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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；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（
