土壤水分类型、吸水原理及循环过程

1、土壤水分类型、吸水原理及循环过程农谚说： “有收无收在于水，多收少收在于肥”；水是农业的命脉；土壤水是土壤的重要组成物质之一， 也是土壤肥力的重要因素和作物所需水分的主要供应源；土壤水数量和存在状态如何， 不仅影响水分的运动和作物的吸水状况， 而且打算着土壤的物理、 化学和生物学性质， 最终影响农作物的产量； 爱护性耕作技术措施的运用， 都是为了有效地掌握、 调剂和治理土壤水分状况， 使土壤水分随时处于最相宜于作物生长发育状态，以促进作物的稳产、高产；一、土壤吸水原理及水分类型土壤能够保持水分， 主要是由两种不同吸力的作用； 一种是土粒和水分子之间的吸附力简称土壤吸附力； 另一种是水分和空气界

2、面上的弯月面力， 又称毛管力；土壤所能够保持的水分称为土壤水分；土壤水可分为吸湿水、膜状水、毛管 水和重力水四种类型；吸湿水土壤依靠土粒与水分子之间很强的分子吸引力， 把土壤空气或大气中的水分子吸取和固定在土粒表面成为一层很薄的水膜， 称为吸湿水， 土壤具有吸附水气中水分子的才能称为土壤的吸湿性； 在水气饱和的空气中， 土壤吸湿水达到最大量称为最大吸湿量或最大吸湿系数； 土壤吸湿水量的大小， 主要打算于土粒表面积大小、 腐殖质含量多少和空气湿度的高低； 土壤质地越粘， 腐殖质含水量越多、空气湿度越大，土壤的吸湿水含量就越高；如表 1-8 显示，甘肃黄土高原土壤的吸湿系数变动于 3.75%6.5

3、%之间4 ；表 1-8 土壤质地与吸湿水量的关系（华北平原）土壤质地吸湿系数（%）土壤质地吸湿系数（ %）胶泥6.54轻壤土3.00粘土4.45砂壤土1.40重壤土4.60细砂土0.034吸湿水受土粒的分子引力作用特别大， 可达数千、 数万个大气压， 因此水分子特别密集，具有固态水（冰）的性质，以致于没有溶解其它物质的才能，所以 也不能被作物吸取利用， 称这为无效水； 无效水的数量， 可以用烘干法进行测定， 即在 105110下连续烘干数小时，让吸湿水全部汽化散失，其失去的重量占烘干土重的百分数就是吸湿水含量； 吸湿水对作物来说虽然属于无效水， 但在土壤分析中，经常需要测定风干土的吸湿水含量，

4、以便求出被测土样的烘干土重量， 为计真其它测定数据供应基础；膜状水土粒吸取完大气里的水分子达到最大量之后， 实际上仍剩余有较多的分子引力和静电引力， 土粒靠这两种引力， 可以吸取液体状态的水分， 以加厚土粒外层的水膜， 这种水分称为膜状水； 土壤保持膜状水的力气较弱， 土水吸力大约在 3.16.3 个大气压之间，所以膜状水的性质基本上与一般液态水相像，也就是说 它具 有溶 解养 分的 解 力， 并且能够 缓慢 地移 动（ 每小 时移 动动0.20.4mm）；当根系和膜状水接触时，这部分能移动的膜状水就可以被根系吸收利用；当膜状水含量达到最大值时，这时的土壤含水量称为最大分子持水量；毛管水当土壤

5、含水量超过最大分子持水量之后， 保持在土壤中的水分就不再受土粒的影响了， 因此将这部分土壤水称为自由水； 毛管水， 就是靠毛管孔隙（直径 0.060.002mm）的毛管弯水面力，储存在毛管孔隙中的土壤水；细孔隙 的毛管弯月面力大 （6.25 个大气压以下），大孔隙中的毛管弯月面力小 （0.1 大气以上），当小孔隙和大孔隙中的弯月面力全部用完之后，即大小毛管孔隙全部充满自由水之后，这时候的土壤含水量称为毛管持水量或毛管蓄水量；毛管水因其存在状态不同，又可分为毛管悬着水和毛管上升水两种类型；毛管悬着水在北方旱地农业区内， 一般旱地的地下水位很深， 土壤水的来源主要依靠自然降水或浇灌， 这些水分进入

6、土壤之后， 一部分水分在重力作用下向下渗透，另一部分水分在毛管弯月面力作用下面被保留在大小不同的毛管孔管 孔隙中，这部分储存在毛管孔隙中的土壤水称为毛管悬着水；毛管悬着水的主要持点是不与地下水相连接， 从土壤部面上看， 它只高高地悬挂在土壤剖面的上部， 所以叫做 “悬着水 ”；土壤里所保持的最大毛管悬着水量称为田间持水量；田间持水量包括吸湿水、 膜状水和毛管悬着水的总和； 田间持水量是不受地下水影响的土壤在自然条件下所能保持的最大水量； 这时，土壤的吸水力很低， 只有 0.10.3个大气压，很简洁被作物根系吸取利用，所以毛管水是土壤里最珍贵的有效水， 同一种质地的土壤， 其田间持水量基本上是相

7、同的（见表1-9），是一个常数；假如测定出某一种作物和某一种质地土壤的凋萎系数 （作物产生永久萎蔫时的含水量），即可运算出土壤的最大有效水量，同时仍可以判定此时是否需要浇灌和确定浇灌定额；甘肃黄土高原地区各种土壤的凋萎湿度变化在6.17%7.42%之间， 田间持水量变化在 22.8% 26.8%之间4 ；土壤质地表 1-9土壤质地与田间持水量（华北地区）土壤持水量（重量 %）砂土砂壤土轻壤土中壤土重壤土粘土田间持水量（ %）101416202124222626283034调萎系数（ %）3446496106131217有效水量（ %）6910161220122013221319毛管上升水毛管上

8、升水是指地下水沿着毛细管上升后而保持在毛细管孔 隙里的土壤水； 毛管上升水只在地下水位较高的低凹地区才存在，由于毛管上升水是与地下相连接的， 受地下水的顶托， 所以在接近地下水位处的部分通气孔隙也可以布满水，其毛管持（蓄）水量比田间持水量数值大；毛管上升水达到最大 数量时的土壤含水量称为土壤的季节性管持水量或毛管蓄水量，它是吸湿、膜状水和毛管上升水的总和； 在毛管水特殊多的耕作层里， 水分经常沿着毛细管上升到地面蒸发缺失， 特殊是春旱季节更为严峻； 在农业生产上， 为了防止毛管水的蒸发而引起表土干旱和返盐等现象显现， 常采纳浅耙、表土掩盖作物茎秆或用塑料薄膜等措施来切断毛细管，以达到储存耕层水

9、分的目的；重力水当土壤中的水分超过田间持水量之后，余外的水分就会受重力的 作用，沿着土壤中的大孔隙（直径大于0.06mm）向下移动；这种在大孔隙中受重力支配的土壤水称为重力水； 当土壤大孔隙中全部布满重力水时的土壤含水量称为土壤全蓄水量，或称土壤饱和含水量，或称土壤最大持水量；在水稻田里， 水稻可以利用这种重力水， 但在旱地里， 假如长期滞留重力水的话， 会使土壤通气不良，造成根系缺氧而导致作物烂根； 因此在旱地里重力水是一种余外的水分， 隔年进行间隔深松， 破坏犁底层，其目的之一就是防止耕作层内长期滞留重力水；二、土壤含水量土壤能够保持水分的数量称为土壤持水量； 土壤持水量常用肯定含水率和相

10、对含水率等方法表示；（一）肯定含水率肯定含水量是指在肯定重量或肯定容积的土壤中所含水分数量的多少，常用的表示方法有：a. 重量含水率是指干土壤含水的克数，即土壤样品在105110下烘干至恒重时，所失去的水分重量占烘干土重的百分数，运算公式为：湿土重 烘干土重土壤水分重重量含水率（ %） = 100% =烘干土重烘干土重 100%例如已知湿土重 = 98g，烘干土重 = 81g，这时土壤含水率（ %） =98 818117 100% =81 100% = 2（1 %）也就说明： 100g 干土里含有 21g 水分；b. 容积含水率是指土壤水的体积占单位体积土壤的百分数；容积含水率（ %） =土壤

11、水的体积土壤体积 100%土壤水分所占的容积，一般是用运算方法获得，运算公式为：容积含水率（ %） = 重量含水量（ %） 土壤容量土壤容重，是单位体积土体的干重（g/ cm3）；例如，用体积为 100 cm3 的容重取土器取得耕层的土样，经烘干后，测得干土重量为125g，就耕层土壤容重为 1.25g/cm3；上例中土壤水的容积含水率 % = 21%1.25g/c3m = 26.25%也就是说，这时土壤水分占据土壤孔隙容积的26.25%；但土壤总孔隙度一般也是通过土壤比重（一般土壤比重为2.65）和土壤容重来运算出来的，即：土壤总孔隙度（%） = 土壤总体积 （土壤容重土壤比重 100 ）上例

12、的土壤孔隙度= 100 1.252.65 100 = 100 47.17 = 52.83%土壤空气孔隙度（%） = 总孔隙度 容积含水率上例的土壤空气孔隙度（ %） = 52.83% 26.25% = 20.92%一般具有良好结构的土壤，其总孔隙度在55%56%之间，土壤水分容积和空气容积可以在 15%35%之间变化；（二）相对含水率相对含水量是指某一时期的土壤重量含水量与该土壤的田间持水量的比值；它可以作为判定农田土壤干旱的指标，供耕耙播种或浇灌作业作参考；土壤相对含水量（ %） =田间持水量重量含水量 100%例如已知某种土壤的田间持水量为26%，现在测得播种时的土壤含水量 （重量）为 2

13、1%，向土壤相对含水量是多少？此时土壤是否干旱？适不相宜播种？土壤相对含水量（ %） =21%26%100% = 80.76%土壤干旱，是指土壤水分由田间持水量降低到明显影响作物生长发育和产量 的含水量， 一般以土壤含水量相当于田间持水量的60%时，作为开头限制作物正常生长发育的干旱界限； 土壤微旱的指标是土壤含水量处于田间持水量的50% 60%；土壤中旱时，土壤相对含水量处于40% 50%之间；相应的，相对含水量为 35%40%时为大旱，相对含水量小于 35%时为特大干旱；由此可见，上述某种土壤的相对含水量为80.76%时是相宜于播种的；（三）田间持水量田间持水量， 是指不受地下水影响的土壤

14、， 当排尽重力水之后， 靠土粒的分子引力、静电引力和毛管弯月面力所能保持的水分最大值；这时土壤的吸水力为0.5 个大气压，而一般农作物对水的吸力，大体在 730 个气压之间，并且以 15 个大气压作为农作物能否吸到水的界限；也就是说，当土壤的吸水力大于 15 个大气压（萎蔫系数）的那一部分水分，是不能被作物吸取利用的无效水；而土壤的吸水力小于 15 个大气压的那一部分水分 （从凋蔫系数至田间持水量） ，是可以被作物吸取利用的有效水； 田间持水量是旱地土壤有效水的上限值， 而萎蔫系数（约相当于最大吸湿量的 1.52 倍）是土壤有效水的下限；所以旱地土壤中有效水的范畴是在田间持水至萎蔫系数的水分；

15、即：旱地土壤的最大有效水量= 田间持水量（ %） 萎蔫系数（ %）从表 1-9 可以看出，不同土壤因其质地不同，田间持水量和萎蔫系数是不一样的；因此两种质地不同的土壤，当测得的含水量相同时（上例= 21%时），其有效水的含量也是不同的；此时，在砂壤土中有效水可达16%，而在粘土中，有效水仅为 4% 9%左右；（四）蓄水量与全蓄水量土壤蓄水量是指肯定厚度的土层内含水的总量；有两种表示含水总量的方 法，一种是用水层厚度来表示，单位是mm；一种是用水的容积表示，单位是m3/ 亩；土壤蓄水量是通过运算求得的；a. 用水层厚度（ mm）表示的土壤蓄水量土壤蓄水量（ mm）= 土层厚度（ mm）容积含水量

16、 %= 土层厚度（ mm）容重 重量含水量 %例如：前例测得 0.5m 土层内的容重为 1.25g/cm3，重量含水量为 21%，问该土层内现有的蓄水量是多少？土壤蓄水量（ mm）=（0.5 100）0 1.25 21% = 131.25mm这种用水层厚度来表示的蓄水量方法， 也就是将土壤水全部抽出来平铺在地表上，构成一层水层，然后量出这层水的厚度，这样就可以直接与降雨量、蒸发 量等数值相比较；b. 用（ m3/ 亩）表示的土壤容积蓄水量容积蓄水量（m3/ 亩）=亩面积（m2）被测土层厚度 （m）重量含水量 % 土壤容重用上例数据算出：容积蓄水量 m3/ 亩 = 666.7m2 0.5m 21

17、% 1.25亩= 7.4（注： 1 亩 = 666.7m2） 容积蓄水量，是估算浇灌水量常用的方法；本例说明，要达到0.5m 土层内含水量为 21%的目的，每亩地应灌 87.5m3 浇灌水；土壤全蓄水量当土壤被重力水饱和时的土壤含水量称为土壤全蓄水量； 全蓄水量是运算灌水量的依据； 此时土壤孔隙中全部布满水分， 土壤对水分的吸持力也趋近于零， 但土壤孔隙中因缺乏氧气， 所以这些重力水只对有制氧才能的水稻等水生作物有效，而对旱地作物都是余外的水分；（五）凋萎系数凋萎系数又叫萎蔫系数，指作物表现出永久萎蔫时的土壤含水量；也就是作物叶子显现卷缩， 萎蔫下垂， 即使再灌水也不能复原正常生长状态时的土壤

18、含水量就是凋萎系数；这时土壤对水分的吸持力达到15 个大气压，是绝大多数农作物吸取利用土壤水的下限值； 萎蔫系数因土壤质地不同而有很大差异， 但对于同一种质地的土壤来说无论栽种那一种作物， 萎蔫系数都几乎相同， 呈为一个常数，见表 1-10；表 1-10 不同农作物在不同质地的土壤上的萎蔫系数（ %）（华北地区）土壤萎蔫 系粗砂土细砂土砂壤土土壤粘土作数物小麦0.883.36.310.314.5玉米1.073.16.59.915.5高粱0.943.65.910.014.4豌豆1.023.36.6912.416.6水稻0.962.75.610.113.6各种作物平均值0.973.26.2410.

19、5414.92（六）测定土壤含水量的方法a. 用烘干法测定土壤重量含水量烘干法即烘箱干燥法；测定原理是：土壤中所吸持的吸湿水和自由水，在105110下烘干至肯定时间之后，可以全部转化为气态水而蒸发缺失；失去的水分重量与烘干土样重的比值就是被测土壤的重量含水量；详细的测定步骤是： 依据测定的目的， 在地里取代表性土样 5 个以上， 分别置于已知盒重的铝盒中，在 1/100 天平上称出湿土重，然后将其放在烘箱内，在105110下烘至恒重（砂土、壤土、粘土的土壤样品分别需烘2h、6h、8h 左右）；冷却至室温后称出烘干土重；在上述温度下，再重复在烘箱内烘一小时，秤烘干土重，如两次重量差小于 0.03

20、g，即可依据公式运算被测土壤的含水量 （%）；土壤含水量（ %） =湿土重 - 烘干土重烘干土重水分重 100（ %） = 10（0 %）烘干土重b. 其它测定法仍有酒精燃烧法，红外线法、中子法、土壤水分吸力计法等，这里不一一介绍了；三、土壤水的田间循环过程土壤中的水分是不断地向下、 向上移动的； 土壤水的田间循环过程， 是从水分通过渗透进入土壤开头， 然后通过土粒的分子引力、 静电引力和毛管引力的作用，逐步向下进行水分的再安排而临时贮存在土壤中， 此后通过植物根系的吸取、蒸腾，表土的蒸发，又重新回到大气中，完成田间土壤的整个水分循环过程；了解土壤水的田间循环过程的目的， 主要是设法调剂和掌握

21、水循环过程的进行， 以便在作物根系活动层内， 保持足够的土壤水量供作物吸取利用， 达到稳产、 高产要求；（一）水进入土壤水进入土壤可分为水分的入渗过程和土壤水分再分布两个过程；水分的入渗过程， 是指供水期间降水及各种人工浇灌水，通过地表垂直向下或向四周侧向流淌的过程； 土壤水分再分布过程， 是指停止向土壤供水以后， 土壤水连续垂直向下和向四周较干的土层内移动的过程；水分入渗（或称渗透、渗析）过程的强弱，直接打算着降水或浇灌水进入土 壤的数量， 并同时影响土壤水的贮藏量和对当季作物的供水量；在北方旱地农业区，它仍直接影响地表径流大小和土壤腐蚀程度；土壤答应水分渗透入的才能称为土壤入渗才能，通常用

22、入渗速率表示； 入渗速率是指地面存在着水层时， 单位时间内、 通过单位面积地表上渗透入土壤剖面中的水量；一般以入渗开头 1h 的入渗速率，作为评定土壤入渗才能的指标；例如把入渗速率大于每小时 500mm 的定为入渗过强的土壤； 相应的，200100mm/h 的为入渗力度良好的土壤， 10070mm/h 是入渗力中等的土壤； 7030mm/h 是入渗力弱的土壤； 小于 30mm/h 的是入渗力差的土壤； 地面茎秆掩盖良好、 耕层的土壤结构良好、初耕以后的土壤，表层具有良好的孔隙状况，土壤入渗速度高，进入土壤的水量多，地表径流少，贮水量较大；而长期经农业机械压实的土壤、地表板结的粘重土壤就入渗才能

23、低，易显现地表径流而造成水土流失；当地表停止降雨或停止灌水， 地表积水地消逝以后， 水分入渗过程终止； 这时土壤剖面中的水分运动并不停止， 水分在土粒的基质吸力、 毛管力和重力作用下，连续向下部和四周较干的土层内移动， 这种土壤水的运动过程， 在土层深厚、没有地下水影响的土壤里， 称为土壤水的再分布过程； 土壤水分的再分布过程不但影响土壤中水分的总贮量，而且对不同深度、不同时间内的贮水量也有影响， 从而直接影响作物根系对土壤水分和养分的吸取，特殊是在北方旱地农区， 作物的生长发育过程， 几乎为零时， 这时土壤所能保持的悬着水的最大数量就是田间持水量，即水分再分布在各土层中基本达到平稳；（二）渗

24、漏与地表径流渗漏是指水分在重力的作用下，通过土壤中的空气孔隙向下移动，叫土 壤的渗漏作用， 或称重力水移动； 无论是水田或旱地， 适当的渗漏是特别必要的， 它有助于土壤空气的更新， 并能加速降水和浇灌水渗入土体， 防止地表积水和产生径流；在水田里， 适当的渗漏可以削减仍原性有毒物质的产生或排除部分仍原性有毒物质；一般获得丰收的稻田， 其渗漏量要求每小时水深削减 1.25mm 以上；对于旱地来说， 布满在通气孔隙中的水分， 是应当排掉的余外水分， 由于它极度影响通气，使作物根系严峻缺氧，长期积水，会引起作物烂根死亡；旱地土壤排除重力水的才能常称为土壤释水性或排水性； 土壤的最大释水量等于土壤全蓄

25、水量和田间持水量之差， 这部分水量就是进行土壤排水时进入排水沟的水量；旱地土壤释水性的好坏，常用土壤透水率来表示：透水率大于150mm/h 的是排水良好的土壤；透水率在 48150mm/h 的是排水中等的土壤；透水率小于48mm/h 的是排水力较差的土壤； 农田排水沟的间距、 深浅等如何确定， 都必需考虑土壤的渗漏情形和排水状况；地表径流当降水和浇灌强度超过土壤渗透速率时，有一部分水分就来不 及渗入土体内而被集积在地表， 这些积水一旦超过地表贮水容量时， 余外的水分就会沿着地面坡度向坡下流去， 形成地表径流， 然后聚集到低凹地和水沟、 河流中；地表径流的强度，取决于降水强度、浇灌水量、流速与土

26、壤渗速率之比，地形坡度、地表不平度、地表植被掩盖状况等也影响地表径流强度；地表径流最严峻的问题是引起水、 土、肥的流失， 其次是降水和浇灌水不能获得充分利用，第三是破坏了农业生态环境，甚至造成江河污染；因此，防治地 表径流是农业生产中必需解决的问题；为了削减地表径流，必需大力推广种草、 造林，合理种植农作物，用各种措施增加地面掩盖，削减表土耕作、防止地表裸 露；在坡地上实行等高种植，建造梯田等；（三）土壤水分蒸发土壤中所保持的液态水可以汽化变成气态水； 当土温较高、土壤含水量在最大吸湿量以上时， 土壤水气就处于饱和状态， 水气压很大； 当土壤里的水气压超过大气中的水气压时， 土壤水分就以水气状

27、态扩散到大气中， 这种现象， 称为土壤蒸发或跑墒；无论是地表水、毛管水、膜状水，都可以由于蒸发作用而大量损 失，因此，如何防止或抑制土壤蒸发是保墒的重要任务；地面水分蒸发的速度，主要打算于土壤和大气两者的水气压梯度差和温度差；由于水气分子的热运动， 水气运动总是由温度高、 水气压力大的地方向温度低、水气压力小的地方运动，水气压梯度越大，地面水分蒸发越快，水分因蒸发缺失越多，在干旱地区，由地面蒸发缺失的水分可以达到降水量的60%，因此，防止或降低地面蒸发在干旱地区具有重要意义；地面水分蒸发的速度可用土面蒸发率来衡量， 它是指单位时间内从单位面积的地面上蒸发缺失的水量，单位是mm/h .m3；土壤

28、水的地面蒸发可分为三个阶段： 由大气蒸发力掌握阶段， 由土壤导水率掌握阶段，扩散掌握阶段；大气蒸发力掌握阶段这一阶段从土壤水停止入渗开头，这时地面潮湿、 含水量大、 土壤传导水分的速度高， 地面蒸发的强弱由大气蒸发力打算； 当气温高、空气湿度低、风大时，土壤蒸发愈剧烈，跑墒愈厉害；在较稳固的大气蒸发 力的情形下， 从地面蒸发的水量， 因土壤导水率高， 因而可以得到下层水分的及时补充， 所以这个阶段内的蒸发率几乎稳固不变， 又称之为蒸发率稳固阶段； 在这个阶段内， 增加地面掩盖物， 准时耕作切断土壤毛管联系是防止和掌握土壤地面水分蒸发的有效措施；土壤导水率掌握阶段当土壤含水量在毛管水显现断裂以后

29、，毛管传导作 用停止， 液态水的流淌， 只能由水膜厚的地方向水膜薄的地方流淌，流淌速度极慢，也就是说，土壤导水率极低，地表水分的蒸发速率受土壤导水率掌握，当表 土的水气压与大气的水气压相平稳时，表土就会很快显现干土层， 土壤水分的蒸发快速转入到水气扩散阶段； 如何掌握这一阶段的土壤水分运行呢？可行的方法是镇压接墒， 使疏松的表层形成较为紧实的土层， 一方面可使已断裂的毛管水连接起来，另一方面是可以使下层的毛管水能借毛管作用上升，以保证播种层有足够的水分来保证种子发芽、出苗；水分扩散运行阶段土壤蒸发的第三阶段是气态水扩散运行，这时土壤含 水量已很低， 大体上已接近萎蔫系数邻近， 已无液态水分运行

30、， 水分只能以气体状态运行， 水分蒸发速率很低， 这时土壤的干层已很厚， 必需准时进行浇灌才能保证作物的正常生长发育；（四）植物从土壤中如何吸取水分要使作物正常生长发育并获得稳产、 高产，必需满意作物一生对水分的需要；而作物所需要的水分，主要是由土壤水供应的；一般来说，要生产一吨粮食，需 要消耗好几百吨土壤水分， 也就是说， 这好几百吨被消耗的土壤水分大都是被作物蒸腾而缺失掉了；植物向大气输送水气称为蒸腾； 蒸腾是由叶面和大气之间的水气压梯度引起的，水分进入土壤形成土壤水，土壤水通过植物根系进入植物体的的茎、叶、然后通过叶子表面的气孔扩散到大气中， 完成植物的蒸腾过程； 由此右见，土壤 植物

31、大气体系中的水分流淌是一个连续的动态过程；人们把土壤 植物 大气看作是一个连续体系，简称spac；热力学其次定律说明，物质的流淌， 总是由势能高的地方向势能低的地方流淌的；在spac系统中，水流也是由水势高处流向水势低处； 在植物生长正常的情形下， 土水势 根水势 茎水势 叶水势，所以土壤水不断地由土 根 茎 叶；在北方干旱地区，土壤和大气之间总的水势差特别之大，可达几百pa 甚至超过 1000pa；由于叶水势的作用，水分通过植物根系，不断地从土壤中进入植物体中， 最终从叶面对大气中蒸腾， 在土壤 植物 大气连续系统中， 推动植物吸水的水势差主要显现在植物的叶部与大气之间，由于叶部水分需要由液

32、态转变为气态以后才能向大气中扩散；由此可见， 植物吸水的大体机制是： 水分从叶的气孔向大气蒸腾时， 叶细胞的水势快速降低， 于是水分就从叶的木质部向叶肉细胞内流淌， 从而导致叶木质部的水势降低； 相应的茎部的水分流入叶的木质部，而茎部水势的降低传到根部， 使根细胞的水势降低； 当根水势低于土壤的水势时，土壤水进入植物根部， 在根区土壤与其四周土壤形成土水势差时，土壤水就会源源不断地流向植物根部，以保证植物能够正常生长发育；四、田间土壤水分状况我国北方旱农区处在半干旱季风的影响下， 干湿季节交替明显， 一年四季田间土壤水分也产生季节性变化， 其变化规律大体可分为四个阶段： 冬季增墒蓄墒阶段，早春

33、增墒跑墒阶段，夏初失墒、夏末秋初收墒阶段，秋末冬初结冻保墒阶 段；墒，是土壤含水量或土壤湿度的通俗叫法；墒情，是指土壤含水量的多少； 在华北、西北黄土地区群众将土壤墒情分为黑墒 （土壤颜色深暗发黑， 手捏土壤易成土团， 落地不易散开， 握后手上留下湿印， 土壤含水量相当于田间持水量邻近，是相宜耕耙、播种的上限值） ；褐墒（土色呈褐色，手捏土壤易成团，从1m 高处扔下部分散碎， 手感凉快并有湿印， 土壤含水量略大于毛管断裂含水量至田间持水量的 70%80%，相宜于耕作和播种，既利于发芽及幼苗出土，也能满意作物生长发育期对水分的需求，是农业生产中最抱负的一种墒性）；黄墒（土色呈黑黄至灰黄色， 手捏

34、土壤将就成团， 高处扔下土团散碎， 手上微感凉快和稍显湿印，其含水量约为田间持水量的55%65%左右，此时也相宜于耕作、播种） ； 灰墒（土色发灰， 不能捏成团， 手握略感凉意， 但无湿印， 含水量接近凋萎系数， 是谷子等耐旱作物抢墒播种的临界墒情） ；干土（含水量在凋萎系数以下，土色浅，风吹土面随风飞扬，土坷垃坚硬难碎，难以耕作，无法播种）五种类型，田间土壤水分的季节性变化规律如下；（一）冬季增墒、蓄墒阶段从头年 11 月分的小雪，到次年 3 月底的春分，大约 5 个月的时间，整个冬季至春季的中期， 北方干旱地区的土壤水分， 都处在集积夏、 秋季雨水的增墒蓄墒阶段；在这个时期内，头年 7、8

35、、9 月份的夏、秋季的降雨，大量下渗蓄积， 在地下水位较高的平原地区， 蓄积的水分甚至可与地下水相连接， 在地下水位很深的地区通过秋季的耕作保墒措施， 土体内也积集有比较充分的土壤水分；入冬以后，自小雪开头， 表层的土壤水分即开头夜冻昼消， 直至来年雨水、 惊蛰期间， 土壤冻层不断加厚； 冻层厚达 5060cm；同时仍不断集积冬季和早春的降雪及下部深层的气态水，使耕作层的含水量不断增加，一般都增加3%左右，保蓄好这一部分水分，对春播保苗具有重要意义；（二）早春增墒、跑墒阶段开春以后，冻土层的上部和下部都在逐步开头化冻，而中部2030cm 的土层化冻最迟； 这样， 表层经过冻后聚积的水分， 在化

36、冻后就会被中部的冻土层隔住，一时不能渗入下层，而造成表土显现潮湿、泥泞等返浆现象；返浆期的土壤 含水量一般在 20%以下，通常可以超过田间持水量， 到 3 月底春分以后， 冻土层全部化通， 返浆后的水分才逐步下渗到耕层增加耕层的含水量；在丰水年份和正常降水年份，早春时的土壤含水量，是完全可供小麦返青和春播使用的；3 月底春分以后， 气温逐步上升， 加上春季风大地表水分蒸发快速增强， 假如不实行有效的保墒措施， 表土水分会快速下降， 显现干土层而造成春旱， 严峻时甚至影响春播；由此可见，从春分至清明前后，是表层土壤跑墒最快的时期，是打算春播 作物能否适时播种并保全苗的关键时期，因此这个时期的保墒

37、措施极为重要；（三）夏季收墒、蓄墒阶段在北方旱农区内，每年的 7、8、9 月份进入雨季，大量的降水都集中在这3个月内，结构良好的土壤渗透力强，可以收集大量的降水，补充土壤大量水分， 是土壤收集大量水分和贮藏大量水分的正确时期；经过整个雨季， 雨水入渗土壤的深度一般最少在 1m 以上，含水量可以达到田间持水量，最少也可以达到田间持水量的 70%左右；当然，不同地区、不同土壤、种植不同作物，收墒、蓄墒的数量是不一样的； 例如，这个时期正是春玉米等春播作物生长发育盛期，消耗土壤水分许多， 所以蓄墒的数量就会少一些； 但在伏雨、秋雨的降水量半足的年份， 一般来说， 春作物消耗的水量不会超过降水量， 所

38、以仍有降水不断渗进土壤而被积蓄起来；（四）秋季保墒阶段雨季过后以保墒为主； 这个时期降水已经比较少， 但土壤墒情仍旧很足， 如保墒得法， 可以维护较高的墒情保持到秋播或春播， 因此在秋高气爽、 风和日丽的秋收、秋种、土壤水分极易蒸发的季节，应抓紧时机进行秋耕整地，增加地表掩盖物等爱护性耕作措施， 把夏季和秋季积存下来的水分保蓄下来， 确保冬小麦越冬和来年春播有比较充分的底墒；五、作物发芽、出苗对土壤水的需求水是作物体内的重要组成部分，一般作物体内的水分重量约占鲜重的75%80%，就拿种子来说，它的水分含水量也在 13%左右；水也是作物生长发育过程中不行缺少的因素， 没有水作物就不能生存繁行，

39、作物生长发育过程中的一切代谢过程，必需在水中才能进行， 例如种子播种后必需在种子吸足水分之后， 种子内贮藏的淀粉、 蛋白质等有机质， 才能依靠酶的催化作用， 水解成为糖和氨基酸等简洁化合物供幼根、幼芽生长之用；同时，水分可以使幼根、幼芽中的细 胞组织不断处于膨胀和分裂的新生状态， 使幼根长粗， 根系长长， 使幼芽长大出土，农谚说： “麦收胎里富，水肥是关键 ”，只有足墒下种， 才能保证苗全、苗齐、苗壮；因此，作物抗旱夺丰收的关键措施，就是要抓住播前蓄好墒、保好墒这一重要环节，那么，作物发芽、出苗时对土壤水分有哪些要求呢？（一）种子发芽时需要吸取多少水分农谚说： “干种糜谷湿种豆，玉米、小麦、高粱半分泡 ”；也就是说，各种作物催芽时， 种子需要吸取的水量也是不一样的； 谷子只吸取种子重量 25%的水量就可以发芽；相应的，玉米、小麦、高粱仅需吸取种子肯定干重的48%50%左右的水量即可以发芽； 而豆类就需要吸取种子重量的 110%以上的水量才能发芽， 见表 1-11；这是由于影响作物种子萌发的因素有温度、氧气和养分物质条件等， 但最主要的因子是水分；种子萌发，吸水膨胀是第一步，吸水次序是种皮胚乳胚轴和盾片； 水使种皮软化、 膨账，使氧气简洁透入种子内部， 增加胚的呼吸， 使