土壤学(第五章)土壤水
第五章 -土壤分类与分布
如根据平原地区不同矿化度地下水 引起盐分组成上的差异，盐土可 划分出氯化物、硫酸盐盐土等土 属。
5.4 土壤形成过程中的残留特征或埋 藏特征。
如残余沼泽土，埋藏盐土等
5.5 耕种的影响
由耕作、种植、施肥等影响所产 生的变化尚未形成新的土类和亚 类的特性均可在土属中反应。
5.6质地的变化
学习 1954 学习发生分类阶段，以地理 发生 - 发生为基础，以成土条件为 分类 1958 依据，以土类为基本单元，
采用土类、亚类、土属、土 种和变种五级分类。
第一 1958 开展全国土壤普查，1978年
次土 - 召开土壤分类会议，采用土
壤普 1978 纲、土类、亚类、土属、土
查
种、变种六级分类。
1土纲
土纲是土壤重大属性差异的归纳和 概括，反应了土壤不同发育阶段 中，土壤物质移动累积所引起的 重大属性差异，是土类间在发生 上和性质上的共性的综合。
淋溶土纲指石灰充分淋溶，呈酸性， 有明显粘粒移动淀积的土壤。
钙层土纲的各土类都具有明显的钙 化过程，即在剖面一定位置具有 钙化层。
如铁铝土纲是在湿热条件下，在脱 硅富铝化过程中产生的粘土矿物 以 1׃1 型 高 岭 石 和 三 、 二 氧 化 物 为主的一类土壤。
成土因素不同，其利用改良方向不 同，虽有相似的剖面形态和理化 性质，但不一定是同一类土壤。 如海滨盐土和内陆干旱盐土。
2.2.2 成土过程的特性特征
土壤特定的成土过程的特性特征， 可以在土壤剖面中反映出来，故 在各级分类系统中所依据的剖面 形态应有不同。
2.2.3土壤属性的差别
不同成土因素作用产生的属性，其 分类地位不同。母质成土过程造 成的是区分亚类的属性，而人为 产生的则作为划分土种的属性。
（土壤学讲义）第5章土壤水
第五章土壤水第一节土壤水的类型及土壤水分含量的测定第二节土壤水的能态第三节土壤水的运动第一节土壤水的类型及土壤水分含量的测定一、土壤水分类型（一）吸湿水(紧束缚水)1、定义：由于固体土粒表面的分子引力和静电引力对空气中水汽分子的吸附力而被紧密保持的水分。
2、性质：其厚度只有2-3个水分子层，无溶解力、不导电、不能自由移动，也不能为植物利用。
3、大小：决定于土壤质地、腐殖质等影响决定于大气的湿度和温度当空气相对湿度达95%—100%时,土壤吸湿水量可达最大值，这时称为最大吸湿量。
（二）膜状水(松束缚水)1．定义：指当吸湿状态土粒与液态水接触时，还可再吸附一层很薄的水膜，称其为膜状水。
2．性质：其厚度可达到几十个水分子，部分可以被植物吸收利用，移动极为缓慢。
3．大小：决定于土壤的比面以及土壤溶液浓度。
膜状水达最大时的土壤含水量叫最大分子持水量。
（三）毛管水1、定义：由土壤毛管孔隙的毛管引力所保持的水分，称为毛管水。
2、类型：(1)毛管上升水定义：指地下水随毛管上升而被保持在土壤中的水分，称为毛管上升水。
最大水量称为毛管持水量。
毛管上升水与地下水位有水压联系：地下水位适当作物吸收地下水位过深作物不能吸收地下水位过浅作物受湿害（2）毛管悬着水定义：指在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后，由于毛管力保存在土壤上层中的水分称为毛管悬着水。
当毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量叫田间持水量。
性质：毛管水是土壤中可以移动的、对植物最有效的水分，而且毛管水中还溶液解有可供植物利用的易溶性养分。
大小：与土壤质地、腐殖质含量及结构状况有关。
（四）重力水定义：指土壤含水量超过田间持水量时，多余水分受重力支配向下渗透，这部分水分叫重力水。
土体全部孔隙都充满水，这时土壤含水量叫饱和持水量（全持水量）。
二、土壤含水量的表示方法（一）质量百分数即土壤中水分的质量与干土质量的比值勤。
（二）容积百分数即单位土壤总容积中水分所占的容操作分数，又称容积湿度、土壤水的容积分数。
土壤水、空气和热量
第五章土壤水、空气和热量主要教学目标：学会分析土壤肥力要素水、气、热之间的关系。
由于土壤水分的重要作用，因此首先要求学生掌握土壤水的形态学观点和能量学观点。
在基本知识掌握的基础上,并能系统地处理土壤水、气、热三者的相互关系和调节措施。
主要内容：第一节土壤水的类型第二节土壤水分含量的表示方法第三节土壤水分能量的分析第四节土壤水分的管理与调节第五节土壤空气和热量第六节土壤水、气、热的相互关系第一节土壤水的类型土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分.土壤中液态水数量最多,对植物的生长关系最为密切。
液态水类型的划分是根据水分受力的不同来划分的，这是水分研究的形态学观点。
这一观点在农业、水利、气象等学科和生产中广泛应用。
一、吸湿水土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。
从室外取土，放在室内风干若干时间后，表面上看似乎干燥了，但把土壤放在烘箱中烘烤，土壤重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加，这表明土壤吸收了空气中的水汽分子。
土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力作用所引起的，一般来说，土壤中吸湿水的多少,取决于土壤颗粒表面积大小和空气相对湿度。
由于这种作用的力非常大，最大可达一万个大气压，所以植物不能利用此水,称之为紧束缚水。
二、膜状水土粒吸足了吸湿水后，还有剩余的吸引力，可吸引一部分液态水成水膜状附着在土粒表面，这种水分称为膜状水。
重力不能使膜状水移动，但其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动,植物可以利用此水。
但由于这种水的移动非常缓慢（0.2-0.4mm/d),不能及时供给植物生长需要，植物可利用的数量很少.当植物发生永久萎蔫时，往往还有相当多的膜状水。
三、毛管水当把一个很细的管子(毛细管)插入水中后，水分可以上升的较高于水平面,并保持在毛细管中。
毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。
毛管水可以有毛管力小的方向移向毛管力大的方向，毛管力的大小可用Laplace公式计算：P = 2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力,r为毛管半径。
土壤地理学教学大纲第一部分：土壤地理理论教学大纲
土壤地理学教学大纲第一部分：土壤地理理论教学大纲一、教学目的和要求土壤地理学是自然地理学与土壤学之间的边缘科学，它是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象，研究土壤的发生、发育、分异和分布规律的科学。
《土壤地理学》作为地理与资源环境系地理科学专业的专业必修课，重点阐述土壤剖析、土壤发生、土壤分类、土壤类型、土壤分布以及土壤资源的合理利用与保护等内容。
通过系统学习，使学生掌握土壤地理学的基本知识、基本原理和技能，为后续课程的学习及日后从事相关工作打下基础。
二、课程内容与学时分配课程内容与学时分配表内 容 学 时第一章 绪论 4第二章 土壤矿物质 5第三章 土壤有机质 4第四章 土壤生物 2第五章 土壤水分 4第六章 土壤空气和热量 4第七章 土壤物理性质 4第八章 土壤胶体与土壤吸收性能 4第九章 土壤溶液 2第十章 土壤形成和发育 4第十一章 土壤分类 2第十二章 土壤主要类型 2第十三章 土壤空间分异规律与土壤分区 4合计 45第一章 绪论土壤与人类，土壤与地理环境，土壤概念（重点），土壤性质（重点），土壤剖面划分（重点），土壤地理学研究对象、内容和方法（难点），21世纪土壤科学发展展望作业：1.人类应该以什么样的态度来看待和利用土壤？2.怎样理解土壤在地理环境中的地位和作用，以及土壤和人的关系？3.试从地理环境要素相互联系、相互作用的角度证明地理圈中包含着土壤圈。
4.请亲自观察校园绿地或者附近农田林地，选择一个具体的单个土体，运用所学的知识阐述土壤是一个开放系统，并说明该土壤开放系统中的主导物质能量迁移转化过程。
第二章 土壤矿物质土壤矿物质的来源和组成，土壤原生矿物，土壤矿物质形成与转化（难点、重点），土壤次生矿物（重点），土壤矿物质地理分布作业：1.土壤的基本组成是什么？如何看待它们之间的关系？2.试分析地壳和土壤中元素组成的异同点。
3. 试说明土壤次生粘土矿物的构造特征和共同特性。
4. 如何确定土体硅铁铝率与迁移系数，阐述其土壤地理意义。
土壤学——5 第五章土壤水
d q K ( m ) dx
土壤水分运动
非饱和流导水率(unsaturated hydrolic conductivity)
土壤水吸力和导水率之间的关系
土壤水分运动
饱K(m)为非饱和导水率，
– d/dx为总水势梯度.(water potential gradient)
土壤水能态
一般只能测定8万帕 以下的土壤水吸力。
土壤水能态
土壤水分特征曲线***：
– 指土壤水分含量与土壤水吸力的关系曲线。 – 目前尚无法从理论上推导出土壤含水率与土壤水吸
力或基质势之间小关系，只能用实验方法获得水分 特征曲线。
S = a b
S = a (/s) b S=A (s- ) n/ m
土壤水能态
土水势及其分势
水 流 向 何 方 ？
土壤A砂土10%
土壤B粘土15%
标注土水势的优点
土壤水能态
土水势及其分势
– 基质势（m） ***
负值，当土壤饱和时最大＝0. 土壤含水量越高，基质势也越高。
– 压力势（p）***
正值。只有当土壤水分饱和时才有压力势在不饱和土壤中 压力势为0.饱和土层越深，压力势越高。
土壤表面形成干土层。在此阶段，蒸发面不是在地
表，而是在土壤内部，蒸发强度的大小主要由干土
层内水汽扩散的能力控制，并取决于干土层厚度， 一般来说，其变化速率十分缓慢而且稳定。
– 3.增加有机肥的投入是提高土壤肥力的重要途径。(
– 4.秸秆还田时，配施适量的N肥可促进有机物质的转化过程(
– 5.腐殖质常与矿物质结合成有机无机复合体(
）
) )
– 6.容重和孔隙度只表明土壤的松紧状况，而不表明孔隙分布( – 7.砂土松散容重小，粘土紧实容重大(
土壤学土壤水62页PPT
END
土壤学土壤水
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
土壤学分章试题库
第一章绪论一、填空1.德国化学家Liebig创立了（）学说和归还学说，为植物营养和施肥奠定理论基础2.土壤形成的五大自然因素是（）、（）、（）、（）和时间。
3.发育完全的自然土壤剖面至少有（）、（）和母质层三个层次。
4.土壤圈处于（）、（）、（）、（）的中心部位，是它们相互间进行物质，能量交换和转换的枢纽。
5.土壤的四大肥力因素是指（）、（）、（）、和（）。
6.土壤肥力按成因可分为（）、（）；按有效性可分为（）、（）。
7.写出5位中外著名的土壤学专家（）、（）、（）、（）、（）。
二、判断题1.（）没有生物，土壤就不能形成。
2.（）目前，从火星上取回的岩石碎屑物化验样品，被确认有土壤遗迹。
3.（）土壤三相物质组成，以固相的矿物质最重要。
4.（）土壤在地球表面是连续分布的。
5.（）土壤的四大肥力因素中，以养分含量多少最重要。
6.（）一般说来，砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性土壤。
7.（）在已开垦的土壤上自然肥力和人工肥力紧密结合在一起，分不出哪是自然肥力，哪是人工能力。
三、名词解释1. 土壤2. 土壤肥力3. 土壤剖面四、简答题1. 土壤在农业生产和自然环境中有那些重要作用？2. 土壤是由哪些物质组成的？土壤和土壤肥力的概念是什么？3. 简述“矿质营养学说”和“归还学说”。
4. 土壤具有哪些特征？5. 请列出至少5位中外著名的土壤学专家，并简要说明其主要贡献。
五、论述题1. 论述土壤在农业生产和自然环境中的作用。
第二章土壤矿物质一、填空1.写出两种次生矿物名称：（）、（）。
2.写出三种原生矿物名称：（）、（）、（）。
3.高岭石属于（）型矿物。
4.矿物按成因可分为（）、（）二大类。
5.岩石按形成原因分为（）、（）和（）三种类型。
6.按照二氧化硅的含量，岩浆岩可以分为（）、（）、（）、（）。
7.岩浆岩按成因和产状可分为（）、（）两类。
8.岩石矿物的风化作用按作用的因素和性质可分为（）、（）、（）三类。
土壤学总复习题
土壤学总复习题绪论：1、土壤剖面：有成土作用形成的层次称为土层（土壤发生层），而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面。
三个基本层：A层：地表最上端，腐殖质在这一层聚积。
B层：粘粒在这里淀积，称淀积层或过渡层。
C层：不同程度风化物构成，称母质层。
2、肥力：土壤供应植物生长所必需的能力。
有效肥力：在农业实践中，由于土壤性质、环境条件和技术水平的限制，只有土壤中的一部分肥力在当季生产中能表现出来，产生经济效益这一部分费力叫有效肥力，而没有直接反映出来的叫做“潜在肥力”。
3、土壤的概念：能产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次。
4、环境土壤学：第一章【土壤矿物质】：1、原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
次生矿物：在风化和成土过程中新形成的矿物。
2、土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，土壤次生矿物以结晶层状硅酸盐粘土矿物为主。
粘土矿物是在风化和成土过程中所形成的次生矿物。
3、粘土矿物：一个粘土颗粒是由许多层粘土矿物晶胞（片）堆叠形成，而粘土矿物晶胞又是由晶胞的最小构造单元组成。
不同种类的粘土矿物，它们的最小构造单元都是一样的。
但是，基本构造单元之间的连接方式和晶胞结合形式不同，因而形成不同粘土矿物各自的特点。
粘土矿物的基本构造单位是硅氧四面体和铝氧八面体。
硅氧四面体的结构如图11-1所示，每个四面体的中心是一个硅原子，它与四个氧原子以相等的距离相连，四个氧原子分别在四面体的四个顶角上。
从单独的四面体看，4个氧还有4个剩余的负电荷，因此各个氧还能和另一个邻近的硅离子相结合。
依此，四面体在平面上相互连接，形成四面体层。
铝氧八面体的结构如图11-2所示，每个八面体的中心是一个铝原子，它与三个氧原子和三个氢氧原子以等距离相连。
三个氧原子和三个氢氧原子分别在八面体的六个顶角上。
由于还有剩余电荷，氧原子还能和另一个临近的铝离子相结合。
依此，八面体在平面上相互联结，形成八面体层。
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主要内容
1.土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定 2.土壤水的能态 3.土壤水的运动 4.土壤中的溶质运移
教学目标 与要求
1.掌握土壤水的各种概念、各种水分常数； 2.弄清土水势的定义及其各分势； 3.重点掌握土壤水分运动规律; 4.弄清饱和流和非饱和流的区别。
第一节 土壤水的类型划分
初始含水量 水v%=10%×1.2=12%
19
田间持水量 水v%=30%×1.2=36% 因水mm= 水v% ×土层厚度 土层厚度=水mm/水v%=10/(0.36-0.12) =41.7（mm） 4. 水贮量(方/亩) 1亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为： 方/亩 =2/3水mm 方/亩=水mm×1/1000×10000/15=2/3水mm 作用：与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容
土壤14 学
毛管上升水与地下水有联系，受地下水压的影响， 因此毛管持水量通常大于田间持水量。毛管持水量是 计算土壤毛管孔隙度的依据。
（毛管孔度＝毛管持水量 ×容重） （通气孔度＝总孔度－非活性孔度－毛管孔度）
5. 饱和持水量(saturated water content) 土壤孔隙全部充满水时的含水量称为饱和持水量。
（非活性孔度＝凋萎系数×容重）
13
3. 田间持水量(field capacity) 毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反映土壤
保水能力大小的一个指标。 计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标，既节约用
水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高 地下水位。
4. 毛管持水量(capillary capacity) 毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
土粒
毛管 上升 水示 意图
地下水位
(2) 毛管悬着水(capillary suspending water)
与地下水无联系，由毛管力保持在土壤毛管孔隙中 的水分，好象悬在土壤中一样。
土粒
毛管 悬着 水示 意图
4. 重力水 (gravitational water)
受重力作用可以从土壤中排出的水分，主
要存在于土壤通气孔隙中。
（二）土壤水分常数(soil moisture constant)
土壤中某种水分类型的最大含量，随土壤性质而定， 是一个比较固定的数值，故称水分常数。
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1. 吸湿系数 (hygroscopic coefficient) 吸湿水的最大含量，也称最大吸湿量。
吸湿水的含量受空气相对湿度影响，测定吸湿系数是 在空气相对湿度98%(或99%)条件下，让土壤充分吸湿(通 常为一周时间)，达到稳定后在105℃～110℃条件下烘干 测定得到吸湿系数。
砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 粘土
田间持水量(%) 12 18
22
24
26 30
凋萎系数(%)
3
5
6
9
11 15
有效水最大含量(%) 9 13
16
15
15
116 5
(hygroscopic coefficient)
(wilting coefficient)
(field capacity)
(saturated water content)
土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。
土壤
紫色土 黄 壤 潮 土 砂 土
质地
粘 土 重 壤 中 壤 砂壤
吸湿系数（%） 7.53
4.11 2.52 0.8
2. 凋萎系数 (wilting coefficient) 植物永久凋萎时的土壤最大含水量。
土壤凋萎系数的大小，通常用吸湿系数的1.5～2.0倍 来衡量。质地愈粘重，凋萎系数愈大。
水v%=水w%×土壤容重
18
3. 水层厚度（水mm） 即在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。 水 mm=水v% × 土层厚度 优点:与气象资料和作物耗水量所用的水分表示方法
一致，便于互相比较和互相换算。 例： 容重为1.2g/cm3的土壤，初始含水量为10%，
田间持水量为30%，降雨10mm，若全部入渗，可使多 深土层达田间持水量？ 解：先将土壤含水量水w%换算为水v%
及土壤水分含量的测定
一、土壤水的类型划分及有效性
（一）土壤水的类型划分 1. 吸湿水(hydroscopic water) （紧束缚水） 土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分。 吸附力很强，可达31至10000atm，因而水的密度增大，
可达1.5g/cm3，无溶解能力，不移动，通常在105～110℃ 条件下烘干除去。对植物无效。
只含有吸湿水的土壤称为风干土；
除去吸湿水的绝对干土称为烘干土。 风干土重
烘干土重= ——————— 1+吸湿水%
风干土重=烘干土重× （1+吸湿水%） 土壤吸湿水含量受土壤质地的影响，粘质土吸附力强， 保持的吸湿水多，砂质土则吸湿水含量低 。 吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高， 吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。
4
2. 膜状水 (membraneous water)
土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜。
膜 状 水 示 意 图
保持的力较吸湿水低，6.25～31atm，密度较 吸湿水小，无溶解性；移动缓慢，由水膜厚的地 方往水膜薄的地方移动，速度仅0.2～0.4mm/hr。 膜状水对植物有效性低，仅部分有效。 3. 毛管水 (capillary water)
存在于毛管孔隙(capillary pore)中为弯月面力 所保持的水分。
6
毛管作用力范围：
水
沿
0.1—11mm
毛
毛管作用较强
管
0.05—0.005mm
上
毛管作用最强
升
<0.001mm
毛管作用消失
(1) 毛管上升水(capillary supporting water) 与地下水有联系，随毛管上升保持在土壤中的水分。
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（三）土壤水的有效性(availability) 土壤水的有效性(availability)是指土壤水能否被植物
吸收利用及其难易程度。
不能被植物吸收利用的水称为无效水,能被植物吸收 利用的水称为有效水。
最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。
表5-1 土壤质地与有效水最大含量的关系
土壤质地
土壤含水量(soil water content)
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二、土壤水含量的表示方法 1. 重量百分数(weight percent)(水w %)
Mw 水w %= ———×100
Ms 计算土壤含水量时，是以干土重为计算基础，这样 才能反映土壤的水分状况。
2. 容积百分数(bulk volume percent)(水v%)