土壤肥料学第4章土壤水

1、 本章通过对我国目前水资源现状特点的分析概述，了解水资源在农业生态系统中的本章通过对我国目前水资源现状特点的分析概述，了解水资源在农业生态系统中的重要性；在此基础上重要性；在此基础上着重介绍土壤水的形态学和能态学观点以及土壤含水量等基础知着重介绍土壤水的形态学和能态学观点以及土壤含水量等基础知识；识；阐明土壤水分的分布、运动规律以及田间水分的平衡。阐明土壤水分的分布、运动规律以及田间水分的平衡。 通过本章教学，目的让学生掌握土壤水的类型、性质以及土壤水的运动特点，要通过本章教学，目的让学生掌握土壤水的类型、性质以及土壤水的运动特点，要求学生掌握土壤水分运移的基本规律及调节措施，以便有效地指导生

2、产实践。求学生掌握土壤水分运移的基本规律及调节措施，以便有效地指导生产实践。 二、土壤墒情二、土壤墒情 1 1、墒情的种类、墒情的种类 汪水：土壤含水量在田间持水量以上。 黑墒：土壤含水量为田间持水量75%以上。 黄墒：土壤含水量为田间持水量的50%75%。 潮干土：土壤含水量在田间持水量的50%以下。 干土：土壤含水量在萎蔫系数以下。 2 2、墒情的判断、墒情的判断 墒情在空间上的层次性：表墒；底墒；深墒。 墒情在时间上的季节性：与气候的季节性以及作物的生长发育季节密切相关。 吸湿系数（最大吸湿量）吸湿系数（最大吸湿量） 概念：概念：当大气相对湿度达到饱和时，土壤吸湿水达当大气相对湿度达到饱

3、和时，土壤吸湿水达到最大量，这时吸湿水占土壤干重的百分数。到最大量，这时吸湿水占土壤干重的百分数。 特点：特点：对于一定的土壤而言，吸湿系数是一个常对于一定的土壤而言，吸湿系数是一个常数。土壤最大吸湿量，因质地不同而异，质地愈粘，数。土壤最大吸湿量，因质地不同而异，质地愈粘，最大吸湿量愈大，质地愈砂，最大吸湿量愈小。最大吸湿量愈大，质地愈砂，最大吸湿量愈小。 4 4、重力水、重力水 当土壤水分超过田间持水量，多余的水分就会受重力的作用沿土壤中大孔隙向下移动，这种不被土壤保持而受重力支配的水叫重力水。 重力水不受土壤吸附力和毛管力的作用。它是植物根系能够吸收利用的水分。 土壤最大持水量（全蓄水量

4、）：土壤最大持水量（全蓄水量）：当土壤中的大小孔隙全部被水分充满时的土壤含水量。 土壤水分能态学是根据水分在土壤中受各种力的作用土壤水分能态学是根据水分在土壤中受各种力的作用后其自由能的变化来研究土壤水的能态和运动等变化规后其自由能的变化来研究土壤水的能态和运动等变化规律。能态的观念来研究土壤水最早始于律。能态的观念来研究土壤水最早始于19071907年。年。 （一）土壤水势及其分势（一）土壤水势及其分势 土壤在各种力（吸附力、毛管力、重力和静水压力等）的作用下，与同样温度、高度和大气压等条件下纯自由水相比（即以纯水作为参比标准，假定其势值为零），势能（或自由能）的变化（主要是降低），称为土水

5、势土水势。 土壤水由土水势高处流向低处。同一质地的土壤，其湿度愈大，土水势也愈高； 不同质地的土壤：10%砂土 15%粘土 土水势研究土壤水的优点：土水势研究土壤水的优点： 1 1、可以作为判断各种土壤水分能态的统一标准和尺度； 2 2、水势的数值可以在土壤植物大气之间统一使用，把土水势、根水势、叶水势等统一比较，判断它们之间的水流方向、速度和土壤水的有效性； 3 3、对土壤水势的研究还能提供一些更为精确的测定手段。 土水势包括基质势、压力势、溶质势、重力势等分势。 1 1、基质势、基质势 在不饱和情况下，由于土壤基质（固相颗粒）吸附力和毛管力产生的土水势变化值称为基质势。 土壤含水量愈低，基

6、质势也愈低。反之，基质势愈高。土壤水完全饱和时，基质势达到最大值，与参比标准相等，即等于零。2 2、压力势、压力势 在土壤水饱和的情况下，土水势不同于参比标准的是土壤水所承收的压力，这个分势就叫压力势。 土表的水土表的水，压力势为零； 土体内水，土体内水，压力势大于参比标准为正值。3 3、溶质势、溶质势 指由土壤水中溶解的溶质而引起土水势的变化，也称渗透势。溶质势一般为负值溶质势一般为负值。土壤水中溶解的溶质愈多，溶质势愈低。 需考虑溶质势的两种情况： 1）研究土壤水对植物的关系时； 2）研究土壤水分蒸发和大气水汽在土表凝结时。 4 4、重力势、重力势 由重力作用而引起的土水势变化，称为重力势

7、。 土壤水的重力势可正可负，主要看与参比标准的高度比较，高与参比标准的土壤水的重力势为正值，且高度愈高则重力势的正值愈大。（二）土壤水吸力（二）土壤水吸力 土壤水吸力简称吸力，是指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态，并非指土壤对水的吸力。 实践应用中，由于基质势和溶质势一般为负值，很不方便，因此将基质势和溶质势的相反数定义为吸力。 吸力也可以用来判断土壤水的运动方向：土壤水总是由吸力低处向吸力高处流动。水分特征曲线 土壤水的能量指标（在非盐碱土即基质吸力或基质势，与土壤水的容量指标（即土壤含水量）作成相关曲线称土壤水分特征曲线。 滞后现象：从干到湿与从湿到干所得到的土壤水分特征曲线不重合的

8、现象。第四节第四节 土壤水的运动规律土壤水的运动规律 土壤水分的运动主要指液态水和气态水的运动。运动的方向一定是从水势高处向水势低处运动。 一、液态水的运动（重力水）一、液态水的运动（重力水） 1 1、饱和流、饱和流 土壤所有的大小孔隙都充满水时的水流叫饱和流。饱和流的推动力是重力势重力势和压力势压力势梯度，在饱和流中土壤导水率称饱和导水率（K饱），影响饱和导水率的因素主要取决于土壤中粗孔的孔径和数量，孔径愈大，粗孔数量愈多，饱和导水率就愈高，水愈容易通过。一般来说：对K值而言，砂土大于壤土大于粘土。 2 2、不饱和流（毛管水和膜状水）、不饱和流（毛管水和膜状水） 土壤中部分孔隙充满水时的水流

9、叫不饱和流。它是大部分土壤中水分流动的形式。不饱和流的推动力主要是基质势基质势梯度（或土壤水吸力梯度）和重力势重力势梯度。在吸水力较高时，导水率极低，水分运动速度非常缓慢。 对于饱和流而言，导水性最好的是粗孔多的土壤，而在不饱和流中，细孔多的粘土和壤土，比砂土的导水性好。因为在相同的土壤吸力下，土壤水的连续程度好，因此，在不饱和流中，导水率随土壤吸力的增加而降低，或土壤含水量的减少而降低，这种情况在砂土较为急剧，在粘土中较为缓和，壤土居中。3 3、土壤水分的入渗、土壤水分的入渗 入渗是指液态水自地表进入土壤的过程。入渗速率随入渗时间的延长而延缓，最后达到一个比较稳定的数值（如图所示）。常使用的

10、指标为最初入渗速率、最后入渗速率、入渗开始1h后的入渗速率。 入渗过程中土壤水剖面水分分布，在质地均一的土壤剖面上如图所示。无论表土下是砂层还是细土层，在不断入渗中最初都能使上层土壤先积蓄水，以后才下渗。 土壤入渗速率随时间的变化土壤入渗速率随时间的变化 入渗中土壤水剖面入渗中土壤水剖面二、气态水的运动二、气态水的运动 土壤气相水在孔隙内的运动，实际上是水气分子从一个地方向另一个地方扩散的运动。它服从于一般气体扩散定律。土壤气态水运动表现为水汽扩散水汽扩散和水汽凝结。水汽凝结。 水气运动的梯度是由土壤水吸力梯度土壤水吸力梯度和温度梯度温度梯度所引起的，其中温度梯度作用力大。 “夜潮”现象和“冻

11、后聚墒”现象是土壤水汽凝结的结果。在干旱期间，土壤水不断以水气形态由表土向大气扩散称土面蒸发。 土壤蒸发的三个阶段：土壤蒸发的三个阶段： 1 1）大气蒸发力控制阶段（蒸发率不变阶段） 特点：土壤水较多，向土面的导水率高，足以补偿土面蒸发消耗水量，所以蒸发率不变，一般可持续几天，丢水量也大。 雨水或灌水后及时中耕或地面覆盖是减少土壤水损失的重要措施 2 2）土壤导水力控制阶段（蒸发率降低阶段） 特点：土壤蒸发的强度取决于土壤的导水性质，即导水率的大小。该阶段维持的时间不长。 3 3）扩散控制阶段 特点：土面形成干土后，土壤水向干土层的导水率降至近于零时，液态水已不能运行至地表，在干土层下稍微湿润

12、土层的水分汽化，形成水气分子通过干土层扩散到大气中去。这一阶段，通过镇压以防止蒸发，抑制水气向大气扩散。 从以上三个阶段可以看出：保墒重点应该在第一阶段末和第二阶段初。第五节第五节 土壤水分状况及水分平衡土壤水分状况及水分平衡一、田间水分平衡一、田间水分平衡田间水分平衡：在一定容积土壤内水的收入与支出，在农田，主要是指田间水分平衡：在一定容积土壤内水的收入与支出，在农田，主要是指根层土壤水的平衡，根层深度一般多指根层土壤水的平衡，根层深度一般多指1-21-2m m深度以内，在一定时期内，深度以内，在一定时期内，根层土壤水分含量的变化。根层土壤水分含量的变化。 水水= =水收水收- -水支水支土

13、壤水的收入有降水、灌溉水（是主要土壤水的收入）以及其它来源的土壤水的收入有降水、灌溉水（是主要土壤水的收入）以及其它来源的水（如四周流入的地表水、地表径流、借毛管上升的地下水。水（如四周流入的地表水、地表径流、借毛管上升的地下水。 土壤水分支出：地表径流（水径）、深层渗漏（水漏）、土面蒸发（水土壤水分支出：地表径流（水径）、深层渗漏（水漏）、土面蒸发（水蒸）和植物蒸腾（水腾），因此蒸）和植物蒸腾（水腾），因此水水= =水降水降+ +水灌水灌- -水径水径- -水漏水漏- -水蒸水蒸- -水腾水腾 由于水蒸和水腾很难分别测定，由于水蒸和水腾很难分别测定， 故常在一起称为蒸散。故常在一起称为蒸散。 应用水平衡原理，可以了解作物应用水平衡原理，可以了解作物 日耗水量，在灌区还可作为确定日耗水量，在灌区还可作为确定 灌溉时间的依据。灌溉时间的依据。 SPAC SPAC循环体系循环体系 二、土壤水分状况二、土壤水分状况 土壤水分状况通常是指周年中土壤剖面上下土层的含水量或土水势的情况及变化（也称为墒情）。 我国北方在周年内土壤水分状况可分为四个时期： 1. 土壤湿度相对稳定期 2. 春夏之交土壤失水期 3. 夏季土壤水分聚集期 4. 晚秋至冬初的土壤失