3水層厚度(mm)水層厚度、土壤蓄水量11四、土壤水分的運(yùn)動(dòng)方式和特點(diǎn)（一）汽態(tài)水的運(yùn)動(dòng)

水分以氣體擴(kuò)散的方式移動(dòng)，遇冷凝聚成液態(tài)水。移動(dòng)的方向是從水汽壓高(濕)處向水汽壓低(干)處，從高溫(熱)處向低溫(冷)處移動(dòng)。在土壤中一般是從土層深處向地表移動(dòng)。移動(dòng)的速度同水汽壓梯度成正比。汽態(tài)水動(dòng)動(dòng)的主要方式——土面蒸發(fā)

汽態(tài)水運(yùn)動(dòng)毛管水運(yùn)動(dòng)重力水(飽和水)運(yùn)動(dòng)12土面蒸發(fā)是指土壤水分以水汽狀態(tài)由地表向近地面大氣擴(kuò)散損失的現(xiàn)象。土面蒸發(fā)是北方旱地土壤中水分損失的主要途徑。一般可分為三個(gè)階段汽態(tài)水運(yùn)動(dòng)之土面蒸發(fā)土面蒸發(fā)13大氣蒸發(fā)力控制階段

開始于降水或灌溉之后，由于土壤中水分充足，水分的損失量主要取決于大氣的蒸發(fā)能力，即與空氣濕度、溫度及風(fēng)速等有關(guān)。特點(diǎn)是單位時(shí)間蒸發(fā)損失掉水分的數(shù)量不變。失水快，失水量多，持續(xù)時(shí)間短，應(yīng)及時(shí)用中耕或覆蓋的方法進(jìn)行保墑。水氣汽態(tài)水運(yùn)動(dòng)之大氣蒸發(fā)力控制階段14土壤導(dǎo)水力控制階段

通過第一階段的蒸發(fā)，土壤毛管孔隙中已經(jīng)沒有多少水分，但仍有膜狀水可緩慢移動(dòng)。這時(shí)水分的蒸發(fā)量主要取決于土壤導(dǎo)水能力的大小，多導(dǎo)多蒸，少導(dǎo)少蒸，質(zhì)地較輕的土壤導(dǎo)水力差，損失水分少，能在較長(zhǎng)的時(shí)間保持一定的水分供作物吸收利用。汽態(tài)水運(yùn)動(dòng)之土壤導(dǎo)水力控制階段15擴(kuò)散控制階段

當(dāng)水分進(jìn)一步減少到地面出現(xiàn)干土層后，土體內(nèi)部的水分不能向上傳導(dǎo)，只能在下部汽化，穿過孔隙進(jìn)入大氣。水分損失量主要取決于土壤孔隙的大小和多少，通過鎮(zhèn)壓，既能減少土壤孔隙量，又可使土體緊實(shí)，毛管接通，起到保墑和提墑的作用。土壤水分的運(yùn)動(dòng)方式和特點(diǎn)16毛管水的移動(dòng)法則移動(dòng)的方向雖從毛管粗、水分多處，向毛管細(xì)，水分少處，從質(zhì)地粗向質(zhì)地細(xì)的土層中移動(dòng)。移動(dòng)的速度取決于毛管力梯度，兩點(diǎn)間毛管力梯度大，移動(dòng)速度越快。移動(dòng)的距離（上升高度）與毛管半徑成反比。砂質(zhì)土毛管水移動(dòng)速度快，但距離短，粘質(zhì)土的小孔隙多，吸水膨脹，增大了磨擦阻力，移動(dòng)的速度慢，距離也短。（二）毛管水動(dòng)動(dòng)毛管水動(dòng)動(dòng)17

毛管水上升高度毛管力的大小與水的表面張力成正比，與水的彎月面曲率半徑成反比：

P=2a/R當(dāng)毛管水高度為H時(shí),水柱的重力為Hdg,與毛管力相等，即：

2a/R=Hdg又COS⊕=r/RR=r/COS⊕所以:18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(qiáng)0.05-0.005mm毛管作用最強(qiáng)〈0.001mm

毛管作用消失19土壤水分達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，多余的水分就會(huì)在重力支配下沿大孔隙向下滲漏。透水性強(qiáng)弱主要取決于供水強(qiáng)度和土壤入滲能力的相對(duì)大小。當(dāng)供水強(qiáng)度大于土壤入滲能力時(shí)，地面產(chǎn)生徑流；當(dāng)供水強(qiáng)度小于或等于土壤的入滲能力時(shí)，可全部入滲。土壤的入滲能力與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、和松緊孔隙狀況等有關(guān)。土壤的透水性過強(qiáng)易漏