第四章 土壤水分

更新时间:2023-05-21 19:47:01 阅读量: 实用文档 文档下载

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描述土壤水分的基本组成等知识。

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水:自然界最奇异的物质 水:液态金子水对人类本身的重要性: 例:人的身体一年大约需要一吨水来维持健康和生命。 水是农业之本: 每生产一吨粮食约需1000吨水,近年来世界粮食产量 下降,干旱和水源不足是其中的重要原因之一 民以食为天——民以水为天

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地球上水分贮量及其严峻性地球上的总水量-“缸”,淡水-“瓢”,可利用水-

“勺”地球上的淡水总贮量约为0.39亿km3,淡水占全球水量 的0.014%。其中被冰雪封存和埋藏在地壳深层的水有 0.349亿km3 可供人类生活和生产的循环水总贮量只有0.041亿km3,

仅占总淡水量的10.5%。在0.041亿km3的淡水中,除循环地下水(占95.12%)和湖泊水(占2.95%)超过土壤水

(1.59%)外,土壤贮水量明显大于江河水(0.03%)和大气水(0.34%)的贮量。

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联合国粮农组织1995年指出,到2000年全球各大洲人 均占有水资源最少的是亚洲,只有3300m3。 我国水资源总量丰富,为2.8万亿m3,居世界第6位。 但因人口过多,人均占有量只有2300m3(1998年10 月24日的结束的21世纪城市水资源国际学术研讨会: 中国年人均用水量为2200m3),在世界上排名121 位,是全世界人口平均用水量的1/4; 联合国根据此资料,将我国列为全球13个缺水的国家 之一。 我省-黄淮海地区:平均用水量是全国用水量的1/3- --则是世界平均用水量的1/12

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植物营养在土壤中的转化、 迁移及功能的发挥离不开水分。

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第一节 土壤水分的形态、数量和能态The forms, amount and potential of soil water 一、土壤水分的形态 根据水分所处的状态、所受力的种类及势值大小进行 分类。可分三种:吸附水,毛管水,重力水。

(一)吸附水(adsorbed moisture)1、定义:受土粒吸附力作用而保持在土粒表面的水分。

2、吸附力范围:6.25 ×105~108pa(6.25~104bar)3、吸附水分:吸湿水和膜状水。

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4、吸湿水(hygroscopic water) 干燥土粒藉其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空 气中吸收一些水汽分子附着在土粒表面,这部分水分称——

吸力范围:31 × 105~109pa特点: 对植物无效;密度大,甚至不导电。 受到土粒的吸力大,水分子呈定向紧密排列,密度1.2-2.4 g/cm3,平均为1.5g/cm3,无溶解能力,不能以液态水自由移动, 也不能被植物吸收,为无效水。

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土壤吸湿水含量的高低主要取决于土粒的比表面积和大气的相对湿度; 土壤质地愈粘重和有机质含量愈高,其比表面积愈 大,吸湿水含量愈高; 大气相对湿度愈大,吸湿水含量愈高,当空气相对

湿度为94-98%时,吸湿水达到最大值,此时的土壤吸湿水量就叫最大吸湿水量。

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表 土壤质地与土壤吸湿水和最大吸湿量

土壤

质地 吸湿水(g/kg) 最大吸湿量(g/kg)

砂土 5-15 >15

轻壤土 15-30 30-50

中壤土 25-40 50-60

粉砂质粘壤土 60-80 80-100

泥碳 180-220 -

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5、膜状水(membranous water) 在吸湿水层外,土粒剩余力场还可吸附一部分液态水形成 连续水膜,称—— 吸力范围:31 × 105 ~6.25 × 105 pa 特点 (1)对植物部分有效:6.25-15巴有效,大于15巴无效; (2)水分移动性仍差:供水能力差,作物易受旱; (3)影响因素:质地愈粘,有机质含量愈高,盐分含量 愈少,则膜状水含量愈高。 6、凋萎系数(wilting coefficient) 当土壤水吸力大于等于15巴,作物根系难于从土壤中吸 水而发生永久性萎焉时的土壤含水量。是土壤有效水下限。 凋萎系数主要与质地,植物种类有关。(见下表)

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不同质地土壤的凋萎系数土壤质地 凋萎系数(g/kg) 粗砂土 9-11 细砂土 27-36 砂壤土 56-69 壤土 90-124 粘壤土 130-166

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(二)毛管水(capillary water) 1、定义:土壤毛管孔隙中由毛管引力而保持的水分。 2、作用力:0.15 × 105~6.25 × 105 pa(6.25-0.1bar)

3、特点:移动速度大,10~30mm/hr,补水迅速。全为有效水,易被作物吸收。 4、毛管水含量的影响因素: (1)质地:砂壤,轻壤含量多,毛管水多; (2)结构:团粒结构多,保水性高;

(3)地下水位:地下水位高,则毛管水含量越高;(4)腐殖质含量:含量愈高,则毛管水含量愈高。

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5、毛管上升水和毛管悬着水(capillary rising water and capillary hanging water)

(1)毛管悬着水定义:地形部位高,地下水位深的地方,灌水或降水 后,借着毛管引力而保持在上层土壤中的水分。 特点:与对下水位一般无关。 这些土壤称旱地或雨养农业。

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旱作农业(upland farming)

雨养农业(rainfed agriculture)采取各种措施增加土壤入渗,并通过耕作,熟化, 增强土壤水库功能,使入渗水分更多地保存于土壤, 避免径流和淋失的发生,保持较多水分,满足作物生 长需要。

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田间持水量(field moisture capacity):土壤毛 管悬着水达到最大值时的土壤含水量。是自 然状况下土壤所能保持水分的最大数量。是 农田灌水的上限。 田间持水量的作用: (1)是旱地作物灌溉水含量的上限: 灌水定额= 田间持水量—土壤含水量 (2)计算:土壤中最大有效水分含量 =田间持水量-凋萎系数

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(2)毛管支持水(毛管上升水) 指地下水层籍毛管力支持上升进入并保持在土壤中的水 分。 影响因素: 地下水位的高低:地下水位上升,则毛管支持水上升; 土壤质地:砂土最低,粘土居中,壤土最高。 毛管持水量:当毛管支持水达到最大时土壤的含水量, 它实质上是吸湿水、膜状水和毛管上升水的

总和。

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当地下水位适当时,毛管支持水 可达到植物根系,是作物所需水 分的重要来源之一; 当地下水位很深时,毛管支持水 达不到根系,不能发挥补水作用; 若地下水位过浅,易发生渍害, 可能引起土壤盐渍化

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(三)自由水(free water) 1、定义:当土壤含水量达田间持水量以后,多余的水 分称为自由水。

土壤重力水(gravitational water):大孔隙中受重力作用 向下渗漏的水分。是地下水的主要来源。当重力水达到 饱和,即土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为土壤 全蓄水量或饱和持水量。特点:可被作物吸收,由于下渗作用,多为无效,但在 水田例外。 在旱地,重力水下渗入下层土壤,转变为毛管水, 供深层根系吸收。

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二、土壤水分的数量表示 amount expression of soil water(一)土壤含水量(soil water content,%) 1、质量含水量:土壤中水分的重量与土壤干重的百分比值, 单位:g/kg(也曾用百分率表示)。 土壤水分重量 W,% = 100 土壤干重 注意应用干土重为基数进行计算。 测定方法:烘干法 2、容积含水量(volumetric water content):土壤中水分的容积 与土壤总容积的百分比值。 土壤水分容积

W,% =土壤容积

100=重量含水量 土壤容重

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