土壤水分特征曲线(研究)综述
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土壤水分特征曲线（研究）综述
卢常磊（学号：1001064113）
（系别：农学系 专业：种子科学与工程 班级：一班）
前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。
关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型
1.土壤水分特征曲线
1.1概念 土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil water
characteristic curve。在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力 S（以大气压表示）为纵坐标。如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。
1.2意义 土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。
1.3应用 土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。②表示比
2
水容重。土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。③可以间接反映土壤孔隙的分布。④可以判断土壤质地状况和土壤水分在吸力段的分布状况。
2.测定方法
2.1直接测定法 几十年来人们投入了大量的精力来发展确定土壤水分特征曲线的方法。其中一类就是直接测定法，即通让过实验方法直接测定土壤水分特征曲线。直接法中有许多实验室和田间方法。例如从土壤水基质势的测定方法来分就有负压计法、砂性漏斗法、张力力计法、测定土壤含水率剖面法等。其中张力计法相对简单且便于操作，在室内和田间都得到了广泛应用［2］。但综合来说，这些方法的特点是在概念上相对清晰，但费时、费力、费资金。在测定范围上也有较大的限制，不能获取整个含水率范围内的土壤水分特征曲线，在田间测定水分特征曲线时还存在较大的不确定性。［3］
2.2参数估计法 由干直接法在实际应用中存在诸多问题，特别是在区域尺度上进行实际问题研究时，这类方法多数是不可行的，甚至是不可能的，因此许多土壤物理学家尝试着用数学表达（经验公式）来描述水分特征曲线，通过估计表达式中的参数来确定土壤水分特征曲线。这种方法称为参数估计法（或间接推求法）。目前比较常用的经验公式有Brooks-Corey(1964)模型、Gardner(1970)模型、van Genuchten(1980)模型和Gardner-Russo(1988)模型。徐绍辉等对此4个模型的话应性进行了分析，认为van Genuchten模型无论是对粗质地土壤，还是较粘质地的土壤，其拟合效果均较好；夏卫生等通过对国内外土壤水动力学参数研究结果进行分析也得出，该样型不仅拟合效果较好，并能和土壤的机械组成和容重等联系起来，从土壤本身特性上找到其含义。因此，在所有描述土壤水分特征曲线的众多样型中，van Genuchten模型以其线型与实测数据曲线拟合程度好而得到广泛应用。［4］
3.对van Genuchten模型的研究及新进展
由于van Genuchten模型得到了广泛的应用，许多科学工作者都对其进行了进一步的研究并发展了一些用以确定van Genuchten模型的方法。以下是对此方面研究的综合概述：
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邵明安等［5］～［6］基于一维土壤水分运动的Richards方程提出了推求土壤van Genuchten模型和Brooks模型参数的简单入渗法；王金生等［7］将最小二乘法和非线性单纯形法相结合拟合了van Genuchten模型参数；徐绍辉等［8］也借助最小二乖法并结合Picard迭代法拟合了砂质粘壤土的van Genuchten模型参数；李春友等［9］也利用单纯形调优法拟合van Genuchten模型的参数；魏义长等［10］运用Matlab编程软件对辽西琳溶褐土van Genuchten模型的参数进行了推导估算。
尽管上述方法均得到了较好的拟合结果，但这些方法要么借助干土柱入渗试验，要么其算法需要编程，或者需要专用软件，存在耗时、费力和利用效率低等问题。
Matlab软件虽然功能强大，但其工作界面对我国科学工作者来说较难适应，而且要求非常专业的数学知识和较高的外语水平，算法需要编程，这在一定程度上限制了在国内土壤物理领域的应用范围。针对这一点，刘贤赵等［11］运用DPS数据处理系统求解van Genuchten模型中的4个参数，不需要复杂的运算符号和繁琐的数学推导，具有操作简单、求解快速、可读性强的忧点，真正使复杂数学问题实现了“所想即所见，所见即所得”。从使用效果上讲，其工效和通用性有明显的提高。从而为土壤学工作者提供了一条运用数值计算方法的新途径。
但由于van Genuchten模型参数较多，对此，宋孝玉等［12］在试验的基础上建立了土壤水分特征曲线的单一参数模型，该模型预测的土壤水分特征曲线与实测土壤水分特征曲线比较接近，且该模型参数少，结构简单，可进一步推广应用。
4.间接推求法的新进展
今年，夏达忠等［13］发表了《基于土壤物理特性的土壤水分特征曲线推求法》。这种方法解决了分布式水文模型在进行流域水文模拟的过程中难以取得土壤水运动参数的空间分布的问题。该法可以广泛应用到实际流域的分布式水文循环模拟计算中。通过采集相应的土壤粒径级配资料和上壤容宣资料，就可以求解相应的流域范围内的土壤水分特征曲线和饱和导水率等土壤水分运动参数的流域室间分布，尤其对研究分布式的流域水文模型的计算单元内的参数确定提供了可靠的计算方法。
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【参考文献】
［1］李开元,李玉三.土壤水分特征曲线的意义及应用［J］,陕西农业科学,1991,(4):47-48
［2］来剑斌,王全九.土壤水分特征曲线模型比较分析［J］, 水土保持学报,2003,17(1):137-140
［3］唐亚莉,董文明,赵晶晶.优化算法确定土壤水分特征曲线的分析［J］,新疆大学学报,2006,23(2):240-243
［4］王小华,贾克力,刘景辉.Van-Genuchten模型在土壤水分特征曲线拟合分析中的应用［J］，干旱地区农业研究,2009,27(2):179-183
［5］邵明安,王全九.推求土壤水分运动参数的简单入渗法Ι,理论分析［J］.土壤学报 ,2000,37（1）:9-16
［6］邵明安,王全九.推求土壤水分运动参数的简单入渗法Ⅱ,理论分析［J］,土壤学报 ,2000,37(2):1-8
［7］王金生,杨志峰.陈家军.包气带土壤水分滞留特征研究［J］,水利学报,2000,1(2):1-6
［8］徐绍辉,张家宝.求土壤水力特征的一种迭代法［J］,土壤学报,2000,37(3):271-274
［9］李春友,任理,李保国,利用优化法算van Genuchten方程参数［J］,水利学进展,2001,12(4):473-478
［10］魏义长,刘作新,康玲玲.土壤持水曲线van Genuchten模型求参的Matlab实现［J］,土壤学报,2004,41(3):380-386
［11］刘贤赵,李嘉竹,张振华,土壤持水曲线van Genuchten模型求参的一种新方法［J］,土壤学报,2007,41(6):135-138
［12］宋孝玉,李亚娟,李怀有.土壤水分特征曲线单一参数模型的建立及应用［J］,农业工程学报,2008,24(12):12-15
［13］夏达忠,张行南,贾淑彬. 基于土壤物理特性的土壤水分特征曲线推求法［J］,实验室研究与探索.2010,29(10):18-20
温度对土壤水分运动影响的研究进展
第１３卷第５期 ２００２年９月 水科学进展 ＡＤＶＡＮＣＥＳⅡ、『Ｗ ｊ ＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０１．１３，Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．，２００２
温度对土壤水分运动影响的研究进展
冯宝平 ，张展羽 ，张建丰２，汪志荣２
（１．河海大学水利水电工程学院，江苏南京２１００９８；２．西安理工大学水利水电学院，陕西西安７１００４８）
摘要：综述了温度对土壤水分运动的影响，温度影响的机理和考虑温度影响的土壤水分运动的
数学模型，以及目前所用的实验研究方法，同时提出了本领域中存在的主要问题及研究展望。
关键词：温度；土壤水分运动；影响机理；数学模型；实验方法 中图分类号：Ｓ １５２．７；Ｇ ３５３．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—６７９１（２ｃｘ）２）ｏ５．６４３．０６
近年来，结合地膜覆盖种植技术，出现了一些新的灌水技术，如膜上灌、膜孔灌、膜下滴
灌等，这些技术可以有效防止土壤水分散失，提高灌溉水的有效利用率，调节土壤温度，改善
土壤水、气、热等物理条件，创造有利于作物生长的环境 ｌ， 。土壤水分运动与土壤温度相互
影响，２０世纪以来，国内外学者对土壤中水分和温度的有关问题作了大量研究，并从理论上
发展了多种模型，使该领域有了较大的发展。到目前为止，直接进行土壤水分运动对温度影响
的研究较少，而温度对土壤水分运动影响的研究则相对较多。
１ 温度对土壤水分运动的影响
１．１ 温度对土壤水势及土壤水分特征曲线的影响
早在１８９２年 指出，土壤持水量显著受土温的影响。Ｇ ０ Ｊ根据毛管理论，提出温
度与土壤水势为正相关关系。Ｈｏｐｍａｎｓ等＿４ Ｊ和张一平等【５］认为温度升高，土壤水吸力降低，土
壤水势增加，土壤水分能量提高，水分特征曲线下移且变平缓。Ｐｈｉｌｉｐ和ｄｅ Ｖｉｒｅｓ（１９５７）最早定
量研究温度对土壤水势的影响，提出温度每升高０．００２％，湿润锋处土壤吸力降低１ ｃｍ。
Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ和Ｋｌｕｔｅ（１９６２）把温度变化引起土壤水势的变化量称为水势的温度系数。国内一些学
植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述
植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述
近年来，关于植物根系对土壤水力参数的影响进行了广泛的研究。植物根系作为土壤中的一个重要组成部分，对土壤水分运移及土壤水力性质有着重要的影响。在此文章中，我将对植物根系对土壤水力参数的影响进行深入的探讨和综述，以期能更好地理解这一重要的生态学问题。
1. 植物根系构成及作用机制
在开始讨论植物根系对土壤水力参数的影响时，首先需要了解植物根系的构成及其作用机制。植物根系由主根、侧根、须根等组成，其生长和分布对土壤的物理结构、水分保持和土壤水力特征有着显著的影响。根系可以增加土壤的孔隙度和导水性，从而影响土壤的水分运移，改变土壤的水力参数。
2. 植物根系对土壤水力参数的影响
植物根系对土壤水力参数的影响是多方面的。植物根系可以通过渗透作用、根系分泌物质和根系活动等途径改变土壤的水分含量和水分分布，从而影响土壤的渗透性和保水性。另植物根系的生长、分布和逝去可以改变土壤的孔隙度、孔隙结构和土壤颗粒的排列，进而影响土壤的渗透性和毛管吸力等水力参数。
3. 定量研究进展
目前，关于植物根系对土壤水力参数的定量研究已经取得了一定的进展。通过使用水力模型和实验室测试等手段，研究者们可以对植物根系对土壤水力参数的影响进行定量化分析。这些定量研究可以帮助我们更加准确地理解植物根系对土壤水力参数的影响机制，为土壤水文模型和植被管理提供科学依据。
4. 个人观点和理解
从我个人的观点来看，植物根系对土壤水力参数的影响是一个非常复杂而又重要的问题。通过本文的综述，我对植物根系对土壤水力参数的影响有了更深入的理解。我认为未来的研究应该更加注重植物根系与土壤水力参数之间的定量关系，加强对植物根系生态功能的研究，并结合多学科的知识和技术手段，以期更好地揭示植物根系对土壤水力参数的影响机制。
总结回顾
植物根系对土壤水力参数的影响是一个复杂而且重要的生态学问题。通过对植物根系构成及作用机制、对土壤水力参数的影响、定量研究进展以及个人观点和理解的综述，我们对这一问题有了更加深入和全面的认识。我相信随着科学研究的不断深入，植物根系对土壤水力参数的影响将得到更加全面、深刻和灵活的理解，为生态环境保护和可持续发展提供更为可靠的科学依据和技术支撑。
土壤介电常数模型研究综述
2024年3月 灌溉排水学报 第43卷 第3期 Mar. 2024 Journal of Irrigation and Drainage No.3 Vol.43
61 文章编号：1672 - 3317（2024）03 - 0061 - 10
土壤介电常数模型研究综述
徐兴倩1，王海军1，屈 新2，彭光灿1，赵 熹1*
（1.云南农业大学 水利学院，昆明 650201；2.安阳工学院 土木与建筑工程学院，河南 安阳 455000）
摘 要：【目的】调查影响土壤介电常数的主控因子，归纳分析土壤介电常数模型的研究现状。【方法】从土壤介
电理论出发，系统梳理土壤介电常数的主要影响因素，对现有土壤介电常数模型进行分类总结，并对比分析各模型
的优势、局限和应用现状及其发展趋势。【结果】国内外不同土壤类型的介电常数主控影响因素各异，且对测试频
率的依赖性较大，但能有效反映土壤的水分状态；土壤介电常数模型分为4类：理论模型、半经验理论模型、经验
模型和边界模型。【结论】目前针对区域性特殊土类的介电特性及模型构建研究较少；考虑土壤三相组比、矿物成
分和微观结构对介电常数的贡献度将有助于提升模型精度，进而拓展基于介电常数测试的土壤理化性质评价分析方
面的应用研究。
关 键 词：土壤；含水率；电磁波；介电常数；模型
中图分类号：S152 文献标志码：A doi：10.13522/ki.ggps.2023380 OSID：
徐兴倩, 王海军, 屈新, 等. 土壤介电常数模型研究综述[J]. 灌溉排水学报, 2024, 43(3): 61-70.
XU Xingqian, WANG Haijun, QU Xin, et al. Study on soil dielectric constant models: A review[J]. Journal of Irrigation and
Drainage, 2024, 43(3): 61-70.
农田土壤水分测定与模拟研究进展
江苏农业科学２００８年第１期
农田土壤水分测定与模拟研究进展
高峰 ，胡继超 ，贾 红 （１．南京信息工程大学，江苏南京２１００４４；２．吉林省松原市气象局，吉林松原１３８００５） 摘要：土壤水分不仅是农业生产中影响产量的重要调控因子，而且还影响环境污染物质的迁移和土壤的持 续利用。本文对土壤水分各测定方法的优缺点进行了评述。提高土壤水分监测传感器精确性和观测数据自动采 集、区域土壤水分的遥感监测是当前和未来的主要发展方向。对国内外应用较多的土壤水分模型做了概括和总 结，其模拟方法主要以土壤水动力学方法、土壤水分平衡方法为主，随机模型受到关注。本文还对土壤水分的未 来研究进行了展望。 关键词：土壤含水量；模拟；测定；方法 中图分类号：Ｓ１５—１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２—１３０２（２００８）０１—００１１—０５ “有收无收在于水”，土壤水分不仅是农作物产 量的限制因子，而且其含量和形态会影响到土壤中 许多化学、物理和生物学过程。故开展农田土壤水 分监测与模拟研究具有重要意义，主要表现在：（１） 准确、及时地进行农田土壤水分监测与模拟预测，对 于评估干旱、洪涝、湿害，优化利用有限的水资源
收稿日期：２００７—０７一ｌ６ 基金项目：江苏省自然科学基金（编号：ＢＫ２００６２２５）；中国科学院野 外台站基金。 作者简介：高峰（１９７ｌ一），男，吉林松原人，硕士研究生，工程师， 主要从事应用气象及农田土壤水分模拟研究。Ｔｅｌ （０２５） ５８６９８４８９；Ｅ—ｍａｉｌ：ｇａｏｆｅｎｇｊｌｓｙ＠１６３．ｔｏｍ。 ，提高水分利用效率具有重要意义。（２）对环境问 题的日益关注也引起了对土壤贮水量和土壤水分运 动模拟的兴趣。尤其是因为土壤贮水量和土壤水分 运动影响土壤化学物质的运动和转化（如甲烷的排 放、土壤养分的转化），在土壤退化过程中（如有机 质的流失、土壤风蚀水蚀、土壤盐碱化等）土壤水分 也起着基础的作用。（３）在农业生产管理决策中， 土壤水分也扮演重要角色。它影响施肥、治虫、灌水 的最佳时机和用量，以及灌排系统的设计。它与耕 作、休闲、轮作等耕养土壤保护措施的互作影响土壤 的持续利用，从而影响农业的持续发展。为此，本文 综述了该方面的研究进展情况。
土壤水在土壤生态系统中的重要作用
土壤水在土壤生态系统中的重要作用(综述)
土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；是土壤、植物与其环境间进行各种物质交换的媒介。
土壤水分是植物吸收水分的主要来源，通过影响土壤肥力、土壤温度和通气状况，对植物的产量和品质有重要作用。
土壤水分移动过程影响生态平衡。
一 土壤水的定义及其类型划分
土壤水的概念
土壤水的类型和性质
按照土壤水的受力作用分为：
土壤水的类型和性质（续）
吸附水：受土壤吸附作用保持的水分。
土壤水的类型和性质（续）
几个相关概念
凋萎系数：当土壤水分受到的吸引力超过1.5Mpa，作物便无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量称凋萎系数。
田间持水量：毛管悬着水达到最大时的土壤含水量。是农田土壤保持的最大水量，是旱地土壤灌溉的上限。
饱和持水量: 当重力水达到饱和，即土壤所有孔隙都充满水分时的含水量。
二 土壤水分的状态和运动
土水关系
土壤孔隙中－－－全部充水－－饱和态
土壤孔隙中－－－水排走－－非饱和
土壤水的能量状态
能量梯度： 自由水>土壤水>植物细胞水
低能态水分子：高能态
－－研究确定土壤水能量关系对土壤水运动和它对植物的可给性十分必要
土水势：土壤在各种力（吸附力、毛管力、重力和静水压力等）的作用下，势（或自由能）的变化（主要是降低）。
土水势包括基质势、压力势、溶质势、重力势等分势。
水势的数值可以在土壤—植物—大气(SPAC)之间统一使用
液态水运动
饱和水运动
不饱和水运动(多数田间条件下)
汽态水运动
水汽运动:靠扩散作用进行
三 土壤水对土壤基本物理性质的影响
土壤是由固、液、气三相体系，固相颗粒之间的相互作用在水分参与下，产生许多独特性能：土壤膨胀性、收缩性、粘结性和适耕性等；
造成土壤膨胀和收缩
影响土壤粘结性
土壤粘结性：由颗粒之间的引力产生，除了空气－水分界面上弯月面的表面张力外，还有由物理化学的机能产生的粘结作用。
遥感监测土壤含水量方法综述
２００６年６月 农机化研究 第６期
遥感监测土壤含水量方法综述 张灿龙 ，倪绍祥 ，刘振波 ，陈健 （１．南京师范大学地理科学学院．南京 ２１００９７；２．中国科学院南京土壤研究所．南京２１０００８） 摘要：土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量，土壤水分含量随时空的分布和变化对地一气问的热量平衡、 土壤温度及农业墒情等都会产生显著的影响。常规的土壤水分测量方法采样速度慢、代表性差，无法实现大面积 土壤水分的实时动态监测。随着农业信息化的发展，利用遥感技术监测土壤水分是目前定量遥感研究的前沿和难 题之一。为此，阐述了土壤水分遥感信息模型方法，并对各方法所需要解决的关键问题及其优缺点做了评述。 关键词：土壤学；土壤水分；理论研究；遥感；信息模型 中圈分类号：Ｓｌ５２．７；ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—１８８Ｘ（２００６）０６－－００５８－－０４ １ 遥感监测土壤含水量的研究进展 １．１ 国外研究进展 国外利用遥感方法进行土壤水分监测开始于 ２Ｏ世纪６Ｏ年代末。１９６５年，Ｂｏｗｅｒｓ等…人对土壤 光谱特性进行了研究，发现裸地土壤湿度的增加会 引起土壤反射率的降低，这成为后来利用遥感方法 进行土壤水分遥感监测研究的理论依据。 ２Ｏ世纪７Ｏ年代末，国外研究人员逐步开展了 土壤水分遥感监测的应用研究。Ｗａｔｓｏｎ等人 首次 提出了利用地表温度日较差来推算热惯量的简单模 式，并成功地应用于热惯量模型；Ｒｏｓｅｍａ等 进一 步发展了他们的工作，提出了计算热惯量、每日蒸 散模型。 ２Ｏ世纪８Ｏ年代，遥感监测土壤水分的研究得 到了迅速和全面的发展。研究涉及地面遥感、航空 遥感和卫星遥感，所使用波段从可见光、（近、中、 远）红外、热红外到微波遥感，监测方法也趋向多样 化。例如，Ｐｒｉｃｅ，Ｐｒａｔｔ等人在能量平衡的基础上， 简化潜热蒸散形式，引人地表综合参量Ｂ概念。系 统地总结了热惯量方法以及热惯量的遥感成像机 理，使热惯量方法变得概念清楚、计算简单Ｈ 。 Ｃａｒｌ ｓｏｎ Ｔ Ｎ（ｉ９８６年）在估算土壤有效水分和热 惯量研究中。较早开展了利用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ遥感资料 进行大面积作物旱情监测的尝试 。在应用微波方 面，美国从ｉ９８０年开始实施空间遥感技术对农业和 收稿日期：２０ｏｓ－１２－２０ 基全项目：国索自然科学基金项目（４０３７１０８１）；江苏省研究生 创新计划项目（１６１２００５０１２） 作者筒介：张灿兜（１９７９－）。男。山东济宁人．硬士．（Ｅ—ｍａｉｌ） ｚｃｌｏｎｇ０９０１＠１６３．ＣＯＢ。 资源进行调查的联合计￣ｑ－－ＡｇＲＩＳＴＡＲＳ，其中专门制 定了土壤水分监测计划 。其主要手段就是微波遥 感，即通过野外遥感实验。定量研究了其它因子（如 植被、粗糙度、观测角、土壤纹理结构及大气等） 对微波遥感土壤湿度的影响。 ２Ｏ世纪９Ｏ年代末至今。国外在土壤水分遥感 定量反演方面有了新的发展，并且逐步实现了实用 化系统应用。气象卫星遥感土壤水分得到了进一步 发展，方法也日益完善，如热惯量方法、作物缺水 指数法得到不断改进，算法日趋成熟。各种用于土 壤水分监测的植被指数方法也得到了广泛应用¨ 。 随着一系列携载微波传感器卫星（如ＥＲＳ系列、 Ｒａｄａｒｓａｔ、ＡＤＥＯＳ、ＴＲＭＭ等）的相继发射升空，微波 遥感技术监测土壤水分也得到了较为深入的应用。 １．２国内研究进展 我国土壤水分遥感监测的研究大体从２Ｏ世纪 ８Ｏ年代中期开始。早期研究主要集中于土壤参数的 遥感测定，如黄扬（１９８６年）研究了土壤含水量及 其微波反射特性的关系；唐登银（ｉ９８７年）提出了 一种以能量平衡为基础的干旱指数法；张仁华（１９８９ 年）提出了表观热惯量模式。这些早期的基础性研 究为我国土壤水分遥感监测莫定了基础 。 ２Ｏ世纪９Ｏ年代至今，我国学者在土壤含水量 遥感模型及其应用研究方面取得了一系列进展，与 国外同类研究的差距也日渐缩小。例如，隋洪智等 人 通过简化能量平衡方程，直接推算表观热惯量 （ＡＴＩ），并建立了ＡＴＩ与土壤含水量的关系式；余 涛、田国良…发展了地表能量平衡方程的一种新的 化简方法，可从遥感图像数据直接得到真实热惯量 值，进而得到土壤水分含量分布；陈维英等“们利用 ＮＯＡＡ极轨气象卫星距平植被指数，对ｉ９９２年特大 ．
农田水分状况
1农田水分状况：指农田中大气水、地表水、土壤水、地下河水的数量和时间上的动态变化
2吸湿系数：吸湿水达到最大是时的土壤含水率
3最大分子持水率：薄膜水达到最大值时的土壤含水率
4凋萎系数：相当于吸持力为1.52*10^pa的土壤含水率
5田间持水率：悬着毛灌水的最大含水率
6最大毛管持水率：上升毛灌水由于有地下水位拖垫在其上升范围内的平均含水率高于悬着毛灌水的含水率
7饱和含水率：土壤中超出毛管含水率的水分由于重力作用很容易排除这种排出的水叫重力水，此时的含水率叫饱和含水率
8土壤水分特征曲线：反应土壤负压（吸力）和让含水率的关系即土壤水含量与能量之间的关系
9体积含水率：Q土体=V水/V自然
10孔隙 ：Q孔=V水/V孔
11重量（质量）：Q=m水/m干土
12干旱：由于根系吸水不足以致破坏了植物水分平衡和协调的现象
13大气干旱：农田水分不妨碍植物根系的吸收但是由于大气温度过高和相对湿度过低阳光过强过遇到干热风造成植物耗水过大，都会使根系吸水速度不能满足蒸腾需要这种情况
14土壤干旱：土壤水含量过低植物根系从土壤中所能吸取的水量很少无法补偿叶面蒸腾的需要形成
15土水势：重力势、溶质势、基质势、压力势
16农田水分的消耗：植物叶面的蒸腾、株间土壤蒸发、深层渗漏
17滕发量（植物的需水量）：正常条件下植物叶面的蒸腾量和株间土壤蒸发量之和
18农作物的灌溉制度：作物播种前和全生育期内的灌水次数、每次的灌水时期，灌水定额、灌溉定额
19灌水定额：指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量
20灌溉定额：各次灌水定额之和
21充分灌溉制度：指灌溉供水能够充分满足各生育阶段的需水量要求设计而定的灌溉制度
22非充分灌溉：由于可供灌水的水源不足不能充分满足生物各个甚于阶段的需要而允许收购到一定的缺水和减产但是得是单位水量获得的经济效益最大的一种灌溉方式
23作物水分生产函数：指作物生长发育过程中的产量和投入水量（作物耗水量）之间的关系
土壤水分特征曲线(研究)综述
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土壤水分特征曲线（研究）综述
卢常磊（学号：1001064113）
（系别：农学系 专业：种子科学与工程 班级：一班）
前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。
关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型
1.土壤水分特征曲线
1.1概念 土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil water
characteristic curve。在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力 S（以大气压表示）为纵坐标。如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。
1.2意义 土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。
1.3应用 土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。②表示比
2
水容重。土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。③可以间接反映土壤孔隙的分布。④可以判断土壤质地状况和土壤水分在吸力段的分布状况。
土壤 水分特征曲线
土壤水分特征曲线
土壤水分特征曲线，即土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，是描述土壤水状态的重要工具。在农业科学、环境科学、土壤物理学以及水利工程等多个领域，它都发挥着至关重要的作用。本文将深入探讨土壤水分特征曲线的内涵、测定方法、影响因素以及实际应用。
一、土壤水分特征曲线的基本概念
土壤水分特征曲线反映了土壤水的能量状态和数量之间的关系。通常，土壤水的基质势随土壤含水量的增加而降低，二者呈负相关。当土壤含水量很高时，土壤颗粒表面的水膜较厚，土壤水吸力较低，基质势较高；而随着土壤水分的蒸发和植物吸收，土壤含水量逐渐降低，土壤颗粒表面对水分的吸附力增强，土壤水吸力增大，基质势降低。
二、土壤水分特征曲线的测定方法
实验室内测定土壤水分特征曲线的方法主要有压力膜法、离心机法、砂性漏斗法、张力计法等。其中，压力膜法和离心机法是最常用的两种方法。
1. 压力膜法：通过在封闭的压力室内对土壤样品施加一系列递增的压力，迫使土壤水分在不同的基质势下排出，从而得到土壤水分特征曲线。
2. 离心机法：将土壤样品置于特制的离心管中，通过离心作用产生的离心力使土壤水分排出。通过改变离心机的转速，可以得到不同基质势下的土壤含水量。
三、影响土壤水分特征曲线的因素
土壤水分特征曲线受多种因素影响，主要包括土壤类型、土壤结构、土壤有机质含量、土壤盐分等。
1. 土壤类型：不同土壤类型的土壤颗粒组成、孔径分布等物理性质不同，导致土壤水分特征曲线存在显著差异。例如，砂土的土壤颗粒较粗，孔径较大，对水分的吸附力较弱，其土壤水分特征曲线较陡；而黏土的土壤颗粒较细，孔径较小，对水分的吸附力较强，其土壤水分特征曲线较平缓。
2. 土壤结构：土壤结构是指土壤颗粒的排列方式和孔隙状况。良好的土壤结构有利于水分在土壤中的运动和储存。土壤团聚体的形成和稳定性对土壤水分特征曲线有重要影响。团聚体含量高的土壤通常具有较好的持水能力和水分传导性能。
探地雷达测量土壤含水量综述
第７卷第４期 ２０１０年８月 工程 球物 荸赧 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ Ｖｏ１．７．Ｎｏ．４ Ａｕｇ．．２０１０ 文章编号：１６７２－－７９４０（２０１０）Ｏ４—０４８Ｏ～Ｏ７ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７９４０．２０１０．０４．０１５
探地雷达测量土壤含水量综述
冉 弥，邓世坤，陆礼训 （中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉４３００７４）
摘 要：探地雷达是一种快速、无损的测量土壤含水量的方法，且具有较高分辨率。本文介绍了四种探地雷 达测量土壤含水量的方法，包括：多偏移距法、共偏移距法、钻孔雷达法和雷达信号属性法。文中详细阐述了 每种方法的基本原理，并讨论了他们的可能性、优缺点、局限性和测量误差等。 关键词：探地雷达；土壤含水量；介电常数 中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１０－－０７－－０５
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｏｉｌ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｗｉｔｈ Ｇｒｏｕｎｄ——ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ
Ｒａｎ Ｍｉ，Ｄｅｎｇ Ｓｈｉｋｕｎ，Ｌｕ Ｌｉｘｕｎ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ＆Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ（ＧＰＲ）ｒａｐｉｄｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｎ ｓｏｉｌ ｗａ— ｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＧＰＲ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｍｕｌｔｉ—ｏｆｆｓｅｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｃｏｍｍｏｎ ｏｆｆｓｅｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｏｒｅｈｏｌｅ ＧＰＲ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ＧＰＲ ｓｉｇｎａｌ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｆｏｒ ｅａｃｈ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｆｏｕｒ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ，ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｒｒｏｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ（ＧＰＲ）；ｓｏｉ】ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ