任务一土壤的水

1、项目五项目五 土壤土壤的水、气、热的水、气、热任务一任务一 土壤水分土壤水分土壤水是土壤的重要组成部分土壤水是土壤的重要组成部分土壤矿物土壤有机物土壤水土壤空气土壤水的土壤肥力的四大因素之一土壤水的土壤肥力的四大因素之一水气热肥土壤水是土壤中最活跃的因素被植物吸收被植物吸收溶解矿质养分溶解矿质养分参与土壤有机质矿质化与腐殖化参与土壤有机质矿质化与腐殖化影响土壤的物理、化学和生物性质影响土壤的物理、化学和生物性质土壤水分的来源土壤水分的来源 地下水上升和大气中水汽的凝结也是土壤水分地下水上升和大气中水汽的凝结也是土壤水分的来源。的来源。土壤水指的是什么土壤水指的是什么任务一任务一 土壤水分土壤水

2、分 一、土壤水分的类型和性质一、土壤水分的类型和性质（一）土壤水分的类型（一）土壤水分的类型 土壤中的水并不是纯水，而是溶解有一定浓度无机、有土壤中的水并不是纯水，而是溶解有一定浓度无机、有机离子和分子的稀薄溶液，也称为机离子和分子的稀薄溶液，也称为土壤溶液土壤溶液。 土壤水不仅存在于土壤孔隙中，而且在有机物和矿物的土壤水不仅存在于土壤孔隙中，而且在有机物和矿物的分子结构中也有水、这部分水称为分子结构中也有水、这部分水称为结构水结构水。土壤水一般不包。土壤水一般不包括结构水，括结构水，仅指在仅指在105110下能从土壤中驱逐出来的水分下能从土壤中驱逐出来的水分。土壤水土壤水固态水：固态水：冰，

3、冬季寒冷的中高纬度地区冰，冬季寒冷的中高纬度地区气态水：气态水：易凝结为液态水易凝结为液态水束缚水束缚水自由水自由水化学束缚水化学束缚水物理束缚水物理束缚水毛管水毛管水重力水重力水毛管上升水毛管上升水毛管悬着水毛管悬着水膜状水膜状水吸湿水吸湿水结晶水结晶水化合水化合水2022-5-3 1.1.吸湿水吸湿水 是指土壤颗粒借表面分子引力牢是指土壤颗粒借表面分子引力牢固的吸附一层或数层水分子，这部分水称为固的吸附一层或数层水分子，这部分水称为吸湿水吸湿水，又称又称紧束缚水紧束缚水，其含量称为，其含量称为土壤吸湿量土壤吸湿量，属于，属于无效无效水水。当大气相对湿度达到。当大气相对湿度达到100%100

4、%时，吸湿量达到最大时，吸湿量达到最大值，称为值，称为最大吸湿量最大吸湿量或或吸湿系数吸湿系数。任务一任务一 土壤水分土壤水分吸湿水：吸湿水：作用力：作用力：土粒表面的引力（范德华力、氢键、库仑力），土粒表面的引力（范德华力、氢键、库仑力），强力强力特点：特点：密度大；冰点低；不能自由移动；无效水密度大；冰点低；不能自由移动；无效水水吸力：水吸力：3.1MPa影响因素：影响因素： 土壤空气湿度：湿度土壤空气湿度：湿度增大增大，吸湿水，吸湿水增多增多； 土壤质地：质由砂变粘，吸湿水土壤质地：质由砂变粘，吸湿水增多增多； 土壤有机质含量：有机质含量土壤有机质含量：有机质含量增多增多，吸湿水，吸湿水

5、增多增多； 土壤含盐量：含盐量土壤含盐量：含盐量增大增大，吸湿水，吸湿水增多增多。 2. 2.膜状水膜状水 当土壤颗粒吸附空气中的水分当土壤颗粒吸附空气中的水分达到饱和即达到最大吸湿量时，土壤颗粒仍然可达到饱和即达到最大吸湿量时，土壤颗粒仍然可以吸附水分，并形成一层水膜，这种水称为以吸附水分，并形成一层水膜，这种水称为膜状膜状水水，又称，又称松束缚水松束缚水。膜状水达到最大数量时的土。膜状水达到最大数量时的土壤含水量称为壤含水量称为最大分子持水量最大分子持水量。任务一任务一 土壤水分土壤水分膜状水：膜状水：作用力：作用力：土粒表面较弱的分子引力（范德华力）土粒表面较弱的分子引力（范德华力）、水

6、分子内聚力，交换性阳离子的水化作用、水分子内聚力，交换性阳离子的水化作用特点：特点：密度较大；冰点较低；移动缓慢；密度较大；冰点较低；移动缓慢；部分有部分有效水效水水吸力：水吸力：3.10.63MPa2022-5-3 3.3.毛管水毛管水 土壤中存在大量的毛管孔隙，土壤中存在大量的毛管孔隙，毛管孔隙中的水分就是毛管孔隙中的水分就是毛管水毛管水。根据地下水。根据地下水与毛管水是否连接，可将毛管水分为与毛管水是否连接，可将毛管水分为毛管悬毛管悬着水着水和和毛管上升水毛管上升水两种。两种。任务一任务一 土壤水分土壤水分毛管水：毛管水：作用力：作用力：土壤毛管孔隙的毛管力土壤毛管孔隙的毛管力特点：特点

7、：自由水（保存、运动、溶解养分）自由水（保存、运动、溶解养分）；有效水有效水水吸力：水吸力：0.630.008MPa毛管悬着水毛管悬着水: : 是指没有与地下水连通时，保持在土壤毛管是指没有与地下水连通时，保持在土壤毛管孔隙中的水分，其最大值称为孔隙中的水分，其最大值称为田间持水量田间持水量，通常，通常作为作为灌溉水量定额的最高指标灌溉水量定额的最高指标。毛管上升水毛管上升水: : 是指由于地下水借毛管引力的作用，从下向是指由于地下水借毛管引力的作用，从下向上移动，并保持在毛管中的水分，其最大值称为上移动，并保持在毛管中的水分，其最大值称为毛管持水量毛管持水量。 4.4.重力水重力水 指土壤中

8、只受重力作用沿着大孔隙向指土壤中只受重力作用沿着大孔隙向下运动的那部分水分。只有当土壤水分含量高过土下运动的那部分水分。只有当土壤水分含量高过土壤田间持水量时才能出现重力水。壤田间持水量时才能出现重力水。 5. 5.地下水地下水 当重力水下渗过程中遇到不透水层时，当重力水下渗过程中遇到不透水层时，就会在该层上面聚积形成地下水。就会在该层上面聚积形成地下水。任务一任务一 土壤水分土壤水分2022-5-3（二）土壤水吸力（二）土壤水吸力 土壤水吸力：是指土壤水在承受一定吸力的情况土壤水吸力：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下所处的能态，简称吸力，但并不是

9、指土壤对水的吸力。力。单位是单位是kPa。 只有当植物根系吸收水分的能力大于土壤水吸力只有当植物根系吸收水分的能力大于土壤水吸力时，土壤所保持的水分对作物才有效。时，土壤所保持的水分对作物才有效。任务一任务一 土壤水分土壤水分2022-5-3 影响土壤水吸力大小的因素：影响土壤水吸力大小的因素： 1）土壤颗粒的吸附力和毛管吸附力，也称）土壤颗粒的吸附力和毛管吸附力，也称基质势基质势； 2）由盐分等溶解在土壤水溶液中引起的）由盐分等溶解在土壤水溶液中引起的渗透势渗透势； 3）由于重力作用引起的）由于重力作用引起的重力势重力势； 4）压力势压力势、气压势气压势、静水压势静水压势和和荷载压势荷载压势

10、等。等。 任务一任务一 土壤水分土壤水分土水势：土水势：指的是将指的是将单位数量土壤水单位数量土壤水从一个平衡系统中移到从一个平衡系统中移到与其温度相同与其温度相同的处于参照状态下的的处于参照状态下的纯自由水池纯自由水池时时所做的所做的功功。参照状态：纯自由水，其水势定义为参照状态：纯自由水，其水势定义为0。由于受各种力的作用，土壤水的移动性较自由水由于受各种力的作用，土壤水的移动性较自由水为小，所以其水势一般小于为小，所以其水势一般小于0。土土水水做做 功功土水势的分势土水势的分势土土 水水 势势基基 质质 势势压压 力力 势势重重 力力 势势溶质势溶质势/渗透势渗透势土水系统中由于土壤固体

11、特性所引起的一种势土水系统中由于土壤固体特性所引起的一种势值。值。作用力：作用力：土壤颗粒表面的分子引力、静电引力土壤颗粒表面的分子引力、静电引力；土壤毛管孔隙的毛管力；土壤毛管孔隙的毛管力作用结果：作用结果：负的能势负的能势影响因素：影响因素：土壤吸附力和土壤孔性土壤吸附力和土壤孔性 非饱和水土壤：基质势小于非饱和水土壤：基质势小于0 饱和水土壤：基质势为饱和水土壤：基质势为0A.基质势基质势土壤水受重力土壤水受重力作用所引起的作用所引起的一种势值，与一种势值，与土壤本身的性土壤本身的性质有关。质有关。B.重力势重力势C.压力势压力势D.渗透势渗透势土水系统中的土水系统中的压力超过参照压力超

12、过参照状态下的压力状态下的压力而引起的势值而引起的势值。由土壤水中溶由土壤水中溶解的溶质而引解的溶质而引起的势值。起的势值。压力势和重力势为正值，基质势和渗透势为负值。前二者一般很小，压力势和重力势为正值，基质势和渗透势为负值。前二者一般很小，所以土水势通常为负值。所以土水势通常为负值。土壤水分移动方向土壤水分移动方向水分含量：高水分含量：高 低（同一土壤）低（同一土壤）土水势：高土水势：高 低低土壤水吸力：低土壤水吸力：低 高高砂土砂土黏土黏土水分移动方向：砂土向黏土水分移动方向：砂土向黏土土壤水分特征曲线：土壤水分特征曲线： 将土壤水分含量与土壤水吸力作图，所得到的将土壤水分含量与土壤水吸

13、力作图，所得到的曲线就是土壤水分特征曲线，每种土壤都有其自己曲线就是土壤水分特征曲线，每种土壤都有其自己的水分特征曲线。的水分特征曲线。BAA：土壤由湿变干时，水分滞留在大孔隙中，使土壤含水量提高：土壤由湿变干时，水分滞留在大孔隙中，使土壤含水量提高B：土壤由干变湿时，由于空气占据大孔隙，水分难以进入，土壤含：土壤由干变湿时，由于空气占据大孔隙，水分难以进入，土壤含水量降低。水量降低。2022-5-3 （三）土壤水分含量的测定和表示方法（三）土壤水分含量的测定和表示方法 自然条件下土壤保持的水分称为自然条件下土壤保持的水分称为土壤含水量土壤含水量，俗称，俗称墒墒。 土壤水分含量的测定方法：土壤

14、水分含量的测定方法： 土壤水分含量的测定方法主要有：土壤水分含量的测定方法主要有：酒精燃烧法酒精燃烧法、烘干法烘干法、中子仪法中子仪法等，其中等，其中烘干法烘干法是常用方法，是常用方法，酒精烧烧法酒精烧烧法可作为野可作为野外土壤含水量快速测定的一种方法。外土壤含水量快速测定的一种方法。 任务一任务一 土壤水分土壤水分2022-5-32022-5-3土壤含水量的表示方法：土壤含水量的表示方法： 1.1.质量含水量质量含水量 指每千克烘干土壤的水分含量。指每千克烘干土壤的水分含量。 土壤质量含水量土壤质量含水量= =土壤水质量土壤水质量/ /烘干土质量烘干土质量2.2.容积含水量容积含水量 指每立

15、方厘米土壤中水分的毫升数。指每立方厘米土壤中水分的毫升数。 土壤容积含水量土壤容积含水量= =土壤水体积土壤水体积/ /土壤总体积土壤总体积3. 3. 蓄水量蓄水量 指一定厚度土层内水的储量，以吨表示指一定厚度土层内水的储量，以吨表示4.4. 相对含水量相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的比例（一般指土壤含水量占田间持水量的比例（一般采用百分数形式）。采用百分数形式）。 土壤相对含水量土壤相对含水量= =土壤质量含水量土壤质量含水量/ /土壤田间持水量土壤田间持水量任务一任务一 土壤水分土壤水分2022-5-3二、土壤水分的运动二、土壤水分的运动 进入土壤中的水分一部分储存在耕作层，一部进入

16、土壤中的水分一部分储存在耕作层，一部分下渗到底层，大部分以水汽通过蒸发和蒸腾进分下渗到底层，大部分以水汽通过蒸发和蒸腾进入大气，极少量形成作物体的成分。可见土壤水入大气，极少量形成作物体的成分。可见土壤水的运动包括的运动包括液态水的运动液态水的运动和和气态水的运动气态水的运动。 任务一任务一 土壤水分土壤水分（一）水进入土壤和在土壤中再分布（一）水进入土壤和在土壤中再分布 水的入渗过程：水的入渗过程：水通过土壤表层孔隙土壤，并进行垂直水通过土壤表层孔隙土壤，并进行垂直方向和侧向运动，就是方向和侧向运动，就是水的入渗过程。水的入渗过程。 土壤水的再分布：土壤水的再分布：停止供水后，入渗过程结束，

17、土壤水停止供水后，入渗过程结束，土壤水在重力、吸力梯度和温度梯度的作用下，继续向下面较干的在重力、吸力梯度和温度梯度的作用下，继续向下面较干的土壤移动，但没有与地下水接触，土壤水的这种运动称为土壤移动，但没有与地下水接触，土壤水的这种运动称为土土壤水的再分布。壤水的再分布。时间时间渗透速率渗透速率砂土黏土质地对入渗速度的影响质地对入渗速度的影响黏质土壤最初入渗速度很快，但迅速降低，砂土最初入渗速度较小，降低的速度较慢；最后的入渗速度砂土高于黏质土壤，蚯蚓洞、根孔等都会增强土壤入渗速度。（二）土壤水的饱和流运动和不饱和流运动（二）土壤水的饱和流运动和不饱和流运动 土壤水的饱和流运动：土壤水的饱和

18、流运动：当不断向土壤供水，使土壤所当不断向土壤供水，使土壤所有孔隙都充满了水，水分会由于重力和压力作用，向土壤下有孔隙都充满了水，水分会由于重力和压力作用，向土壤下层移动或横向运动，这就是层移动或横向运动，这就是土壤水的饱和流运动土壤水的饱和流运动。 土壤饱和导水率：土壤饱和导水率：单位水压梯度下单位时间通过单位单位水压梯度下单位时间通过单位面积土壤断面的水量就称为面积土壤断面的水量就称为。 （二）土壤水的饱和流运动和不饱和流运动（二）土壤水的饱和流运动和不饱和流运动 土壤水的不饱和流运动：土壤水的不饱和流运动：如果供水不足，只有毛管等小如果供水不足，只有毛管等小孔隙充满水，则土壤水分运动主要

19、依赖水吸力梯度，包括膜孔隙充满水，则土壤水分运动主要依赖水吸力梯度，包括膜状水和毛管水的运动，就是状水和毛管水的运动，就是土壤水的不饱和流运动土壤水的不饱和流运动。此时的。此时的土壤导水率为不饱和导水率，比饱和导水率要低得多，并土壤导水率为不饱和导水率，比饱和导水率要低得多，并随着土壤水吸力的增加或土壤含水量的减少而降低。随着土壤水吸力的增加或土壤含水量的减少而降低。 （三）土面蒸发（三）土面蒸发 土壤水分以水汽的形态由土壤表面向大气扩散的现象称土壤水分以水汽的形态由土壤表面向大气扩散的现象称为为土壤蒸发土壤蒸发或或土面蒸发土面蒸发，也称，也称跑墒跑墒。 土面蒸发分为土面蒸发分为3个阶段：个阶

20、段： 1.大气蒸发控制阶段大气蒸发控制阶段 2.土壤导水率控制阶段土壤导水率控制阶段 3.扩散控制阶段扩散控制阶段（四）盐土的水分蒸发（四）盐土的水分蒸发三、土壤水的有效性三、土壤水的有效性（一）土壤有效水的含量（一）土壤有效水的含量 土壤有效水：土壤有效水：只有当根系的吸水能力大于土壤只有当根系的吸水能力大于土壤水吸力时，这部分土壤水分才能被作物吸收。水吸力时，这部分土壤水分才能被作物吸收。 有效水：毛管水、部分膜状水有效水：毛管水、部分膜状水 无效水：吸湿水、部分膜状水、重力水无效水：吸湿水、部分膜状水、重力水 （二）土壤有效水含量的经验判断方法（二）土壤有效水含量的经验判断方法 （1）汪

21、水：）汪水：手握湿土有水滴出，土壤含水量在田间持手握湿土有水滴出，土壤含水量在田间持水量和饱和含水量之间。这种土壤不能耕种。水量和饱和含水量之间。这种土壤不能耕种。 （2）黑墒：）黑墒：土色深暗发黑，松握土壤极易成团，扔在地土色深暗发黑，松握土壤极易成团，扔在地上不易散开（砂土例外），在手上留有明显的湿印，感觉阴上不易散开（砂土例外），在手上留有明显的湿印，感觉阴凉。春播时由于土温低，导致幼苗生长缓慢，应适当散墒。凉。春播时由于土温低，导致幼苗生长缓慢，应适当散墒。 （3）黄墒：）黄墒：土壤呈土黄色，手握土壤成团，但不牢固，土壤呈土黄色，手握土壤成团，但不牢固，从一米左右高处将土团丢在地上，土

22、团约有一半左右散开，从一米左右高处将土团丢在地上，土团约有一半左右散开，手上留有不深的湿印，稍有凉爽的感觉。这种土壤最适合耕手上留有不深的湿印，稍有凉爽的感觉。这种土壤最适合耕作和播种，但在作物生长旺盛的夏季，会出现土壤供水不足。作和播种，但在作物生长旺盛的夏季，会出现土壤供水不足。 （4）潮干土：）潮干土：土壤颜色发灰，手握土壤勉强成团，容易散土壤颜色发灰，手握土壤勉强成团，容易散开。除抗旱性较强的高粱和谷子可勉强播种外，一般作物不宜开。除抗旱性较强的高粱和谷子可勉强播种外，一般作物不宜播种，应进行灌溉补墒。播种，应进行灌溉补墒。 （5）干土：）干土：土壤散碎如面，或结成土坷垃，不能进行耕作土壤散碎如面，或结成土坷垃，不能