土壤水分类型、吸水原理及循环过程

更新时间:2023-11-24 22:34:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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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给源。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,而且决定着土壤的物理、化学和生物学性质,最终影响农作物的产量。保护性耕作技术措施的运用,都是为了有效地控制、调节和管理土壤水分状况,使土壤水分随时处于最适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收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能力称为土壤的吸湿性。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,主要决定于土粒表面积大小、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%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 胶泥 粘土 重壤土 吸湿系数(%) 6.54 4.45 4.60 土壤质地 轻壤土 砂壤土 细砂土 吸湿系数(%) 3.00 1.40 0.034 吸湿水受土粒的分子引力作用非常大,可达数千、数万个大气压,因此水分子十分密集,具有固态水(冰)的性质,以致于没有溶解其它物质的能力,所以也不能被作物吸收利用,称这为无效水。无效水的数量,可以用烘干法进行测定,即在105~110℃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,常常需要测定风干土的吸湿水含量,以便求出被测土样的烘干土重量,为计真其它测定数据提供基础。

膜状水 土粒吸收完大气里的水分子达到最大量之后,实际上还剩余有较多的分子引力和静电引力,土粒靠这两种引力,可以吸收液体状态的水分,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量较弱,土水吸力大约在3.1~6.3个大气压之间,所以膜状水的性质基本上与一般液态水相似,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0.2~0.4mm)。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0.06~0.002mm)的毛管弯水面力,保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灌溉,这些水分进入土壤之后,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,这部分保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0.1~0.3个大气压,很容易被作物根系吸收利用,所以毛管水是土壤里最宝贵的有效水,同一种质地的土壤,其田间持水量基本上是相同的(见表1-9),是一个常数。如果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),即可计算出土壤的最大有效水量,同时还可以判断此时是否需要灌溉和确

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