土壤肥料学第四章.

1、土壤月巴料学教学内容第_节 土壤水在农业生态系统中重要性 第二节 土壤水的基础知识第三节 土壤水分研究的形态学与能态学第四节 土壤水的运动规律第五节 土壤水状况及水分平衡4. 1土壤水在农业生态系统中重要 性口我国水资源概况我国农业水资源状况土壤水在农业生态系统中的重要作用一 我国水资源概况我国水资源的基本特点:1. 水资源空间分布特点地区间水资源分布不均匀，水土组合极不平衡.如占国土面积69%的山地、丘陵区，水源工程建设难度大，缺水严重;2. 时间分布特征降雨集中，年际之间变化大,可利用水量少，早 涝灾害频繁;3. 水资源与耕地资源组合不协调口我国北方耕地多而水资源量小，南方地区耕地少而水资

2、源丰富.我国农业水资源缺乏且用量大，但利用率低,短缺与浪费是我国农业用水紧张的重要特征.4水质差、水污染严重；水分利用率低。我国水资源开发利用率已经很高,接近世界平均水资源开发利用率的三倍，很难进一步提高;资料我国农业水资源状况我国人均占有水量是世界的1/4,毎公 顷占有水量为世界的3/4,约有一半以 上的旱地得不到灌溉，是世界13个最缺 水的国家之一。二土壤水在农业生态系统中的重要作用1. 土壤水的含义土壤水二土壤溶液105C条件下能从土壤中分离出来的水。2. 重要性U 土壤水、地表水、地下水.大气水.植 物水成为五水转换系统的中心环节.4. 2土壤水的基础知识土壤水分的表示方法测定技术（自

3、学）土壤摘情（了解）一土壤水分的表示方法1、质量含水量(水w %) (mass water content of soil)（土壤样品水分重量水X100计算土壤含水疑时，以干土重为计算 基础，这样才矣皂反映土壤的水分状况。p83|2、容积百分数（水v%） （volumetric water content of soil）容积百分数（水V%） 土壤所含水分的容积占土壤总容积的百分数水V%二水W% X 土壤容重根据水分的容积百分数可算出土壤中空气含量 并进而算出土壤固、液.气三相的比例。p833、土壤贮水呈土壞水贮量是指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。 在土壤物理，农田水利学、水文学中经常要

4、用到，它主要 有两种表达方式：1)水深(叽)指在一定厚度(h)定面积土壤中所含的水量相当于相同面 积水层的厚度。可以推知hw与0、的关系如下：h、=Hv h= Hni pb h (mm)h“的方便之处在于与大气降水、土壤蒸发量直接比较例4如某土层厚度为10cm,容积含水量为25%,求水深。Dw= (10X25%) =25(cm)=25(mm)11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%初始含水量 水v%=10%x 1.2=12%田间持水量 水v%=30% x 1.

5、 2=36%因水mm水v% x 土层厚度土层厚度=水mm/水v%=10/ (0. 36-0. 12) -41. 7 (mm)y2)容积水即一定面积一定厚度土壤中所含水量的体超数在数量上，它可简单由hw与所指定面积(如1亩、1公顷) 相乘求出，但要注意二者单位一致性。在灌排计算中常用到这一参数，以确定灌水量和排水量例：若都以lm土深计，每亩含水容量(以V方価表示) 与水深之间的换算关系可推知，如式所示：V方/亩=(2/3) hwl(whwi(M)单位：mmV方/公顷=(10) hwHK>l亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为:L=J方/亩=水01!11 X 1/1000 X 10000/1

6、5=2/3水mm作用:与灌溉水景的表示方法一致，便于计算库容和灌水就。例：一容重为lg/cm3的土壤，初始含水量为12%,田间 持水量为30%,要使30cm土层含水量达田间持水量的80%, 需灌水多少(方/亩)？解：田间持水量的80%为：30%X80%=24%30cm 土层含水达田间持水量80%时水 mm=(0.24-0.12)X1X 300=36(mm)2/3 X 36=24(方/亩)4. 土壤相对含水量（relative water content of soil） 土壤相对含水量实际含水量占该土壤田间持水量的百分数土壤相对含水二土壤含水量 土壤田间持水量X100 一般土壤相对含水量为60

7、% - 80%最适宜旱作物的生长.二.土壤含水量的测试技术-自学1 经典烘干法（标准方法）2. 快速烘干法3. 中子法4. 电阻法5. TDR法（时域反射仪法）返冋三.土壤墙情（了解）1. 墙情的种类汪水：土壤含水量在田间持水量以上.黑墙：土壤含水量为田间持水量75%以上.黄墙：土壤含水量为田间持水量的50475%.潮干土： 土壤含水量在田间持水量的50%以下。干土: 土壤含水量在萎蔦系数以下.p832. 墙情的判断 墙情在空间上的层次性：© 表墙；0-2 0cm© 底墙；2 0-5 Ocm© 深墙 50-100cm 墙情在时间上的季节性：与气候的季节性以及作物的

8、生长发育季节密 切相关。194. 3土壤水分研究的形态学与能态学土壤水分的保持土壤水分类型及特征 匚土壤水分的能量概念土壤水分的有效性一土壤水分研究的形态学特征与性质（一）土壤水分的保持吸附力：毛管力：毛管内水汽界面产生的弯月面力.#（二）土壤水分类型及性质土壤水的益2、牍状水（松束缚水）3. 毛管水-:耍p88土嗪水今类燮鱼力水1.吸湿水(soil hygroscopic water)通常在105 - 110C条件下烘干除去 性质：近似固态水，是无效水 口殴系数:土壤吸湿水的最大量。n风干土 无烘干土p89<24-1帚伽H51H02H0M180-220駅題斛 g 如>1S M M

9、8&-I0I)-trn ' at m 11. - mliiiwHlMM 9H24 W25p902.膜状水(soil film water)LI性质：溶解力差，移动缓 慢，部分有效。萎蔦系数二吸湿系数x 1.34-1.5植物因干旱缺水而发生永 久萎蔦时的土壌含水率。一 反映土壤有效水的下限。#膜状水示意图27是土中最有效的水分3、毛管水(soil capillary vJNt);性质：溶解力强， 能向上下左右移动, 速度快(10- 300mm/n).p9O根据是否与地下水相连分: 毛管上升水： 毛管悬着水p91毛管上升水:地下水沿着毛管上升而保持水.毛管水上升与质 地密切相关。壤

10、土 粘土 沙土地下水位水沿着毛管上升毛管作用力范围：0.1-lmm有明显的毛管作用0.05-0.1mm毛管作用较强0.050.005mm毛管作用最强(O.(M)lmm毛管作用消失毛管悬着水降水或灌水进 入土壤借助毛管 力保持的水.capacity)(=吸湿系数x2. 5毛管悬着水田间持水量:(field water holding毛管悬着水的最大量。通常作为灌 溉水量定额的最高指标。即粘土壤土砂土主要受质地、有机质含量.结构.松紧 状况等的影响。不同质地，土壤田间持水量有很大不同4、重力水(soil gravitational water)饱和持水量土壤孔隙全部充满水时的 含水量.吸湿水、膜状

11、水、毛管水. 重力水都存于土孔隙中，彼 此相互联系，相互转化。P92二、土壤水分的能量概念#水流向何方？37(*一b ) 土水势(soil water potential)负值1.概念土壤水与纯自由水的势能值之差.常用（T ）来表示。规定纯自由水的势能为零.随含水量增加，土水势增加。移动方向：土水势高处_-低处运动.3?2. 土水势的各分势（了解）土水势屮二屮m+屮s+屮g+屮p 基质势（v?m o）：毛管引力+吸附力引起 溶质势（巫s）°： 溶质对水的吸附所产生. 重力势（fg）:重力作用产生的水势. 压力势（屮P） 0： 土中水层产生的静水压P93-9439土壤中的水势主要由重力

12、势、基质势、渗透势、压力势构成。基质势（屮m）是土壤固相物质影响的量度，它包括了全部 通过固相物质对水所产生的作用力，如毛管力、表面分 子吸引力等对水所产生的一切作用。基质势是负值，当土壤饱和时最大=0土壤含水量越高，基质势也越高39渗透势（屮s）Mr渗透势是由土壤中可溶性盐所 引起的势，它在盐渍土中常具 有较大的意义.相当于从土壤 溶液中，透过半透膜抽吸单位 数量的水所做的功.渗透势是负值。土壤溶质浓度 越髙，滲透势越低。渗透势只有当存在半透膜时才 对水分运动起作用。压力势（屮P）是指在土壤水饱和的情况下，由于受压力 而产生的土壤水势的变化。压力势是正值。只有当土壤水分饱和时才有压力势, 在

13、不饱和土壤中压力势为0。饱和土层越深，压力势越 高。重力势（屮g ） , 土壤水一直是处在地球重力场的影响 之下的，重力势相当于使一定数量的水，由一个相应的 水位抬髙到一定高度所做的功。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。土壤水能态土壤总水势土壤水势是以上各分势之和，又称总水势（et）屮I = 屮m +屮p +屮s土壤水饱和状态下屮I =屮p+屮g土壤水不饱和情况下屮I = ipni +屮g#(二)土壤水吸力(soil water suction)口土壤水吸力：是指土壤水承受一定吸力的 情况所处的能态。口数量上与土水势相等，符号相反。水吸力=基膜势+溶质势（

14、三）能量单位及表示方法 土水势的标准单位：帕（Pa）,常用百帕 （hPa）,兆帕（MPa=l（）6Pa） =10bar土水势或水吸力的表示方法，以使用水柱高度 的厘米数来表示最简便，最易理解。口 pF：水柱高度厘米数的对数 1大气压（atm ） =1033cm Q pF3. 0 « lbar=1000mbarlatm« 1 bar » 105 Pa =760nnnHg=1000cm水柱土水势的测定方法（自学）张力计法，压力膜法，冰点下降法，水气压法1. 张力计法 （负压计或湿度计）, 测定 水不饱和土壤的基质势。2压力膜法： 根据土壤在不同压力下杲E水白勺原理 泡J定，可次u水吸力l20ba。p95其空祓谨接管水多孔毛瓷杯1,张力计法（负压 计或湿度计），测 定水不饱牙口土壤的 基质势。深度适用范围800/850 hPa 以下的土壞水吸力。p95图5-6张力计结构示意图賢四）土壤水分特征曲线(soil water characteristic curve)概念指土壤水 吸力与土壤含水量 的关系曲线。£o-/rf*tnr="AlKtt/t图23几种不壤的*分桥墮曲线土壤水吸力6影响因素质地结构温度滞后现鼠0 10 20 30 40 50 60 70土壤含水量