=300×1.20×(1+0.0125) =36 4.5 g
例题:进行土壤中某成分含量分析时.称取的风干土质量为0.5000g.已知风干土的质量含水量为1.25%.问该风干土的质量相当于烘干土的质量多少? 解:Ms=Mws/ (1+ θm) =0.5000/(1+0.0125) =0.4 938 g
2.体积含水量(水v%):单位土壤总容积中水分所占的容积分数。
土壤水容积含水量V% =
土壤水容积土壤总容积
×100
土壤容积含水量(%)=水的体积/土体体积= 水的体积/(土重/容重)= 土壤重量含水量×容重
例题:已知一土壤的重量含水量为20 % .容重为1.25 g·cm-3, 求该土壤的容积含水量?(试算) θv = 20 ×1.25 = 25 %
3. 土壤水贮量
(1)水层厚度(水深)(水mm) 水mm=水v% ×土层厚度
优点: 与气象资料和作物耗水量所用的水分表示方法一致.便于互相比较和互相换算。
例题:容重为1.2g/cm3的土壤.初始含水量为10%.田间持水量为30%.降雨10mm.若全部入渗.可使多深土层达田间持水量? 解: 先将土壤含水量水w%换算为水v% 初始含水量水v%=10%×1.2=12% 田间持水量水v%=30%×1.2=36% 因水mm= 水v% ×土层厚度
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土层厚度=水mm/水v%=10/(0.36-0.12) =41.7(mm)
(2)水贮量(方/亩):1亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为: 方/亩=水mm×1/1000×10000/15=2/3水mm
作用:与灌溉水量的表示方法一致.便于计算库容和灌水量。
例:一容重为1g/cm3的土壤.初始含水量为12%.田间持水量为30%.要使30cm土层含水量达田间持水量的80%.需灌水多少(方/亩)? 解:田间持水量的80%为:30%×80%=24% 30cm土层含水达田间持水量80%时
水mm=(0.24-0.12)×1×300=36(mm)2/3×36=24(方/亩) 4.相对含水量(%)
指土壤自然含水量占某种水分常数(一般是以田间持水量为基数)的百分数。 土壤相对含水量=
壤含水量100%
田间持水量通常相对含水量为60%至80%.是适宜一般农作物以及微生物活动的水分条件。 四、土壤水含量的测定方法 烘干法、中子法、TDR法。
五、土水势:把单位质量/体积纯水可逆地等温地以无限小量从标准大气压下规定水平的水池中移至土壤中某一点而成为土壤水所需做功的数量。 单位 :J/kg(m3),pa,cm
水流动方向:土水势高(负值小)→低(负值大) 2、土水势分势
(1) 重力势Ψg: 由重力作用产生的水势。如果土壤水在参照面之上.则重力势为正.反之.重力势为负。
(2) 基质势Ψm:是由土粒吸附力和毛管力所产生的水势。指单位水量从一个平衡的土-水系统移到没有基质的.而其他条件都相同的另一个系统中所做的功。土壤含水量愈低.基质势也就愈低。反之.土壤含水量愈高.则基质势愈高。至土壤水完全饱和.基质势达最大值.与参比标准相等.即等于零。
(3) 溶质势(渗透势)Ψs:由溶质对水的吸附所产生。土壤水不是纯水.其中有溶质.而水分子是极性分子.与溶质之间可产生静电吸附.产生Ψs。大小等于土壤溶液的渗透压。
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(4) 压力势Ψp:标准状态水的压力为1个大气压.但在土壤中的水所受到的压力.在局部地方就不一定为1个大气压。如果土壤中有水柱或水层.就有一定的静水压;悬浮于水中的物质也会产生一定的荷载压。若存在上述状况则Ψp为正值。 土水势Ψt=Ψm+Ψs+Ψg+Ψp
六、土壤水吸力:土壤基质对水分的吸附和保持的能力。表示土壤水在承受一定吸力条件下所处的能量状态。水吸力只相当于土水势的基质势和溶质势.数值相等.符号相反。
基质势和溶质势一般为负值.使用不方便.故将其取为正数.定义为吸力(S).分别称为基质吸力和溶质吸力。溶质吸力只在根系吸水(有半透膜存在)时才表现出来。
在土壤水分的保持和运动中.不考虑ψs.故一般水吸力指基质吸力.其值与ψm相等.符号相反。
七、土水势的测定:张力计法.压力膜法.冰点下降法.水气压法。 八、土壤水分特征曲线
土壤水的基质势或土壤水吸力与土壤含水量的关系曲线。
随着土壤含水量的减少其水吸力增大.基质势降低.植物根系吸水难度增大.水分有效性降低。
土壤水分特征曲线的影响因素: 1.土壤质地
2.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。 3.温度:影响水的粘滞性和表面张力。土温升高.水的基质势增大.有效性提高。 4.水分滞后现象:土壤吸湿(水)过程中.S(土壤水吸力)随θ(土壤含水量)增加而降低的速度较快。土壤脱湿(水)过程中.S随θ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。砂质土的滞后现象比粘质土更明显。 土壤水分特征曲线的应用
1.进行土壤水吸力S和含水率θ之间的换算。
2.土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布。
3.水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性。
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4.应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时.水分特征曲线是必不可少的重要参数。
土壤水分特征曲线的测定:张力计法、离心机法、压力薄膜法、压力板(膜)仪法 九、饱和土壤水流动的达西定律:通过饱和砂层的水流通量q(单位时间通过单位面积砂层的水量)即渗透速率v和水力梯度成正比。 q = -Ks (DH / L)
H 为总水头.DH 为渗流路径; 始末的总水头差.(DH / L) 为; 水力梯度.Ks 为饱和导水率。 达西定律的适用范围 ① 砂土、一般粘土; ② 颗粒极细的粘土。
十、饱和导水率 Ks :是综合反映土壤导水性能的一个指标。影响饱和导水率大小的因素很多.主要取决于土壤颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等.要建立计算饱和导水率的精确理论公式比较困难.通常可通过试验方法或经验估算法来确定 Ks 值。
实验室测定饱和导水率 Ks 值的方法称为室内渗透
试验.根据所用试验装置的差异又分为常水头试验和变水头试验。 十一、土壤水的运动: 1. 垂直向下的饱和流 发生在雨后或稻田灌水以后。 2.水平饱和流
发生在灌溉渠道两侧的侧渗;水库的侧渗;不透水层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。
3.垂直向上的饱和流
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。 十二、土壤水的调节
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1. 加强农田水利基本建设;
2. 开发土壤蓄水功能.有效拦蓄雨水.开源节流; 截留雨水径流.蓄水于土.以蓄调用; 减少土壤水分蒸发.提高水分生产效率。 3. 发展节水灌溉; 4. 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、结构.增加孔隙度.减少无效孔隙.提高土温。
第四节 土壤气体
一、土壤空气与近地表大气的主要差别: (1)土壤空气中的CO2含量高于大气。 (2)土壤空气中的O2含量低于大气。 (3)土壤空气中水汽含量一般高于大气。 (4)土壤空气中含有较多的还原性气体。 (5)土壤空气随时间变化大.大气成分相对稳定。 二、土壤空气含量=总孔隙度—体积含水量
土壤空气的组成不是固定不变的.土壤水分、土壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH值.季节变化及栽培措施等都会影响土壤空气变化。
随着土壤深度增加.土壤空气中CO2含量增加.O2含量减少.其含量相互消长。 三、土壤空气与植物生长:
1.若土壤空气中O2的含量小于10%.根系发育就会受到影响.O2含量低至5%以下时.绝大多数作物根系停止发育。
2.O2与CO2在土壤空气中互为消长.当CO2含量大于1%时.根系发育缓慢.至5~20%.则为致死的含量。
3.土壤空气中还原性气体.也可使根系受害.如H2S使水稻产生黑根.导致吸收水肥能力减弱.甚至死亡。
四、汇:土壤对大气中温室气体的吸收和消耗.称为汇。 五、土壤空气的运动 1. 土壤空气的对流
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