6.土壤科学原理与实践(土壤水)资料

（二）土壤含水量的有效性
图5-1
用生物学观点来划分，分为无效水、有效水；
土壤萎蔫系数：土壤有效水的下限，根系永久 萎蔫时的含水量；相当于跟的吸水力1.5MP或 根水势-1.5MP;
田间持水量：有效水的上限； 表5-1
有效水最大含量=田间持水量-萎蔫系数 速效水=田间持水量-毛管水断裂量
迟效水或难效水=毛管水断裂量-萎蔫系数
毛管水断裂量：
* 蒸发速率明显降低，较粗毛管中的水出 现断裂，细的毛管中仍ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ充满水； * 壤质土壤中大约相当于田间持水量75%；
毛管上升水： 借助地下水的毛管水；其高度为毛管 水上升高度；上升高度与孔隙的粗细有 关，壤土上升较快高度最高，砂土快而 低，粘土上升速度慢高度也有限； 毛管水封闭层： 靠近地下水处；土壤孔隙几乎全部充满 水；
* 土壤水总是由水土势高处流向水土势低处； （水土势越负表示土壤对水的吸力越大。）
* 同一土壤，越湿润，土壤水能量水平越高， 土壤水势也越高（水越自由）。 使用水土势优点：
*各种土壤水分能态有了统一尺度； *可在SPAC中统一使用；
*并可提供一些精确的土壤水分状况测定手段。P105
* 着眼于土壤水的形态和数量，很实用。
数 量 法 1 三种土壤水分类型 吸附水 毛管水 重力水 3 二种水分有效性 速效水 迟效水 2 三种特征含水量 田间持水量 毛管水断裂量 土壤萎蔫系数
4 土壤水分含量表示方法 质量含水量 容积含水量 5 土壤含水量的测定 相对含水量 烘干法 土壤水贮量（水深和绝对体积） （经典烘干法/快速烘干法） 中子法 时域反射仪法
（一）土壤水的类型划分（数量法） 吸附水或束缚水：受土壤吸附力作用保持， 可分吸湿水和膜状水； 毛管水或毛管悬着水：受毛管力的作用而保 持；粗砂质土壤中毛 管水只存在砂粒之间 称触点水，很少； 重力水：受重力支配；
田间持水量： * 毛管悬着水达到最多时的土壤含水量；
* 是确定灌溉定额的依据；
* 受质地、有机质、结构、松紧状态等的 影响； * 包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水；
（二）中子法
原理：发射快速中子（镭、镅、铍）——快中 子与水中的氢形成慢中子——慢中子探 测器接受——校对土壤含水量。
特点：* 精确； * 但表层土困难； * 有机质多影响测定，误差大，因其中 的氢也也产生慢中子。
土壤学原理和方法：土壤水
（三）TDR法——Time-Domain-Reflectometry (时域反射仪) 原理： （1）电磁脉冲在导电介质中传播时，其速度与介质的 ξa有关；根据电磁脉冲在波导棒中的反射返回时间 和脉冲幅度的衰退可计算ξa ； （ 2 ）电磁脉冲在土壤中传播时，其介电常数ξa与土 壤容积含水量有很好的相关性，与土壤类型、密度 几乎无关；Θv=f(ξa),一元三次方程。 特点： 相当于一个短波雷达系统；可直接、快速、方便、 可靠地监测水、盐动态；可原位测定；
* 立方米;
* 一米土深每公顷含水容量: V方/公顷= 10 * Dm
三、土壤含水量的测定
（一）烘干法
1 经典烘干法 : 105℃～ 110℃;18 ～ 24 小时 ; 三 次重复; 时间长; 不能原位监测。
2 快速烘干法 : 红外线、微波炉、酒精燃烧法 ；需要特殊仪器或消耗大量药品；误差；不 能原位。
第一节 土壤水的类型划分及土壤含水量的测定
一、土壤水的类型划分及有效性
能态法
数量法
能态法： * 主要从土壤水受各种力作用后自由能的变 化，去研究土壤水的能态和运动、变化规 律； * 能精确定量土壤水的能态; * 研究不同介质中水分转化如SPAC中常 用。
数量法：
* 按照土壤水受不同力的作用而研究水分 的形态、数量、变化和有效性；
毛管水强烈上升高度： 从封闭层向上到达某一高度；影响作物生 长和地下水盐分运动； 临界深度： 指含盐地下水能够上升到达根系活动层并开 始危害作物时的埋藏深度，即这时地下水面 至地表的垂直距离；
盐碱土改良的临界深度 =毛管水强烈上升高度或毛管水 上升高度 + 安全系数 30 ～ 50cm，一般为 1.5～ 2.5m ，砂土最小，壤土最大，粘土居中。
土壤学原理和方法：土壤水
第二节
土壤水的能态
转换
水土势及其分势 土壤水吸力 能态，正值，方便 土水势的测定 土壤水能态定量表示方法
水分特征曲线
含水量测定
含水量——土壤水吸力 （数量法） （能态法）
第二节
土壤水的能态
由于土壤水的流动比较慢,所以一般不考虑动 能. 一、水土势及其分势 水土势: 为了可逆地等温地在标准大气压下 从在指定高度的纯水水体中移动无穷小量的水 （假设它的势能值为0）到土壤水分中去,每单 位数量纯水所需要的作功的数量，用ψ（普赛 ）表示(是个负值)。
（三）相对含水量 =土壤含水量/田间持水量 （四）土壤水贮量
一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量 1 水深 * 指一定厚度一定面积土壤中所含水量相当于相同 面积水层的厚度, * 毫米; * 可与降水和蒸发量直接比较; * Dm=θv X h * 可分层计算后累加。
2 绝对水体积
* 指一定厚度一定面积土壤中所含水量的 容积;
一般地，无效水：土壤水吸力 ＞ 根吸力 有效水；相反 水土水的有效性决定于：土壤含水量、气象因 素、根系密度、深度和伸展等。
土壤学原理和方法：土壤水
土壤学原理和方法：土壤水
二、土壤水分含量（土壤含水量、土壤含水率 、土壤湿度）的表示方法 （一）质量含水量 * 土壤中水分的质量与干土质量的比值； * 因同一地区重力加速度一样，所以也称重 量含水量；小数或%表示； * θm= (湿土质量-干土质量)/干土质量 X 100 (105℃,不是风干土) （二）容积含水量 θv= θm X ρ
土壤科学--原理和实践
（土壤水）
侯彦林
中国科学院研究生院
2010年秋季学期
第一节
土壤水的类型划分 及土壤含水量的测定 土壤水的能态 土壤水的运动 土壤中的溶质运移(自学)
第二节 第三节 第四节
土壤水： * 是土壤中最为活跃的组成； * 对土壤的形成、养分转化、植物 生长、自然水循环都起到极其重 要的作用； * 土壤水是稀薄的溶液； * 经常处于不饱和状态；