第三章土壤水分1節(jié)

1、主講教師：羅春艷主講教師：羅春艷能源與水利學(xué)院二一四年 九月第三章第三章 土壤水分土壤水分主要內(nèi)內(nèi)容： 土壤水分類型土壤水分類型 土壤水分能態(tài)土壤水分能態(tài) 土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水分運(yùn)動(dòng) 土壤墑情和田間墑情土壤墑情和田間墑情第三章土壤水分第三章土壤水分 通過土壤水分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識到土壤通過土壤水分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識到土壤水分的重要性，重點(diǎn)掌握掌握水分的重要性，重點(diǎn)掌握掌握土壤水分類型土壤水分類型、特點(diǎn)及相應(yīng)的水分常數(shù)；、特點(diǎn)及相應(yīng)的水分常數(shù)；掌握掌握土壤土水勢土壤土水勢、土水吸力、水分特征曲線概念、土水吸力、水分特征曲線概念，能夠利用，能夠利用水吸力和土水勢判斷水分運(yùn)動(dòng)的方向。水吸力和土水勢判斷

2、水分運(yùn)動(dòng)的方向。本章的教學(xué)教學(xué)目的：第三章第三章 土壤水分土壤水分本章的重點(diǎn)、難難點(diǎn)：1)1) 土壤水分類型、特點(diǎn)及相應(yīng)的水分常數(shù)土壤水分類型、特點(diǎn)及相應(yīng)的水分常數(shù)2)2) 土壤土水勢、土水吸力、水分特征曲線概念土壤土水勢、土水吸力、水分特征曲線概念第三章第三章 土壤水分土壤水分土壤水分是土壤最為重要的組成部分，它在土壤形土壤水分是土壤最為重要的組成部分，它在土壤形成、土壤的演化過程中起到極為重要作用。成、土壤的演化過程中起到極為重要作用。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型一、概述一、概述水是土壤中一系列過程進(jìn)行的媒介。水是土壤中一系列過程進(jìn)行的媒介。土壤水是土壤微生物、植物的最主要的水源。

3、土壤水是土壤微生物、植物的最主要的水源。所有的所有的水只有進(jìn)入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才能被植物吸收利用。水只有進(jìn)入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要來源。土壤水是作物吸水的最主要來源。 土壤水分狀況是土壤肥力的最重要的因素之一。土壤水分狀況是土壤肥力的最重要的因素之一。有收無收在于水，收多收少在于肥。有收無收在于水，收多收少在于肥。（一）土壤水分的重要性（一）土壤水分的重要性（二）關(guān)于土壤水分的概念需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)（二）關(guān)于土壤水分的概念需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)1.1.土壤水分土壤水分并非純水并非純水，而是溶解有各種有機(jī)無機(jī)物，而是溶解有各種有機(jī)無機(jī)物質(zhì)的稀溶液。質(zhì)的稀溶液。（

4、成分）（成分）第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型2.2.土壤水是指在土壤水是指在105105110110情況下，從土壤中能夠情況下，從土壤中能夠被烘出來的水分總和被烘出來的水分總和。 （范圍）（范圍）土壤水分不包含礦物晶架結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)晶水。測定土土壤水分不包含礦物晶架結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)晶水。測定土壤水分含量時(shí)，烘箱溫度必須控制在這個(gè)溫度范圍，壤水分含量時(shí)，烘箱溫度必須控制在這個(gè)溫度范圍，直至烘至恒重。直至烘至恒重。-界定了土壤水分的范圍界定了土壤水分的范圍3.3.土壤水分均是土壤水分均是來自于來自于自然界降水、灌溉或地下水自然界降水、灌溉或地下水的上升等，保蓄在土壤當(dāng)中的。土壤水雖然來自于的上升等，保

5、蓄在土壤當(dāng)中的。土壤水雖然來自于自由水，但又與自由水從許多性質(zhì)方面有所不同。自由水，但又與自由水從許多性質(zhì)方面有所不同。（來源）（來源）第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型（二）關(guān)于土壤水分的概念需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)（二）關(guān)于土壤水分的概念需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)4.4.土壤水與大氣水、地表水、植物水、地下水處于土壤水與大氣水、地表水、植物水、地下水處于平衡與交換狀態(tài)平衡與交換狀態(tài)（五水轉(zhuǎn)化），（五水轉(zhuǎn)化），成為生態(tài)環(huán)境的主成為生態(tài)環(huán)境的主要影響因素。要影響因素。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型二、土壤的保水性的機(jī)制二、土壤的保水性的機(jī)制第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型二、土壤的保水性的機(jī)制二、土

6、壤的保水性的機(jī)制第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型二、土壤的保水性的機(jī)制二、土壤的保水性的機(jī)制土壤水土壤水固態(tài)水：冬季土壤結(jié)冰時(shí)存在固態(tài)水：冬季土壤結(jié)冰時(shí)存在氣態(tài)水：存在于土壤空氣中氣態(tài)水：存在于土壤空氣中液態(tài)水液態(tài)水受土粒分子引力受土粒分子引力吸濕水吸濕水膜狀水膜狀水受毛管力作用受毛管力作用毛管懸著水毛管懸著水毛管上升水毛管上升水受重力作用：受重力作用：重力水重力水吸著水吸著水毛管水毛管水第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型三、土壤水分類型三、土壤水分類型吸濕水：吸濕水：干燥的土?？糠肿右耐寥揽諝庵形值臍鈶B(tài)水。干燥的土粒靠分子引力從土壤空氣中吸持的氣態(tài)水。（一）吸濕水（一）吸濕水1.

7、1.定義定義機(jī)制：表面能（表面分子引力)受到的吸持力受到的吸持力=109Pa=109Pa3.13.1106Pa106Pa（1 1萬萬3131大氣壓），大氣壓），遠(yuǎn)大于植物根遠(yuǎn)大于植物根的吸水力的吸水力( (平均為平均為1520kPa), 1520kPa), 植物無法植物無法吸收利用，屬于土壤水中的吸收利用，屬于土壤水中的無效水無效水，對生產(chǎn)的直接意義不大。對生產(chǎn)的直接意義不大。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型它所受土粒表面的它所受土粒表面的吸附力很強(qiáng)吸附力很強(qiáng)，具有固態(tài)水的性質(zhì)，不，具有固態(tài)水的性質(zhì)，不能流動(dòng)能流動(dòng).2.2.性質(zhì)性質(zhì)可幫助分析土壤水的有效性可幫助分析土壤水的有效性，一般土壤

8、中無效水總量約為，一般土壤中無效水總量約為最大吸濕量的最大吸濕量的1.52.0倍。倍。v 比重很大比重很大(約約1.5g/cm3)，無溶解能力無溶解能力，v 冰點(diǎn)下降冰點(diǎn)下降 -78；v 重力也不能使其移動(dòng)，重力也不能使其移動(dòng)，又稱緊束縛水又稱緊束縛水第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型土壤含鹽量及鹽類成分土壤含鹽量及鹽類成分土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地 吸濕水量（）吸濕水量（）土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地吸濕水量（）吸濕水量（）細(xì)沙土細(xì)沙土壤沙土壤沙土沙壤土沙壤土輕壤土輕壤土0.030.031.061.061.401.402.092.09中壤土中壤土粘土粘土重粘土重粘土泥炭土泥炭土3.003.005.405.406

9、.546.5418.4218.423.3.影響土壤吸濕水含量的因素影響土壤吸濕水含量的因素土壤空氣濕度土壤空氣濕度土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量空氣濕度空氣濕度 含鹽量（含鹽量（Mgcl2Mgcl2）第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型( (二二) )膜狀水膜狀水膜狀水：膜狀水：土?？糠肿右ξ值囊簯B(tài)水，在土粒吸濕水外圍形土?？糠肿右ξ值囊簯B(tài)水，在土粒吸濕水外圍形成薄的水膜。成薄的水膜。1.1.定義定義膜狀水示意圖膜狀水示意圖機(jī)制：表面能（表面分子引力: 6.25-31 105 Pa ） 31316.256.25大氣大氣壓）壓）第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型( (二二)

10、)膜狀水膜狀水2.2.性質(zhì)性質(zhì)平均密度為平均密度為1.25g/cm1.25g/cm3 3；冰點(diǎn)約為；冰點(diǎn)約為-15-15，無溶解性，無溶解性不能在重力作用下移動(dòng)，可以從水膜厚處向水膜薄處不能在重力作用下移動(dòng)，可以從水膜厚處向水膜薄處移動(dòng)，但速度非常緩慢，一般為移動(dòng)，但速度非常緩慢，一般為0.20.20.4mm/0.4mm/小時(shí)。小時(shí)。又又稱松束縛水稱松束縛水膜狀水的內(nèi)層水，植物根無法吸收利用，為無效水，膜狀水的內(nèi)層水，植物根無法吸收利用，為無效水，而它的外層水，植物可以吸收利用，但數(shù)量極為有限而它的外層水，植物可以吸收利用，但數(shù)量極為有限第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型( (二二) )膜狀

11、水膜狀水第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型（三）毛管水（三）毛管水1.1.定義定義定義：依靠毛管力吸持和保存在土壤毛管孔隙中的液態(tài)水依靠毛管力吸持和保存在土壤毛管孔隙中的液態(tài)水受毛管力作受毛管力作用保持在土用保持在土壤中的水分壤中的水分第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型機(jī)制：毛管力（0.08- 6.25 105 ）（三）毛管水（三）毛管水2.2.性質(zhì)性質(zhì)第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型它不受重力支配而流失，所受力比植物根的吸水力小得多它不受重力支配而流失，所受力比植物根的吸水力小得多, 是是植物所需水分的主要給源植物所需水分的主要給源毛管水移動(dòng)性大，能較迅速地運(yùn)動(dòng)，一般向消耗點(diǎn)移動(dòng)，如

12、毛管水移動(dòng)性大，能較迅速地運(yùn)動(dòng)，一般向消耗點(diǎn)移動(dòng)，如向根系吸水點(diǎn)和表土蒸發(fā)面移動(dòng)向根系吸水點(diǎn)和表土蒸發(fā)面移動(dòng)（10-300mm/h ）毛管水溶有各種養(yǎng)分，是土壤養(yǎng)分的溶劑和輸送者。毛管水溶有各種養(yǎng)分，是土壤養(yǎng)分的溶劑和輸送者。是土壤中最寶貴的水是土壤中最寶貴的水毛管現(xiàn)象的演示毛管現(xiàn)象的演示第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型當(dāng)土壤孔隙直徑大于當(dāng)土壤孔隙直徑大于8mm時(shí)，毛管力的大小時(shí)，毛管力的大小可用拉普拉斯公式計(jì)算：可用拉普拉斯公式計(jì)算：P P為毛管力為毛管力T=7210-3N/mr為毛管半徑為毛管半徑第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型P=2T/r土壤質(zhì)

13、地越細(xì)，毛管半徑土壤質(zhì)地越細(xì)，毛管半徑越小，毛管力越大越小，毛管力越大3.3.毛管力計(jì)算公式毛管力計(jì)算公式第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型1）水分子本身引力的作用而具有明顯的表面張力）水分子本身引力的作用而具有明顯的表面張力4.4.毛管水的存在與下列因素有關(guān)毛管水的存在與下列因素有關(guān)2）土粒在吸足膜狀水后尚有多余的引力）土粒在吸足膜狀水后尚有多余的引力3）復(fù)雜的土壤孔隙系統(tǒng)）復(fù)雜的土壤孔隙系統(tǒng)F根據(jù)毛管水與地下水是否相連接，可將毛管水分成：根據(jù)毛管水與地下水是否相連接，可將毛管水分成：5.5.毛管水分類毛管水分類毛管上升水：毛管上升水：毛管懸著水毛管懸著水第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類

14、型 毛管懸著水（與地下水無關(guān)）毛管懸著水（與地下水無關(guān)） 在地下水較深的情況下，在地下水較深的情況下，降水或灌溉水降水或灌溉水等地面水進(jìn)等地面水進(jìn)入土壤，入土壤，借助毛管力保持在上層土壤毛管孔隙中的水分借助毛管力保持在上層土壤毛管孔隙中的水分。它它與來自地下水上升的毛管水并不相連與來自地下水上升的毛管水并不相連，好像懸掛在半，好像懸掛在半空中一樣，故稱之為空中一樣，故稱之為毛管懸著水毛管懸著水。毛管懸著水是毛管懸著水是地勢較高處地勢較高處植物吸收水分的主要給源。植物吸收水分的主要給源。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型土土 粒粒毛管毛管懸著懸著水示水示意圖意圖第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分

15、類型 毛管上升水（毛管上升水（與地下水有關(guān)）與地下水有關(guān)）借助于毛管合力借助于毛管合力由地下水上升進(jìn)入上層土體的水由地下水上升進(jìn)入上層土體的水毛管水上升高度：毛管水上升高度：從地下水面到毛管上升水所能到達(dá)的絕對高度從地下水面到毛管上升水所能到達(dá)的絕對高度H=75/dH為毛管水上升高度為毛管水上升高度d為土粒平均直徑為土粒平均直徑第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型土土 粒粒毛管毛管上升上升水示水示意圖意圖地下水位地下水位第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型土粒直徑土粒直徑毛管上升高度毛管上升高度土粒直徑土粒直徑毛管上升高度

16、毛管上升高度觀察值觀察值計(jì)算值計(jì)算值觀察值觀察值計(jì)算值計(jì)算值5-25-225252121 0.2-0.10.2-0.1428428500250022-12-165655050 0.1-0.050.1-0.0510551055100010001-0.51-0.5131131100100 0.05-0.020.05-0.0220002000210021000.5-0.20.5-0.2246246210210 在均一的土粒中毛管水上升的觀察值與計(jì)算值在均一的土粒中毛管水上升的觀察值與計(jì)算值（四）重力水（四）重力水1.1.含義含義定義：土壤中不被土壤保持而受重力支配向下流動(dòng)不被土壤保持而受重力支配向下

17、流動(dòng)的水，稱為的水，稱為重力水重力水第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型（四）重力水（四）重力水2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)主要發(fā)生在大孔隙中。主要發(fā)生在大孔隙中。所受的吸力為所受的吸力為0.10.1（0.30.3）0bar0bar。重力水對作物的有效性為臨時(shí)有效水。重力水對作物的有效性為臨時(shí)有效水。它容易產(chǎn)生養(yǎng)分淋失，污染地下水的質(zhì)量。它容易產(chǎn)生養(yǎng)分淋失，污染地下水的質(zhì)量。土壤空氣不足，造成內(nèi)澇，反而有害于作物生長（多余水）土壤空氣不足，造成內(nèi)澇，反而有害于作物生長（多余水）第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型1.1.吸濕系數(shù)（最大吸濕量）吸濕系數(shù)（最大吸濕量）：飽和空氣中土壤能吸附的：飽和空氣中土壤能

18、吸附的最大水汽量。最大水汽量。四、土壤水分常數(shù)四、土壤水分常數(shù)土壤水分常數(shù)：土壤水分常數(shù)：在某些特征條件下的土壤含水率稱為土壤在某些特征條件下的土壤含水率稱為土壤水分特征常數(shù)。水分特征常數(shù)。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型粘土壤土砂土；溫度高，吸濕系數(shù)小。粘土壤土砂土；溫度高，吸濕系數(shù)小。 2.2.最大分子持水量最大分子持水量：土壤分子力所吸附的水分的最大值：土壤分子力所吸附的水分的最大值稱為最大分子持水量（包括吸濕水和薄膜水）稱為最大分子持水量（包括吸濕水和薄膜水）四、土壤水分常數(shù)四、土壤水分常數(shù)第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型 最大分子持水量（最大分子持水量（2 24 4）吸濕系數(shù)

19、吸濕系數(shù) 此時(shí)膜狀水達(dá)到最大值此時(shí)膜狀水達(dá)到最大值3.3.凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)：當(dāng)植物因根無法吸水而發(fā)生永久萎蔫時(shí)的：當(dāng)植物因根無法吸水而發(fā)生永久萎蔫時(shí)的土壤（最大土壤（最大) )含水量。含水量。一、土壤水分常數(shù)一、土壤水分常數(shù)第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型意義：是作物可利用水量的下限，通常作為灌溉下限。意義：是作物可利用水量的下限，通常作為灌溉下限。凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)= = （1.51.52.02.0）吸濕系數(shù)吸濕系數(shù)表表7.1 不不同同質(zhì)質(zhì)地地土土壤壤的的萎萎蔫蔫系系數(shù)數(shù)（ m%）土土壤壤質(zhì)質(zhì)地地 粗粗砂砂壤壤土土 細(xì)細(xì)砂砂土土 砂砂壤壤土土 壤壤 土土 粘粘壤壤土土萎萎蔫蔫系系數(shù)數(shù) 0.

20、961.11 2.73.6 5.66.9 9.012.4 13.016.64.4.毛管斷裂含水量毛管斷裂含水量：當(dāng)土壤中的懸著毛管水因作物吸收和：當(dāng)土壤中的懸著毛管水因作物吸收和 土表蒸發(fā)而發(fā)生斷裂時(shí)的土壤含水量。土表蒸發(fā)而發(fā)生斷裂時(shí)的土壤含水量。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型 毛管斷裂含水量田間持水量毛管斷裂含水量田間持水量606070%70%。5.5.飽和含水量（全蓄水量、全持水量）飽和含水量（全蓄水量、全持水量）：土壤所有：土壤所有孔隙充水時(shí)土壤的含水量。孔隙充水時(shí)土壤的含水量。不同質(zhì)地和耕作條件下的田間持水量不同質(zhì)地和耕作條件下的田間持水量m m（ % %）緊實(shí)緊實(shí)耕后耕后 21

21、21 252528-3228-32 24-2824-28 22-2622-26 20-2420-24 13-2013-20 10-1410-14 田間持水量田間持水量 二合土二合土粘土粘土重壤土重壤土中壤土中壤土輕壤土輕壤土砂壤土砂壤土砂土砂土 土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地 在形態(tài)上它包括在形態(tài)上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。 當(dāng)含水量達(dá)到田持時(shí)，若繼續(xù)供水，并不能使該土體的當(dāng)含水量達(dá)到田持時(shí)，若繼續(xù)供水，并不能使該土體的持水量再增大，而只能進(jìn)一步濕潤下層土壤。田間持水持水量再增大，而只能進(jìn)一步濕潤下層土壤。田間持水量是確定量是確定灌水量灌水量的重要依據(jù)的重要依據(jù)。 影響因素

22、影響因素：質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、松緊狀況等質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、松緊狀況等6.田間持水量田間持水量是指毛管懸著水達(dá)到最大數(shù)量時(shí)的土壤含水量是指毛管懸著水達(dá)到最大數(shù)量時(shí)的土壤含水量 第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型華北平原不同質(zhì)地土壤的水分常數(shù)華北平原不同質(zhì)地土壤的水分常數(shù)質(zhì)地名稱質(zhì)地名稱土壤水分常數(shù)土壤水分常數(shù)質(zhì)量含水量（質(zhì)量含水量（%）容積含水量（容積含水量（%）吸濕吸濕系數(shù)系數(shù)萎蔫萎蔫系數(shù)系數(shù)田間持田間持水量水量飽和持飽和持水量水量吸濕吸濕系數(shù)系數(shù)萎蔫萎蔫系數(shù)系數(shù)田間持田間持水量水量飽和持飽和持水量水量緊沙土緊沙土- - -16162222- - - -26263232- -沙壤土

23、沙壤土1 12 24 46 622223030303040402 23 35 59 93232424245455252輕壤土輕壤土1 12 24 49 922222828282840402 23 36 612123030363640405252中壤土中壤土2 23 36 6101022222828303038383 35 58 815153030353544445454重壤土重壤土2 23 36 6131322222828282838383 34 49 918183232424240405050輕粘土輕粘土- -15.015.02828323232324040- -20.020.0404045

24、4545455454中粘土中粘土- -121217172525353535354040- -171724243535454548485353重粘土重粘土- - -3030353538384242- - -4040505048485555第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型1 10 00 0% %烘烘干干土土重重土土壤壤水水的的質(zhì)質(zhì)量量）土土壤壤質(zhì)質(zhì)量量含含水水量量（100swmMM（一）土壤含水量表示方法（一）土壤含水量表示方法質(zhì)量含水量質(zhì)量含水量：土壤中所含水質(zhì)量與烘干土質(zhì)量的比值。：土壤中所含水質(zhì)量與烘干土質(zhì)量的比值。土壤含水量土壤含水量：在一定量土壤中所含水的總量。：在一定量土壤中所含水的總量。1. 1. 質(zhì)量含水量質(zhì)量含水量第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型五、土壤含水量與有效性五、土壤含水量與有效性質(zhì)量含水量的表示必須以質(zhì)量含水量的表示必須以烘干土重烘干土重為基數(shù)，而不能以濕土為基數(shù)為基數(shù)，而不能以濕土為基數(shù) 容積含水量與質(zhì)量含水量的關(guān)系：容積含水量與質(zhì)量含水量的關(guān)系：bmv(%)(%)2. 2.容積含水量容積含水量 容積含水量：單位土壤總?cè)莘e中水分所占的容積分?jǐn)?shù)。容積含水量：單位土壤總?cè)莘e中水分所占的容積分?jǐn)?shù)。第一節(jié)土壤水分類型第一節(jié)土壤水分類型 1 10 00 0% %土土壤壤容容積積水水分分容容積積）土土