土壤水分类型及有效性
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农田土壤水分状况PPT演示课件
lg t lg1
it i1t
16
入渗试验——例
t(min) i(mm/min)
1
7.4
2 5.81
3 5.04
4 4.56
5
4.2
10 3.3
15 2.87
20 2.59
30 2.25
50 1.88
100 1.48
200 1.16
lgt lgi 0.0 0.87 0.3 0.76 0.48 0.70 0.60 0.66 0.70 0.62 1.00 0.52 1.18 0.46 1.30 0.41 1.48 0.35 1.70 0.27 2.00 0.17 2.30 0.06
lgi
1
0.8
y = -0.351x +
0.8668
0.6
0.4
0.2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lgt
设：y kx b
k 0.351
lg i1 b 0.8668
17
考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
18
五、SPAC系统的概念
1. 定义：在水势梯度作用下，土壤水分被作物吸收、 传输，并转化成水汽从叶面扩散进入大气的连续 过程，这样一个过程形成了一个统一的,动态的 系统,即土壤-作物-大气连续体（Soil-PlantAtmosphere Continuum)。
i（f 单位：mm/h）
入渗总量：
1
I St 2 i f t
（单位：mm）
13
入渗条件下的土壤水分运动
i f ——稳定入渗率，相当于渗透系数
s ——吸水率，与土壤含水率有关, 系。
5、土壤水分入渗规律（图）：
it i1t
16
入渗试验——例
t(min) i(mm/min)
1
7.4
2 5.81
3 5.04
4 4.56
5
4.2
10 3.3
15 2.87
20 2.59
30 2.25
50 1.88
100 1.48
200 1.16
lgt lgi 0.0 0.87 0.3 0.76 0.48 0.70 0.60 0.66 0.70 0.62 1.00 0.52 1.18 0.46 1.30 0.41 1.48 0.35 1.70 0.27 2.00 0.17 2.30 0.06
lgi
1
0.8
y = -0.351x +
0.8668
0.6
0.4
0.2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lgt
设：y kx b
k 0.351
lg i1 b 0.8668
17
考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
18
五、SPAC系统的概念
1. 定义：在水势梯度作用下，土壤水分被作物吸收、 传输，并转化成水汽从叶面扩散进入大气的连续 过程，这样一个过程形成了一个统一的,动态的 系统,即土壤-作物-大气连续体（Soil-PlantAtmosphere Continuum)。
i（f 单位：mm/h）
入渗总量：
1
I St 2 i f t
（单位：mm）
13
入渗条件下的土壤水分运动
i f ——稳定入渗率，相当于渗透系数
s ——吸水率，与土壤含水率有关, 系。
5、土壤水分入渗规律（图）：
土壤水分的有效性
2.土壤容积含水量：土壤水分容积占土壤容积百分数。反映土壤三相容积的比率。
水容% = 土壤水分容积/土壤容积 = 水重% × 土壤容重
3.土壤水贮量：一定面积一定厚度土层内土壤水的总贮量。用水层厚度表示。便于比较和计算土壤含水量与降水量、作物吸水量、灌排水量的关系。
水层厚度（mm）=土层厚度（mm）×水容% =土层厚度（mm）×水重%×土壤容重
土壤水分的有效性
1.土壤水分的有效性：
指能否被植物吸收利用及其利用的难易程度。能被吸收利用的水分称有效水；不能被吸收利用的水分称无效水。
2.土壤水分常数与土壤水分有效性的关系：
土壤水分常数如土壤吸湿系数、萎蔫系数、毛管持水量、田间持水量、毛管断裂含水量、饱和持水量等是指在一定能量水平下保持的水量，对某一土壤来说，其数值是固定的或变化极小，称土壤水分常数。
反映了土壤水分的数量和能量水平，也反映了土壤水分的吸持和运动状态及被植物利用的难易程度。
对旱地而言：
土壤最大有效水的范围=田间持水量－凋萎系数
田间土壤有效水的范围=田间持水量－土壤自然含水量
速效水=田间持水量－毛管断裂含水量
难有效水=毛管断裂含水量－凋萎系数
凋萎系数以下为无效水。
田间持水量以上为多余水。
三、土壤水分的含量与表示方法
（一）土壤含水量的表示方法：（土壤水分数量）
1.土壤重量含水量：土壤。
国家法定计量单位：g/kg，但习惯用重量%表示。
水重% = 土壤水分重量（g）/烘干土重（g）×100%
用水方表示：
水（m3/hm2）= 10×水层厚度（mm）
4.相对含水量（%）：土壤自然状态下含水量与田间持水量的百分比。表示植物可利用的土壤水分的数量。
土壤水分、空气和热量
1cm
19 ℃
（2）导热率的物理意义
导热率大则传热快，得热后迅速下传（失热后迅速补 给），引起的变温小。
导热率小则传热慢，得热后不易下传（失热后补给缓 慢），引起的变温大。
J s-1
1cm2
20 ℃
21 ℃ 21 ℃
1cm
19 ℃
20 ℃ 19.2 ℃
Question：土壤的导热率大小取决于什么？ Answer：取决于土壤中的基本组成物质。
固相 50% 矿物质45% 水20-30% 空气
30-20% 孔隙50%
有机质5%
不同土壤组分的热容量
土壤组成物质
粗石英砂 高岭石 石灰 腐殖质 Fe2O3 Al2O3
土壤空气 土壤水分
重量热容量 （Jg-1℃-1）
0.745 0.975 0.895 0.682 0.908 1.996 1.004 4.184
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
2、土壤膜状水
土壤膜状水：吸湿水达到最大后,土壤还有剩余的引力吸 附液态水, 在吸湿水的外围形成一层水膜。
膜 状 水 示 意 图
土壤膜状水的有效性：
土壤膜状水
3.1MPa (靠近土壤内层）（无效水）
受到的引力
0.625 MPa (靠近土壤外层）（有效水）
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
取容积为1的土壤，设它吸收（放出）的热量为 ⊿Q，引起的温度变化为⊿T ，则根据定义Cv=⊿Q/⊿T, 这就是容积热容量。
转换公式一下：⊿T=⊿Q/Cv， 当不同的物质吸收或放出相同热量时候，热容量越 大的物质，升、降温缓慢， 即温度变化小，反之亦然。
Question:土壤的热容量大小取决于什么？
(三)土壤水分含量及其有效性
称土壤力学性质，主要包括粘结性、粘着性和塑 性等。
土壤耕性是土壤在耕作时所表现的综合性状，如 耕作的难易、耕作质量的好坏、宜耕期的长短。
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。
土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内， 土粒粘附在外物上的性质。
塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤 销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层 深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限） 田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含 水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素
来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过 程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含 水量
在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空 气数量与土壤水分含量是相互消长关系 轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气 能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少， 相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反， 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含 量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性 降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑 性增加，对耕作带来不利影响。
土壤耕性是土壤在耕作时所表现的综合性状，如 耕作的难易、耕作质量的好坏、宜耕期的长短。
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。
土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内， 土粒粘附在外物上的性质。
塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤 销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层 深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限） 田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含 水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素
来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过 程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含 水量
在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空 气数量与土壤水分含量是相互消长关系 轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气 能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少， 相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反， 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含 量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性 降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑 性增加，对耕作带来不利影响。
土壤水分常数和有效性
土壤水分常数
当土壤固相颗粒的表面吸附作用与解吸作用达到 平衡后，土壤的含水量称为吸湿系数。大概有 15—20层水分子,厚度4—8nm。 不同土壤吸湿系数不一样。一般，粘土>土壤>砂 土。 另外吸湿系数大小还与测定时温度有关， 温度高，吸湿系数小。
最大吸湿量: 在空气相对湿 度饱和的情况下，土壤颗粒表 面对水汽分子吸附与解吸达到 平衡后，土壤含水量。
3.影响因素：田间持水量的大小与土壤孔 隙状况及有机质含量有关，粘质土壤、结 构良好或富含有机质的土壤，田间持水量 大。田间持水量是大多数植物可利用的土 壤水上限，大多数土壤只在降水后达到田 间持水量
4.意义： （1）制定灌溉定额的上限 （2）表示土壤水分有效性的上限值
不同质地和耕作条件下土壤的田间持水量（%）
土壤有效水的划分
土壤最大有效水含量与土壤质地关系：壤土>粘土>砂 土
三、土壤含水量及其表示
土壤含水量又叫土壤湿度，它是指在一定 量的土壤中所含水分数量的多少。土壤含 水量是研究土壤水分的基本指标和依据， 无论在土壤水分状况，农田灌排或植物蒸 腾等方面的研究中都是一项重要的指标。
测定土壤含水量的方法有多种。有直接测 定的方法也有间接测定的方法，有适于室 内测定的方法也有适于野外现场测定的方 法，如烘干法、酒精燃烧法、红外线干燥 法、碳化钙法、电阻块法、热传导法、热 电偶法、中子法、y一射线法和微波法等， 但目前仍以烘干法作为标准方法。
Байду номын сангаас
二、土壤水分的有效性
土壤水分有效性是指土壤水分是 否能被作物利用及其被利用的难 易程度。土壤水分有效性的高 低，主要取决于它存在的形态、 性质和数量，以及作物吸水力与 土壤持水力之差。
受力类型
5 土壤水分
1.自然条件下，土壤含水量在时间、空间上都是剧烈的变化着，几乎很难达到一 种固定状态，因而，湿土的概念是一种瞬时状态，为了使各地或各时期土壤含水 量有一个可比性，寻求稳定的、标准的状态作基数非常重要。这里，只有烘干土 壤才是一种稳定状态。 2.用烘干土作基数表示土壤水分含量变化过程较为直观。 例如：某土壤湿时重为120g，烘干后为100g，分别用烘干土和湿土作基数，计算 土壤水分丢失1半后含水量变化： 水分丢失前
绝对水体积（方 亩） 水层厚土（H） 面积（亩） / 1 2000 H 1000 3 2 H 3
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
（四） 相对含水量 (relative water content) 相对含水量是指土壤含水量占田间持水量的百分数。正如空气相对湿度一样， 相对含水量说明土壤实际含水量的饱和程度（以田间持水量为标准）,在农业生 产中经常应用。用下式表示： 土壤自然含水量 土壤相对含水量（ ） % 100 田间持水量 注意：分子和分母的量纲要统一 分子和分母所表示的是同一种土壤。
Vw s s dw v Vs w b
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
三.土壤含水量的测定技术
土 壤 含 水 量 的 测 定 技 术 概 述
TDR法
（一）土壤含水量测定技术-烘干法 Methods of measurement for soil water content
由此可见：用烘干土作基数表示水分变化过程更为直观
100 w干 应用时注意：已知土壤样品含水量，由湿土折算成干土计算公式 100 m 今后凡表示土壤组成的百分数都应以烘干土中为基数！
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
（二） 容积含水量 （volumetric water content） 容积含水量即单位土壤总容积中水分所占的容积分数，以称为容积湿度，容积含 水量多用百分比表示，也用容积分数表示： 百分比形式可用下式表示： 水分容积 土壤容积含水量（ %） 100 土壤容积 V 其数学表达式为： w 100
绝对水体积（方 亩） 水层厚土（H） 面积（亩） / 1 2000 H 1000 3 2 H 3
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
（四） 相对含水量 (relative water content) 相对含水量是指土壤含水量占田间持水量的百分数。正如空气相对湿度一样， 相对含水量说明土壤实际含水量的饱和程度（以田间持水量为标准）,在农业生 产中经常应用。用下式表示： 土壤自然含水量 土壤相对含水量（ ） % 100 田间持水量 注意：分子和分母的量纲要统一 分子和分母所表示的是同一种土壤。
Vw s s dw v Vs w b
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
三.土壤含水量的测定技术
土 壤 含 水 量 的 测 定 技 术 概 述
TDR法
（一）土壤含水量测定技术-烘干法 Methods of measurement for soil water content
由此可见：用烘干土作基数表示水分变化过程更为直观
100 w干 应用时注意：已知土壤样品含水量，由湿土折算成干土计算公式 100 m 今后凡表示土壤组成的百分数都应以烘干土中为基数！
第一节 土壤水分概念及其含量的表示方法
（二） 容积含水量 （volumetric water content） 容积含水量即单位土壤总容积中水分所占的容积分数，以称为容积湿度，容积含 水量多用百分比表示，也用容积分数表示： 百分比形式可用下式表示： 水分容积 土壤容积含水量（ %） 100 土壤容积 V 其数学表达式为： w 100
任务四认识土壤水分
等，使土壤中的水比纯水自由能降低了（分子活动能力降低了），
土壤水的自由能和纯自由水之间自由能的差值，其值大小等于在 标准大气压等温条件下，单位数量的纯自由水转变成土壤水时所 作的功或其自由能的降低值称为土水势。 土水势严密的概念如下：从一已定高度的蓄水池中，把无限少量 的纯水，在一个大气压下等温可逆地转移到土壤中的某一已定点， 使成为土壤水，这时必须做的功，以单位水量来表示称为土水势。 我们规定纯水（自由水）势能值为零，土水势应是负值。
有效水分 土壤水吸力 3.1Mpa 1.5Mpa 0.625Mpa 最 萎 最 大 大 蔫 吸 分 系 湿 子 数 量 持 水 量 膜状水 0.1Mpa 田 间 持 水 量 0Mpa
土 壤 颗 粒
吸湿水
饱 和 持 水 量
毛管悬着水
重力水
泌阳县中等职业学校 农经组
三、土壤含水量的表示方法 1、质量含水量：土壤中保持的水分质量占干土质量的分数， 单位g/㎏。 土壤质量含水量rw=
d=
m土 V土
V H 2O = m土 d
=
Q=
V H 2O V土
mH 2O m土
×d
rw ×d = 1000
Q=rw×d÷1000=质量含水量×容重÷1000 Q%=rw×d÷1000×100%=质量含水量×容重÷1000×100%
泌阳县中等职业学校 农经组
3相对含水量：土壤含水量占田间持水量的百分率。 相对含水量=
3、毛管水：当土壤水分含量达到最大分子持水量时土壤水分就不 再受土粒吸附力的束缚，成为可以移动的自由水，这时靠土壤毛管 孔隙的毛管引力而保持的水分称为毛管水。毛管水可分为： a、毛管上升水：地下水随毛管上升而保持在土壤中的水分称毛 管上升水，毛管上升水与地下水位有密切的关系，它的有效性取 决地下水位。 毛管上升水达到最大量时土壤含水量称土壤毛管持水量。 b、：毛管悬着水：在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后， 由于毛管引力而保持在土壤上层中的水分，称为毛管悬着水。它 与地下水位没有关系，好象悬浮在土层中一样，它是植物水分的 重要来源，对植物的生长意义重大。 毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量称田间持水量。
土壤水分类型及有效性
弱有效水分，又称为松束缚水分。
膜状 水
土粒
膜 状 水 示 意 图
膜状水
3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地 下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
饱和导水率的特点
① 饱和率是常数
② 是土壤导水率的MAX ③ 主要取决于土壤的质地 和结构。 沙质土 > 壤质土 > 粘 质土
二、土壤非饱和流***
（unsaturted soil water flaw)
土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度 和重力势梯度。它也可用达西定律来描述， 对一维垂向非饱和流，其表达式为：
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
土壤质地对有效水范围的影响
d q K ( m ) dx
非饱和流导水率
(unsaturated hydrolic conductivity) 土壤水吸力和导水率之间的关系
非饱和条件下土壤水流的数学表达 式与饱和条件下的类似，二者的区 别在于： • 饱和条件下的总水势梯度可用 差分形式，而非包和条件下则用微 分形式； • 饱和条件下的土壤导水率Ks对 特定土壤为一常数，而非饱和导水 率是土壤含水量或基质势（m）的 函数。
膜状 水
土粒
膜 状 水 示 意 图
膜状水
3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地 下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
饱和导水率的特点
① 饱和率是常数
② 是土壤导水率的MAX ③ 主要取决于土壤的质地 和结构。 沙质土 > 壤质土 > 粘 质土
二、土壤非饱和流***
（unsaturted soil water flaw)
土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度 和重力势梯度。它也可用达西定律来描述， 对一维垂向非饱和流，其表达式为：
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
土壤质地对有效水范围的影响
d q K ( m ) dx
非饱和流导水率
(unsaturated hydrolic conductivity) 土壤水吸力和导水率之间的关系
非饱和条件下土壤水流的数学表达 式与饱和条件下的类似，二者的区 别在于： • 饱和条件下的总水势梯度可用 差分形式，而非包和条件下则用微 分形式； • 饱和条件下的土壤导水率Ks对 特定土壤为一常数，而非饱和导水 率是土壤含水量或基质势（m）的 函数。
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河流
2020/7/7
三、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
n
W1 W2 W2
100
（二）容积含水量（ v）
V=m·
（三）相对含水量（%）
土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
2020/7/7
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
2020/7/7
四、土壤水势的定量测定来自★在上述范围内随土壤水分减少而降低 。
★传统的土壤水分有效范围
2020/7/7
(三)影响土壤水分有效性的因素
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
弱有效水分，又称为松束缚水分。
2020/7/7
膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
2020/7/7
3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地
下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
● 毛管支持水（毛管上 升水） (capillary suspending
地 下 水
water) 土体中与地下水位
位
有联系的毛管水称毛管
高
支持水。
地下水 位低
2020/7/7
水
毛管作用力范围：
沿
0.1-1mm
着
有明显的毛管作用
毛
0.05-0.1mm
管
毛管作用较强
● 基质势ψm 负值，当土壤饱和时最大＝0.
土壤含水量越高，基质势也越高。
● 渗透势ψs 渗透势又称溶质势，负值。土
壤溶质浓度越高，溶质势越低。 溶质势只有对半透膜的水分运动起作用。
2020/7/7
●压力势ψp 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。
2020/7/7
（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。
2020/7/7
土壤水分有效性的三种假设
★土壤水分在上限（田间持水量）和下 限（凋萎系数）之间同等有效。
2020/7/7
2020/7/7
2020/7/7
第二节 土壤水的能态
土壤
A 砂土
10%
水
流
土壤
向
B 粘土
何 方 ？
15%
2020/7/7
一、土水势概念
土水势是在标准大气压下，极小单位水量 从一个平衡的土一水系统可逆地移到和它温度相 同，处于参比状态水池时所做的功。
土 水
作功
二、土水势的组成
⒌充水的大孔 隙
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
•***毛管水上升高度 •从地下水面到毛管上升谁所能达 到的相对高度，叫毛管水上升高 度。
• h水柱高度（cm)，d孔隙直径（mm）
2020/7/7
2020/7/7
4、重力水(gravitational water)
又称多余水，是指土壤中充滞于 充气孔隙中的水分。存在于土壤中的时 间短，很快会因为重力作用而渗入或流 出。
i1
i
2、水方（ m3） mm
V方 /公顷 10 Dw
V方/亩＝2/3Dw
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四、土壤水分常数及土壤水分有效性
（一）土壤水分常数(soil moisture constant) 在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水
分常数。 ●吸湿系数(hygroscopic coefficient) 最大吸湿水量 ●凋萎系数(wilting coefficient) 萎蔫含水量又称稳 定凋萎含水量。植物因缺水凋萎并不能复原时的 土壤含水量，又称萎蔫含水量。
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●田间持水量(field capacity) ***：
毛管悬着水达到最大值时的土壤含水 量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定
额的最高指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛 管悬着水。
● 饱和含水量(saturated water content) 饱和含 水量是指土壤中孔隙都充满水时的含水量。以 干土质量或容积的百分量表示。
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二、土壤水分的类型和性质 水汽
土壤
1、吸湿水(hydroscopic water) 干土从空气中吸着水
汽所保持的水，称为吸湿水。又称为紧束缚水，属 于无效水分。
2、膜状水（薄膜水） ( membraneous water) 指由土
壤颗粒表面吸附所保持的水层，膜状水的最大值叫
最大分子持水量。薄膜水对植物生长发育来说属于
上
0.05-0.005mm
毛管作用最强
升
〈0.001mm
毛管作用消失
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毛管作用
土粒
毛管 悬着 水示 意图
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•地下水位
土粒
毛管 上升 水示 意图
地下水位
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Ⅰ.自地下水 面向上供水的 毛管水的网
Ⅱ.充水的粗 毛管供水
⒈土粒
⒉细毛管
⒊排除毛管水 的大孔隙
⒋束缚水占的 孔隙
p=wghV
●重力势ψg
重力势（g）是指由重力作
用而引起的土水势变化。 任何时候重力势都存在。
高于参比面时为正，反之为负，参比面处重力势为
0.
总水势： t=m+p+s+g
请注意：在不同的情 况下，土壤总水势的 各分势组成是不同的 。切记。
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三、土壤水吸力*** 绝对正值
土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的 情况下所处的能态，简称吸力，但并不是 指土壤对水的吸力。T＝-m 一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与 m相等，但符号相反。
第六章
土壤水
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第一节 土壤水分的类型及有效性
一、土壤水的重要性：
所有的水只有进入土 壤转化为土壤水，才能被 植物吸收利用。土壤水是 作物吸水的最主要来源。
土壤水是土壤的最重要组成部分之一。 土壤水是土壤形成发育的催化剂； 土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水 实际上是指在105℃温度下从土壤中驱逐出来的 水。
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三、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
n
W1 W2 W2
100
（二）容积含水量（ v）
V=m·
（三）相对含水量（%）
土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
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（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
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四、土壤水势的定量测定来自★在上述范围内随土壤水分减少而降低 。
★传统的土壤水分有效范围
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(三)影响土壤水分有效性的因素
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
弱有效水分，又称为松束缚水分。
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膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
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3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地
下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
● 毛管支持水（毛管上 升水） (capillary suspending
地 下 水
water) 土体中与地下水位
位
有联系的毛管水称毛管
高
支持水。
地下水 位低
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水
毛管作用力范围：
沿
0.1-1mm
着
有明显的毛管作用
毛
0.05-0.1mm
管
毛管作用较强
● 基质势ψm 负值，当土壤饱和时最大＝0.
土壤含水量越高，基质势也越高。
● 渗透势ψs 渗透势又称溶质势，负值。土
壤溶质浓度越高，溶质势越低。 溶质势只有对半透膜的水分运动起作用。
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●压力势ψp 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。
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（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。
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土壤水分有效性的三种假设
★土壤水分在上限（田间持水量）和下 限（凋萎系数）之间同等有效。
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第二节 土壤水的能态
土壤
A 砂土
10%
水
流
土壤
向
B 粘土
何 方 ？
15%
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一、土水势概念
土水势是在标准大气压下，极小单位水量 从一个平衡的土一水系统可逆地移到和它温度相 同，处于参比状态水池时所做的功。
土 水
作功
二、土水势的组成
⒌充水的大孔 隙
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
•***毛管水上升高度 •从地下水面到毛管上升谁所能达 到的相对高度，叫毛管水上升高 度。
• h水柱高度（cm)，d孔隙直径（mm）
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4、重力水(gravitational water)
又称多余水，是指土壤中充滞于 充气孔隙中的水分。存在于土壤中的时 间短，很快会因为重力作用而渗入或流 出。
i1
i
2、水方（ m3） mm
V方 /公顷 10 Dw
V方/亩＝2/3Dw
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四、土壤水分常数及土壤水分有效性
（一）土壤水分常数(soil moisture constant) 在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水
分常数。 ●吸湿系数(hygroscopic coefficient) 最大吸湿水量 ●凋萎系数(wilting coefficient) 萎蔫含水量又称稳 定凋萎含水量。植物因缺水凋萎并不能复原时的 土壤含水量，又称萎蔫含水量。
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●田间持水量(field capacity) ***：
毛管悬着水达到最大值时的土壤含水 量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定
额的最高指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛 管悬着水。
● 饱和含水量(saturated water content) 饱和含 水量是指土壤中孔隙都充满水时的含水量。以 干土质量或容积的百分量表示。
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二、土壤水分的类型和性质 水汽
土壤
1、吸湿水(hydroscopic water) 干土从空气中吸着水
汽所保持的水，称为吸湿水。又称为紧束缚水，属 于无效水分。
2、膜状水（薄膜水） ( membraneous water) 指由土
壤颗粒表面吸附所保持的水层，膜状水的最大值叫
最大分子持水量。薄膜水对植物生长发育来说属于
上
0.05-0.005mm
毛管作用最强
升
〈0.001mm
毛管作用消失
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毛管作用
土粒
毛管 悬着 水示 意图
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•地下水位
土粒
毛管 上升 水示 意图
地下水位
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Ⅰ.自地下水 面向上供水的 毛管水的网
Ⅱ.充水的粗 毛管供水
⒈土粒
⒉细毛管
⒊排除毛管水 的大孔隙
⒋束缚水占的 孔隙
p=wghV
●重力势ψg
重力势（g）是指由重力作
用而引起的土水势变化。 任何时候重力势都存在。
高于参比面时为正，反之为负，参比面处重力势为
0.
总水势： t=m+p+s+g
请注意：在不同的情 况下，土壤总水势的 各分势组成是不同的 。切记。
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三、土壤水吸力*** 绝对正值
土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的 情况下所处的能态，简称吸力，但并不是 指土壤对水的吸力。T＝-m 一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与 m相等，但符号相反。
第六章
土壤水
2020/7/7
第一节 土壤水分的类型及有效性
一、土壤水的重要性：
所有的水只有进入土 壤转化为土壤水，才能被 植物吸收利用。土壤水是 作物吸水的最主要来源。
土壤水是土壤的最重要组成部分之一。 土壤水是土壤形成发育的催化剂； 土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水 实际上是指在105℃温度下从土壤中驱逐出来的 水。