土壤学第五章土壤水.ppt

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1、第五章第五章 土壤水土壤水1教学目标教学目标与要求与要求1.1.土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定 2.2.土壤水的能态土壤水的能态 3.3.土壤水的运动土壤水的运动 4.4.土壤中的溶质运移土壤中的溶质运移 1.掌握土壤水的各种概念、各种水分常数；掌握土壤水的各种概念、各种水分常数；2.弄清土水势的定义及其各分势；弄清土水势的定义及其各分势；3.重点掌握土壤水分运动规律重点掌握土壤水分运动规律;4.弄清饱和流和非饱和流的区别。弄清饱和流和非饱和流的区别。主要内容主要内容2 第一节第一节 土壤水的类型划分土壤水的类型划分 及土壤水分含量的测定及土壤水分含量

2、的测定 一、土壤水的类型划分及有效性一、土壤水的类型划分及有效性 （一）土壤水的类型划分（一）土壤水的类型划分 1.吸湿水吸湿水(hydroscopic water)（紧束缚水）（紧束缚水）土粒通过吸附力吸附空气中土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子水汽分子所保持的水分。所保持的水分。吸吸附附力力很很强强，可可达达31至至10000atm，因因而而水水的的密密度度增增大大，可可达达1.5g/cm3，无无溶溶解解能能力力，不不移移动动，通通常常在在105110条件下烘干除去。对植物无效。条件下烘干除去。对植物无效。3 只含有吸湿水的土壤称为只含有吸湿水的土壤称为风干土风干土；除去吸湿水的绝对干土称为

3、除去吸湿水的绝对干土称为烘干土烘干土。风干土重风干土重 烘干土重烘干土重=1+吸湿水吸湿水%风干土重风干土重=烘干土重烘干土重（1+吸湿水吸湿水%）土壤吸湿水含量受土壤质地的影响，粘质土吸附力强，土壤吸湿水含量受土壤质地的影响，粘质土吸附力强，保持的吸湿水多，砂质土则吸湿水含量低保持的吸湿水多，砂质土则吸湿水含量低。吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高，吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高，吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。4膜膜状状水水示示意意图图2 2.膜状水膜状水 (membraneous water)membraneous water)

4、土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜。土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜。5 保持的力较吸湿水低，保持的力较吸湿水低，6.2531atm，密度较，密度较吸湿水小，无溶解性；移动缓慢，由水膜厚的地吸湿水小，无溶解性；移动缓慢，由水膜厚的地方往水膜薄的地方移动，速度仅方往水膜薄的地方移动，速度仅0.20.4mm/hr。膜状水对植物有效性低，仅部分有效。膜状水对植物有效性低，仅部分有效。3.毛管水毛管水(capillary water)存在于毛管孔隙存在于毛管孔隙(capillary pore)中为弯月面力中为弯月面力所保持的水分。所保持的水分。6水水沿沿着着毛毛管管上上升

5、升毛管作用力范围：毛管作用力范围：0.11mm有明显的毛管作用有明显的毛管作用0.050.1mm 毛管作用较强毛管作用较强 0.050.005mm 毛管作用最强毛管作用最强0.001mm 毛管作用消失毛管作用消失7土土 粒粒毛管毛管上升上升水示水示意图意图地下水位地下水位(1)毛管上升水毛管上升水(capillary supporting water)与地下水有联系，随毛管上升保持在土壤中的水分。与地下水有联系，随毛管上升保持在土壤中的水分。8土土 粒粒毛管毛管悬着悬着水示水示意图意图(2)毛管悬着水毛管悬着水(capillary suspending water)与地下水无联系，由毛管力保持

6、在土壤毛管孔隙中与地下水无联系，由毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水分，好象悬在土壤中一样。的水分，好象悬在土壤中一样。9l4.重力水重力水(gravitational water)l 受重力作用可以从土壤中排出的水分，主受重力作用可以从土壤中排出的水分，主要存在于土壤通气孔隙中。要存在于土壤通气孔隙中。（二）土壤水分常数（二）土壤水分常数(soil moisture constant)土壤中某种水分类型的最大含量，随土壤性质而定，土壤中某种水分类型的最大含量，随土壤性质而定，是一个比较固定的数值，故称水分常数是一个比较固定的数值，故称水分常数。101.吸湿系数吸湿系数(hygroscopic c

7、oefficient)吸湿水的最大含量，也称最大吸湿量。吸湿水的最大含量，也称最大吸湿量。吸湿水的含量受空气相对湿度影响，测定吸湿系数是吸湿水的含量受空气相对湿度影响，测定吸湿系数是在空气相对湿度在空气相对湿度98%(或或99%)条件下，让土壤充分吸湿条件下，让土壤充分吸湿(通通常为一周时间常为一周时间)，达到稳定后在，达到稳定后在105110条件下烘干条件下烘干测定得到吸湿系数。测定得到吸湿系数。1112 土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。土土 壤壤 紫色土紫色土 黄黄 壤壤 潮潮 土土 砂砂 土土 质质 地地 粘粘 土土 重重 壤壤 中中 壤壤 砂壤砂壤 吸湿系数

8、（吸湿系数（%）7.53 4.11 2.52 0.8 2.凋萎系数凋萎系数(wilting coefficient)植物永久凋萎时的土壤最大含水量。植物永久凋萎时的土壤最大含水量。土壤凋萎系数的大小，通常用吸湿系数的土壤凋萎系数的大小，通常用吸湿系数的1.52.0倍倍来衡量。质地愈粘重，凋萎系数愈大。来衡量。质地愈粘重，凋萎系数愈大。（非活性孔度凋萎系数（非活性孔度凋萎系数容重）容重）13 3.田间持水量田间持水量(field capacity)毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反映土壤毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反映土壤保水能力大小的一个指标。保水能力大小的一个指标。计算土壤灌

9、溉水量时以田间持水量为指标，既节约用计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标，既节约用水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高地下水位。地下水位。土壤土壤 学学4.毛管持水量毛管持水量(capillary capacity)毛管上升水达最大量时的土壤含水量。毛管上升水达最大量时的土壤含水量。14 毛管上升水与地下水有联系，受地下水压的影响，毛管上升水与地下水有联系，受地下水压的影响，因此毛管持水量通常大于田间持水量。毛管持水量是计因此毛管持水量通常大于田间持水量。毛管持水量是计算土壤毛管孔隙度的依据。算土壤毛管孔隙度的依据。（毛管孔度毛管

10、持水量（毛管孔度毛管持水量 容重）容重）（通气孔度总孔度非活性孔度毛管孔度）（通气孔度总孔度非活性孔度毛管孔度）5.饱和持水量饱和持水量(saturated water content)土壤孔隙全部充满水时的含水量称为饱和持水量。土壤孔隙全部充满水时的含水量称为饱和持水量。15（三）土壤水的有效性（三）土壤水的有效性(availability)土壤水的有效性土壤水的有效性(availability)是指土壤水能否被是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。植物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水不能被植物吸收利用的水称为无效水,能被植物吸收能被植物吸收利用的水称为有效水利用的

11、水称为有效水。最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。土壤质地土壤质地砂土砂土 砂壤土砂壤土 轻壤土轻壤土 中壤土中壤土重壤土重壤土粘土粘土田间持水量田间持水量(%)121822242630凋萎系数凋萎系数(%)35691115有效水最大含量有效水最大含量(%)91316151515表表5-1 土壤质地与有效水最大含量的关系土壤质地与有效水最大含量的关系16土壤含水量土壤含水量(soil water content)(hygroscopic coefficient)(wilting coefficient)(field capacity)(sat

12、urated water content)17 二、土壤水含量的表示方法二、土壤水含量的表示方法1.重量百分数重量百分数(weight percent)(水水w%)Mw 水水w%=100 Ms 计算土壤含水量时，是以干土重为计算基础，这样才计算土壤含水量时，是以干土重为计算基础，这样才能反映土壤的水分状况。能反映土壤的水分状况。2.容积百分数容积百分数(bulk volume percent)(水水v%)水水v%=水水w%土壤容重土壤容重183.水层厚度（水水层厚度（水mm）即在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。即在一定厚度的土层中，水分的厚度毫米数。水水 mm=水水v%土层厚度土层厚度 优

13、优点点:与与气气象象资资料料和和作作物物耗耗水水量量所所用用的的水水分分表表示示方方法法一致，便于互相比较和互相换算。一致，便于互相比较和互相换算。例：例：容重为容重为1.2g/cm3的土壤，初始含水量为的土壤，初始含水量为10%，田间持水量为田间持水量为30%，降雨，降雨10mm，若全部入渗，可使多若全部入渗，可使多深土层达田间持水量？深土层达田间持水量？解：先将土壤含水量水解：先将土壤含水量水w%换算为水换算为水v%初始含水量初始含水量 水水v%=10%1.2=12%19 田间持水量田间持水量 水水v%=30%1.2=36%因水因水mm=水水v%土层厚度土层厚度 土层厚度土层厚度=水水mm

14、/水水v%=10/(0.36-0.12)=41.7（mm）4.水贮量水贮量(方方/亩亩)1亩地土壤水贮量亩地土壤水贮量(方方/亩亩)的计算公式为：的计算公式为：方方/亩亩=2/3水水mm 方方/亩亩=水水mm1/100010000/15=2/3水水mm 作用作用：与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容与灌溉水量的表示方法一致，便于计算库容 和灌水量。和灌水量。20 例：例：一容重为一容重为1g/cm3的土壤，初始含水量为的土壤，初始含水量为12%，田间，田间持水量为持水量为30%，要使，要使30cm土层含水量达田间持水量的土层含水量达田间持水量的80%，需灌水多少（方，需灌水多少（方/亩）？亩

15、）？解：田间持水量的解：田间持水量的80%为：为：30%80%=24%30cm土层含水达田间持水量土层含水达田间持水量80%时时 水水mm=(0.24-0.12)1300=36(mm)2/336=24(方方/亩亩)215.相对含水量相对含水量(relative moisture)指土壤自然含水量占某种水分常数的百分数。指土壤自然含水量占某种水分常数的百分数。一般是以田间持水量为基数，土壤自然含水量占一般是以田间持水量为基数，土壤自然含水量占田间持水量的百分数为相对含水量。田间持水量的百分数为相对含水量。通常相对含水量的通常相对含水量的60%至至80%，是适宜一般农作，是适宜一般农作物以及微生物

16、活动的水分条件。物以及微生物活动的水分条件。三、水分含量的测定三、水分含量的测定1.经典烘干法经典烘干法22 在在105110条件下，烘至恒重，为烘干土重，以条件下，烘至恒重，为烘干土重，以此为此为基础计算水分重基础计算水分重(蒸发损失量蒸发损失量)的百分比的百分比(%)。改进快速法改进快速法红外线烘干法、微波炉烘干法、红外线烘干法、微波炉烘干法、酒精烘干法、酒精烧失法等。酒精烘干法、酒精烧失法等。风干土风干土 烘干土烘干土 水分水分=100%烘干土烘干土2 2.中子法中子法 简便、较精确。但只能用于较深土层水分测定，不能用简便、较精确。但只能用于较深土层水分测定，不能用于土表薄层土。有机质中

17、的氢也会影响于土表薄层土。有机质中的氢也会影响H H2 2O O的测定结果。的测定结果。233.3.TDRTDR法（时域反射仪法）法（时域反射仪法）24 第二节第二节 土壤水的能态土壤水的能态 一、土水势及其分势一、土水势及其分势 1.土水势土水势(soil water potential)土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。以标准状态水的自由能为零，土壤水自由能与其比以标准状态水的自由能为零，土壤水自由能与其比较差值一般为负值。差值大，表明水不活跃，能量低；较差值一般为负值。差值大，表明水不活跃，能量低；差值小，表明土壤水与自由水接近，活跃，能量高

18、。差值小，表明土壤水与自由水接近，活跃，能量高。水流动方向：土水势高水流动方向：土水势高(负值小负值小)低低(负值大负值大)。252.土水势分势土水势分势（1）基模势基模势(matric potential)m 也称基质势，是由土粒吸附力和毛管力所产生的。也称基质势，是由土粒吸附力和毛管力所产生的。在土壤水不饱和的情况下，非盐碱化土壤的土水势以基在土壤水不饱和的情况下，非盐碱化土壤的土水势以基模势为主。模势为主。（2）溶质势（渗透势）溶质势（渗透势）(osmotic potential)s 由溶质对水的吸附所产生。土壤水不是纯水，其中由溶质对水的吸附所产生。土壤水不是纯水，其中有溶质，而水分子

19、是极性分子，与溶质之间可产生静电有溶质，而水分子是极性分子，与溶质之间可产生静电吸附，产生溶质势。吸附，产生溶质势。26（3）重力势重力势(gravitational potential)g 由由重重力力作作用用产产生生的的水水势势。如如果果土土壤壤水水在在参参照照面面之之上上，则重力势为正，反之，重力势为负。则重力势为正，反之，重力势为负。（4）压力势压力势(pressure potential)p 标标准准状状态态水水的的压压力力为为1个个大大气气压压，但但在在土土壤壤中中的的水水所所受到的压力，在局部地方就不一定为受到的压力，在局部地方就不一定为1个大气压。个大气压。如如果果土土壤壤中中

20、有有水水柱柱或或水水层层，就就有有一一定定的的静静水水压压；悬悬浮浮于于水水中中的的物物质质也也会会产产生生一一定定的的荷荷载载压压。若若存存在在上上述述状状况则况则p为正值。为正值。土水势土水势t=m+s+g+p27二、土壤水吸力二、土壤水吸力(soil moisture suction)土壤水承受一定吸附力情况下的能态土壤水承受一定吸附力情况下的能态。水吸力只相当于土水势的基膜势和溶质势，数值相水吸力只相当于土水势的基膜势和溶质势，数值相等，符号相反。等，符号相反。基基膜膜势势和和溶溶质质势势一一般般为为负负值值，使使用用不不方方便便，故故将将其其取取为为正正数数，定定义义为为吸吸力力（S

21、），分分别别称称为为基基质质吸吸力力和和溶溶质吸力。质吸力。在在土土壤壤水水分分的的保保持持和和运运动动中中，不不考考虑虑s，故故一一般般所所说说的的水水吸吸力力是是指指基基质质吸吸力力，其其值值与与m相相等等，符符号号相相反反。溶质吸力只在根系吸水溶质吸力只在根系吸水(有半透膜存在有半透膜存在)时才表现出来。时才表现出来。28 三、水分能量的表示方法三、水分能量的表示方法 土水势或水吸力的表示方法，以使用水柱高度的厘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，最易理解米数来表示最简便，最易理解。现在国际计量统一使用的单位为帕现在国际计量统一使用的单位为帕(Pa)，与厘米的与

22、厘米的换算关系为：换算关系为：1 Pa=10-2cm 1cm水水=102帕帕=1hPa pF：水柱高度厘米数的对数。水柱高度厘米数的对数。29kPa kPa 水柱高度水柱高度（cmcm）pFpF值值 kPa kPa 水柱高度水柱高度（cmcm）pFpF值值 0.10.11 10 01520152015849158494.24.21 110101 13141314121623216234.54.510101001002 210133101331000001000005 551515015012.72.7101325101325100000010000006 6101101100010003 31

23、013250101325010000000100000007 71013101310000100004 4表表表表5 52 2 各种方法的换算关系各种方法的换算关系各种方法的换算关系各种方法的换算关系30四、土水势的测定四、土水势的测定 张力计法、压力膜法、冰点下降法和水气压法等。张力计法、压力膜法、冰点下降法和水气压法等。张张力力计计(tensiometer)，又又名名负负压压计计或或湿湿度度计计，测测定定水水不饱和土壤的基质势或基质吸力。不饱和土壤的基质势或基质吸力。31 张力计适用范围张力计适用范围800/850hPa以下，超过此范围，以下，超过此范围，就有空气进入陶土管而失效。就有空气

24、进入陶土管而失效。旱地作物可吸水的吸力范围多在旱地作物可吸水的吸力范围多在1000hPa以下，以下，故张力计有一定实用价值。故张力计有一定实用价值。压力膜法：压力膜法：根据土壤在不同压力下排水的原理测定，根据土壤在不同压力下排水的原理测定，可测水吸力可测水吸力120bar。32五、土壤水分特征曲线五、土壤水分特征曲线(soil water characteristic curve)土壤水分特征曲线是土壤水的能量指标（水吸力）与土壤水分特征曲线是土壤水的能量指标（水吸力）与数量指标（含水量）的关系曲线。数量指标（含水量）的关系曲线。随着土壤含水量的减少其水吸力增大，基质势降低，随着土壤含水量的减

25、少其水吸力增大，基质势降低，植物根系吸水难度增大，水分有效性降低。植物根系吸水难度增大，水分有效性降低。土壤水吸力（土壤水吸力（S）与含水量与含水量 的经验公式：的经验公式：S=ab 或或 S=a(/s)b S=A（s-）n/m式中：式中：S水吸力（水吸力（Pa）；）；含水量（含水量（%）；）；s饱和含水量（饱和含水量（%）；）；a、b、A、n、m为相应的经验常数。为相应的经验常数。331.土壤质地土壤质地 假定土壤水吸力为假定土壤水吸力为300cm（水柱高），各种质水柱高），各种质地的对应土壤的含水量（容地的对应土壤的含水量（容积积%）约为：细砂土）约为：细砂土 8%，砂壤土砂壤土15%，壤

26、土，壤土34%，粘，粘土土42%。soil water characteristic curve（一）土壤水分特征曲线的影响因素（一）土壤水分特征曲线的影响因素3435 2.土壤结构和紧实度（容重）土壤结构和紧实度（容重）在同一吸力值下，容重愈大的土壤，含水量愈高。在同一吸力值下，容重愈大的土壤，含水量愈高。3.温度温度 影响水的粘滞性和表面张力。土温升高，水的基质势影响水的粘滞性和表面张力。土温升高，水的基质势增大，有增大，有效性提高。效性提高。4.水分滞后现象水分滞后现象 土壤吸湿过程中，水吸力随含水量增加而降低的速土壤吸湿过程中，水吸力随含水量增加而降低的速度较快。土壤脱湿过程中，水吸力

27、随含水量减少而增大的度较快。土壤脱湿过程中，水吸力随含水量减少而增大的速度较慢。同一土壤的两种水分特征曲线不重合。砂质土速度较慢。同一土壤的两种水分特征曲线不重合。砂质土的滞后现象比粘质土更明显。的滞后现象比粘质土更明显。36Water sorption curvesoil water hysteresis37（二）土壤水分特征曲线的应用（二）土壤水分特征曲线的应用 1.用于土壤水吸力与含水量之间的换算用于土壤水吸力与含水量之间的换算 不同土壤的水吸力相同，水分有效性相同，但含水不同土壤的水吸力相同，水分有效性相同，但含水量不同，因而有效水的数量不同。量不同，因而有效水的数量不同。2 2.用于

28、各级孔径、孔隙及其容积（用于各级孔径、孔隙及其容积（V，%）的计算的计算 D=3/TD=3/T 3.3.计算水容量（又称计算水容量（又称比水容比水容）指水吸力变化指水吸力变化1个单位土壤吸入或释出的水量个单位土壤吸入或释出的水量(ml/bar g)，即水分特征曲线的斜率（即水分特征曲线的斜率（d/ds），），可作为可作为土壤供水能力的指标。土壤供水能力的指标。38 第三节第三节 土壤水的运动土壤水的运动 第一阶段：不饱和流动第一阶段：不饱和流动 第二阶段：饱和流动第二阶段：饱和流动 水分在土壤中的运动可用达西定律水分在土壤中的运动可用达西定律(Darcys law)表示：表示：q=-kdh/d

29、x q 水通量水通量：单位时间通过单位断面水的容积单位时间通过单位断面水的容积 dh/dx 水压梯度水压梯度 k 导水率，即单位压力梯度下水的流量；导水率，即单位压力梯度下水的流量；负号表示水流方向。负号表示水流方向。39一、土壤水的饱和流动一、土壤水的饱和流动1.垂直向下的饱和流垂直向下的饱和流 发生在雨后或稻田灌水以后。发生在雨后或稻田灌水以后。2.水平饱和流水平饱和流发生在灌溉渠道两侧的侧渗；水库的侧渗；不透水发生在灌溉渠道两侧的侧渗；水库的侧渗；不透水层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。40 3.垂直向上的饱和流。垂直向上的饱和流。发生在地下水位

30、较高的地区；因不合理灌溉抬高地下水发生在地下水位较高的地区；因不合理灌溉抬高地下水位，引起垂直向上的饱和流，这是造成土壤返盐的重要原因。位，引起垂直向上的饱和流，这是造成土壤返盐的重要原因。k是单位水压梯度下的流量。是单位水压梯度下的流量。k主要受孔径大小的影响。主要受孔径大小的影响。影响孔径大小的因素：质地、结构、阳离子种类。影响孔径大小的因素：质地、结构、阳离子种类。生产中要求土壤保持适当饱和导水率。若生产中要求土壤保持适当饱和导水率。若k值过小，造值过小，造成透水通气差，还原有害物质易在土壤中积累，造成地表径成透水通气差，还原有害物质易在土壤中积累，造成地表径流。若流。若k值过大则造成漏

31、水漏肥现象。值过大则造成漏水漏肥现象。41 二、土壤水的不饱和流动二、土壤水的不饱和流动 特点特点（1）推动力（推动力（h）包括基模势和重力势；包括基模势和重力势；（2）k值值不不是是一一个个常常数数（非非饱饱和和导导水水率率），是是一一个受含水量影响的变量。个受含水量影响的变量。含含水水量量高高，水水势势高高则则k值值大大，含含水水量量低低，水水势势低低则则k值小。值小。若若水水分分是是连连续续的的，则则随随着着土土壤壤含含水水量量减减少少，k值值逐逐渐渐降降低低；若若水水分分是是不不连连续续的的，则则k值值随随着着含含水水量量降降低低后急剧下降。后急剧下降。42（3）流动方向）流动方向 由

32、水膜厚的地方向水膜薄的地方移动；由曲率半径由水膜厚的地方向水膜薄的地方移动；由曲率半径大的孔隙向曲率半径小的孔隙移动；由温度高处向温度大的孔隙向曲率半径小的孔隙移动；由温度高处向温度低处移动。低处移动。三、土壤中的水汽运动三、土壤中的水汽运动 1.水汽运动的方式水汽运动的方式 土壤中水汽运动的主要方式是扩散土壤中水汽运动的主要方式是扩散，即由水汽压高即由水汽压高的地方向水汽压低的地方扩散移动。的地方向水汽压低的地方扩散移动。土壤水汽的扩散系数低于大气。土壤水汽的扩散系数低于大气。43 2.影响水汽压梯度的因素影响水汽压梯度的因素 水水汽汽压压梯梯度度是是水水汽汽运运动动的的主主要要推推动动力力

33、，它它受受土土水水势和温度两个因素的影响，而又以温度的影响为主。势和温度两个因素的影响，而又以温度的影响为主。温温度度引引起起的的水水汽汽压压变变化化，使使白白天天水水汽汽由由温温度度较较高高的表层向底层移动，有利于防止蒸发；的表层向底层移动，有利于防止蒸发；夜夜晚晚则则由由温温度度较较高高的的底底层层向向表表层层移移动动，有有利利于于土土壤回润。壤回润。44 四、土面蒸发四、土面蒸发 1.土面蒸发的条件土面蒸发的条件 （1）有足够热量达到地面）有足够热量达到地面满足水的汽化热；满足水的汽化热；（2）水汽从地面移走；）水汽从地面移走；（3）土壤水传导至地面。）土壤水传导至地面。2.土面蒸发的三

34、个阶段土面蒸发的三个阶段 （1）大气蒸发力控制）大气蒸发力控制（蒸发率不变蒸发率不变）阶段阶段 这一阶段控制土面蒸发的因素是大气蒸发力，这一阶段控制土面蒸发的因素是大气蒸发力，包括太阳辐射、温度、空气湿度、风力等。包括太阳辐射、温度、空气湿度、风力等。土面蒸发阶段45（2）土壤导水率控制阶段）土壤导水率控制阶段 控制因素是土壤导水率，控制因素是土壤导水率，发生的条件是土壤水分流向发生的条件是土壤水分流向土表的流量小于大气蒸发力。土表的流量小于大气蒸发力。随着蒸发失水使土壤含水量随着蒸发失水使土壤含水量减小，导水率越来越低，蒸减小，导水率越来越低，蒸发量也随之降低。发量也随之降低。土面蒸发阶段4

35、6 （3）扩散控制阶段）扩散控制阶段 通过以上两个阶段土壤蒸发失水，土壤表层变通过以上两个阶段土壤蒸发失水，土壤表层变干，导水率几乎降为零，水分不能以液态运行到地干，导水率几乎降为零，水分不能以液态运行到地表，而是在干土层下先汽化为水汽，再散发到大气表，而是在干土层下先汽化为水汽，再散发到大气中，这一阶段蒸发量减小。中，这一阶段蒸发量减小。47 五、土壤水的入渗和再分布五、土壤水的入渗和再分布 雨水、灌水进入土壤的两个阶段：入渗和再分布。雨水、灌水进入土壤的两个阶段：入渗和再分布。1.入渗阶段入渗阶段 土土壤壤供供水水期期间间的的渗渗吸吸和和渗渗透透过过程程，一一般般是是地地面面供供水，水自上

36、而下垂直运动。水，水自上而下垂直运动。（1 1）渗吸）渗吸土壤吸水，直至毛管孔隙水饱和，入土壤吸水，直至毛管孔隙水饱和，入渗速度随含水量增加而降低。渗速度随含水量增加而降低。当供水强度小时当供水强度小时(喷灌、滴灌、小雨等喷灌、滴灌、小雨等)，入渗速，入渗速度主要取决于供水。度主要取决于供水。48 当供水强度大时当供水强度大时(大水漫灌、大暴雨大水漫灌、大暴雨)，入渗速，入渗速度主要取决于土壤的入渗能力。度主要取决于土壤的入渗能力。入入渗渗能能力力又又取取决决于于土土壤壤的的干干湿湿度度和和孔孔隙隙状状况况(与与质地、结构、紧实度有关质地、结构、紧实度有关)。干干燥燥的的粗粗质质土土和和结结构

37、构良良好好的的土土壤壤的的入入渗渗能能力力强强，反之则弱。反之则弱。入入渗渗能能力力是是决决定定地地表表径径流流的的土土壤壤因因素素，以以入入渗渗速率表示，速率表示，mm/hmm/h，cm/dcm/d。（2 2）渗透渗透水分通过大孔隙下渗水分通过大孔隙下渗49 地面供水期，土壤入渗水自上而下形成饱和层地面供水期，土壤入渗水自上而下形成饱和层延伸层延伸层湿润层（毛管水）及湿润前锋湿润层（毛管水）及湿润前锋 2.2.土壤水的再分布土壤水的再分布 地面停止供水，入渗终止。土壤入渗水在重力、地面停止供水，入渗终止。土壤入渗水在重力、吸力梯度和温度梯度的作用下继续运动，称为土壤水吸力梯度和温度梯度的作用

38、下继续运动，称为土壤水的再分布。的再分布。土壤水的再分布，对研究植物从不同深度土层吸土壤水的再分布，对研究植物从不同深度土层吸水有较大意义。某一土层水的损失，不完全是植物吸水有较大意义。某一土层水的损失，不完全是植物吸水所致，还与上、下层水的再分布有关。水所致，还与上、下层水的再分布有关。饱和水流，速度恒定饱和水流，速度恒定最后入渗速率，反映土最后入渗速率，反映土壤的渗水能力，称渗透系数。壤的渗水能力，称渗透系数。50六、田间土壤水分平衡六、田间土壤水分平衡土壤土壤-植物植物-大气连续体大气连续体（SPAC）(1)土壤水来源土壤水来源(收入收入)降水降水(P)，灌水灌水(I)，上上行水行水(U

39、)(2)土壤损失土壤损失(支出支出)土面蒸发土面蒸发(E)，叶面蒸叶面蒸腾腾(T)，冠层截留冠层截留(In)，地表径流地表径流(R)，下渗水下渗水(D)51 以以W表表示示计计算算时时段段初初、末末土土体体储储水水量量之之差差，土壤水分平衡表达式如下：土壤水分平衡表达式如下：W=（P+I+U）（E+T+R+In+D）蒸发和蒸腾合称蒸散（蒸发和蒸腾合称蒸散（ET）。）。地区水量平衡：收入地区水量平衡：收入降水，支出降水，支出地面径流地面径流和蒸散，即和蒸散，即P=R+ET 岷江上游流域年降水量岷江上游流域年降水量850mm,径流量径流量(深度深度)657 mm,蒸散量蒸散量193mm，径流系数径

40、流系数R/P=657/850=0.77。青衣江流域年降水量青衣江流域年降水量1667mm，径流深径流深1326mm，径径流系数流系数0.80。52七、土壤水的调节七、土壤水的调节1.1.搞好农田水利基本建设搞好农田水利基本建设 （1 1）河谷平原坝区河谷平原坝区 建建立立以以引引水水为为主主和和能能灌灌溉溉能能排排的的农农田田水水利利系系统统，旱旱涝涝兼兼治治。渗渗漏漏过过快快的的“漏漏水水田田”，因因土土种种植植或或创创造造犁犁底底层层，维维持持适适宜宜的的渗渗漏漏量量10101515mm/dmm/d（日日本本15152525mm/dmm/d）。下下湿湿田田，水水旱旱轮轮作作。旱旱季季土土壤

41、壤湿湿害害，结结合合区区域域排排水水，搞搞好好田田间间排排水水，开开“三三沟沟”背背沟沟、十十字字沟和厢沟沟和厢沟，以及环山排洪沟。，以及环山排洪沟。53（2 2）丘陵山区）丘陵山区 建设集雨蓄水工程，拦洪保土蓄水，旱洪兼治。建设集雨蓄水工程，拦洪保土蓄水，旱洪兼治。沉沙函、蓄水池、积肥池沉沙函、蓄水池、积肥池(山茅坑山茅坑)“)“三池三池”配套。配套。2.2.开发土壤蓄水功能，有效拦蓄雨水，开源节流开发土壤蓄水功能，有效拦蓄雨水，开源节流 （1 1）截留雨水径流，蓄水于土，以蓄调用）截留雨水径流，蓄水于土，以蓄调用 工工程程措措施施坡坡改改梯梯（增增加加入入渗渗量量）、薄薄改改厚厚（增增加加

42、贮贮水水量量），熟熟化化土土壤壤，改改良良结结构构（增增加加田田间间持持水水量量），增大土壤接纳积蓄雨水能力。，增大土壤接纳积蓄雨水能力。农耕措施农耕措施坡地等高耕作，沟、垄间套种植。坡地等高耕作，沟、垄间套种植。冬水田、下湿田冬水田、下湿田半旱式水稻栽培，半旱式半旱式水稻栽培，半旱式（水厢）小麦等。（水厢）小麦等。54 人人工工覆覆盖盖（地地膜膜、秸秸秆秆），植植被被覆覆盖盖（根根不不离离土土，土不离根），免耕，中耕松土，保水剂应用等。土不离根），免耕，中耕松土，保水剂应用等。3.发展节水灌溉发展节水灌溉 智智能能化化灌灌溉溉灌灌水水期期（土土壤壤临临界界含含水水量量）、灌灌水水定额（土壤蓄

43、水能力）和灌水周期。定额（土壤蓄水能力）和灌水周期。节水灌溉技术节水灌溉技术管道灌、喷灌、滴灌等。管道灌、喷灌、滴灌等。4.增加土壤有效水数量增加土壤有效水数量 提高田间持水量，降低凋萎系数。改良土壤质地、提高田间持水量，降低凋萎系数。改良土壤质地、结构，增加孔隙度，减少无效孔隙，提高土温。结构，增加孔隙度，减少无效孔隙，提高土温。治水改土治水改土（2 2）减少土壤水分蒸发，提高水分生产效率减少土壤水分蒸发，提高水分生产效率55第四节第四节 土壤中的溶质运移土壤中的溶质运移一、溶质的对流运移一、溶质的对流运移 对流对流：是指土壤溶质随土壤水分运动而运移的过程。是指土壤溶质随土壤水分运动而运移的

44、过程。溶质通量：单位时间内通过土壤单位横截面积的溶溶质通量：单位时间内通过土壤单位横截面积的溶质质量，质质量，通通过对过对流运移的称溶流运移的称溶质质的的对对流通量。流通量。二、溶质的扩散二、溶质的扩散 溶溶质质的分子的分子扩扩散是由于分子的不散是由于分子的不规则热规则热运运动动即布朗即布朗运运动动引起的，其引起的，其趋势趋势是溶是溶质质由由浓浓度高度高处处向向浓浓度低度低处处运移，运移，以求最后达到以求最后达到浓浓度的均匀。度的均匀。56三、溶质的机械弥散三、溶质的机械弥散 机械弥散：溶质在随水流动过程中逐渐分散并占有机械弥散：溶质在随水流动过程中逐渐分散并占有越来越大的渗流区域范围的运移现

45、象。越来越大的渗流区域范围的运移现象。四、溶质的水动力弥散四、溶质的水动力弥散 分子分子扩扩散与机械弥散散与机械弥散综综合，称合，称为为水水动动力弥散。力弥散。当土壤中的水流速度相当大当土壤中的水流速度相当大时时，机械弥散的作用会，机械弥散的作用会大大超大大超过过分子分子扩扩散作用，以致水散作用，以致水动动力弥散中只需考力弥散中只需考虑虑机机械弥散作用；反之，当土壤溶液静止械弥散作用；反之，当土壤溶液静止时时，则则机械弥散完机械弥散完全不起作用而只全不起作用而只须须考考虑虑溶溶质质的分子的分子扩扩散了。散了。57复习思考题复习思考题一、名词解释一、名词解释1.吸湿水吸湿水 2.膜状水膜状水3.

46、风干土风干土 4.烘干土烘干土5.毛管水毛管水 6.毛管上升水毛管上升水7.毛管悬着水毛管悬着水 8.重力水重力水9.吸湿系数吸湿系数 10.凋萎系数凋萎系数11.田间持水量田间持水量 12.毛管持水量毛管持水量13.饱和持水量饱和持水量 14.有效水有效水15.相对含水量相对含水量 16.土水势土水势5817.水吸力水吸力 18.pF19.比水容比水容 20.土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线21.机械弥散机械弥散二、思考题二、思考题1.吸湿水主要受哪些因素影响？吸湿系数主要受哪些因吸湿水主要受哪些因素影响？吸湿系数主要受哪些因素影响？素影响？2.土壤水含量表示方法有哪些？土壤水含量表示方法有

47、哪些？3.计算土壤含水量时为什么要以烘干土为标准？计算土壤含水量时为什么要以烘干土为标准？4.土水势由哪些分势构成？土水势由哪些分势构成？5.土壤水分特征曲线受哪些因素影响？可以在哪些方面土壤水分特征曲线受哪些因素影响？可以在哪些方面加以利用？加以利用？596.农业生产中为什么要求土壤保持适当的导水率？农业生产中为什么要求土壤保持适当的导水率？7.试述农业生产中试述农业生产中“中耕保水中耕保水”的理论依据。的理论依据。8.土面蒸发可划分为哪些阶段？各个阶段的控制因素土面蒸发可划分为哪些阶段？各个阶段的控制因素是什么？是什么？9.现有一容重为现有一容重为1.21.2g/cmg/cm3 3的紫色土

48、，初始含水量为的紫色土，初始含水量为10%10%，田间持水量为，田间持水量为30%30%，要使，要使3030厘米土层含水量达田间持厘米土层含水量达田间持水量的水量的80%80%，需灌水多少（方，需灌水多少（方/亩）？亩）？1010.容重容重为为1.21.2g/cmg/cm3 3的紫色土，初始含水量的紫色土，初始含水量为为10%10%，田，田间间持水量持水量为为30%30%，降雨，降雨1010mmmm，若全部入渗，可使多深土若全部入渗，可使多深土层层达田达田间间持水量？持水量？1111.土壤容重为土壤容重为1 1.2 2g/cmg/cm3 3，计算其含水量为计算其含水量为25%25%时的固、时的固、液、气三相比。（比重液、气三相比。（比重2.652.65）60