《土壤学》教案第六章土壤水分.docVIP

第六章 土壤水分 【教学目标】 一般了解土壤水的类型、形态和水进入土壤后所受到各种力的作用，及水在土壤中的变化过程（包括保持、运动及有效性）。 土壤水能态 弄清土壤水能态的含义，土水势及分势的物理意义及产生条件、影响因素及应用范围。 了解土水势与土壤水吸力的概念和主要区别。土壤水分特征曲线说明什么问题及影响因素。 熟悉测定水分能态的方法，如张力计和中子仪的基础原理、安装、操作程序及所要注意的问题。 土壤水运动 掌握土壤液态水运动与达西定律的关系；达西定律各参数表达的物理意义，应用范围及K值影响的因素。 着重掌握非饱和流在田间条件下的运动规律，了解土壤水入渗、再分布和渗漏过程的特点及影响因素。 掌握气态水运动，如蒸发、夜潮及冻后聚墒产生条件，蒸发损失过程以及如何控制水汽运动，尽力减少水分损失的有效措施。 土壤水平衡及有效性 掌握土壤水平衡的表达式、各项所代表的含义以及影响一个地区土壤水分平衡的主要因素。 了解“土壤—植物—大气连续体”统一体系的意义及其优势性。 了解土壤水分的有效性、有效水、最大有效水的含义及其影响因素。 土壤水是土壤重要的组成部分之一，也是土壤肥力最活跃的因素之一。土壤水的数量和运动变化，不仅影响土壤的形成、气热状况，还深刻地影响土壤内部许多物质的转化过程。如矿物质的风化和有机质的分解与合成。 土壤水是农作物吸收水分的给源，也是自然水循环的一个重要环节。土壤水不是纯水而是一种溶有无机、有机和胶状颗粒悬浮物等多种物质的极稀薄的溶液。农作物在吸水的过程中，同时也摄取了各种矿物质养分。 土壤水的周年变化受土壤水收支平衡的制约，主要由当地气候条件如降水量及其分布所主导。水多为涝，水少为旱，旱涝两害是当前严重影响我国农业生产和生态环境的突出问题。本章主要介绍土壤水的基本知识，运动变化规律与作物吸水的相互关系。 6. 1 土壤水的类型及性质 我国早期土壤学研究沿袭前苏联的原理和方法，土壤水的研究长期以来也一直沿用数量法。该方法根据土壤水分所受的力的作用把土壤水分分为如下几类：一是吸附水，或称束缚水，受土壤吸附力作用所保持，其中又可分为吸湿水和膜状水；二是毛管水，受毛管力的作用而保持；三是重力水，受重力支配，是进一步向土壤剖面深层运动的水。如图6-１所示。 6．1. 1 吸湿水 图6-1 土壤水形态类型示意图 吸湿水是由土粒表面吸附力所保持的水分，其中最靠近土粒表面的由范德华力保持的水称为吸湿水 又称紧束缚水 ，吸湿水的含量称为土壤吸湿量。 由于吸湿水是土粒表面分子吸附水汽分子 当然也可来自液态水 的结果，土壤吸湿水实际上是土壤自然风干时所保持的水量，其大小主要决定于土壤的比表面积和大气的相对湿度。土粒愈细，比表面积愈大，大气相对湿度愈高，则土壤吸湿水量愈大，如图6-1所示，凡是影响比表面积的因素如质地，有机质含量，胶体的种类和数量，盐类组成等，均会影响土壤吸湿水的含量。当大气相对湿度达到饱和时，土壤的吸湿水达到最大量，这时吸湿水占土壤干重的百分数称为土壤最大吸湿量或土壤吸湿系数，它是土壤水分常数之一。一般耕地土壤的最大吸湿量，因质地不同而异。质地愈黏，最大吸湿量愈大;质地愈沙，最大吸湿量愈小。所以最大吸湿量的大小是黏土＞壤土＞沙土。 吸湿水具有与纯自由水不同的特点。首先，在于它所受土粒表面的吸附力很强，最内层有几十万到上百万千帕， 相当几百巴—几千巴《大气压》 其外层也有3141.08 kPa，（30巴）故具有固态水的性质，不能流动，要在105～110℃高温下烘几个小时，使之汽化后才能从土壤中逐出。其次，它的比重很大 约1.5 g/cm3 ，无溶解能力，冰点下降-78℃，并在干土吸湿时放热。最后，因为它所受的吸力远大于植物根的吸水力 平均为1520 kPa 1.52Mpa 15bar , 植物无法吸收利用，属于土壤水中的无效水, 对生产的直接意义不大。但它可用于帮助分析土壤水的有效性，一般土壤中无效水总量约为最大吸湿量的1.5～2.0倍。图6-2表示不同相对湿度下土壤粒级的吸湿水量。 图6-2 不同相对湿度下不同土壤粒级的吸湿水量 6．1. 2 膜状水 图6-3 膜状水移动示意图 当土壤水分达到最大吸湿量时，土粒表面还有剩余的吸附力，虽不能再吸收水汽，但可以吸附液态水，这部分水被吸附在吸湿水的外层，定向排列为水膜，称为膜状水。膜状水达到最大时的土壤含水量，称为最大分子持水量。膜状水比吸湿水所受的吸附力小得多，在633.28～3 141.00 kPa（6—30巴），它具有液态水的性质，可以移动，但因黏滞度较大，其移动速率非常慢，一般是由水膜厚处向水膜薄处