是土壤有效水的下限。
主要受质地、有机质含量的影响。 华中农业大学
二、土壤含水量的表示方法和测定方法
3、田间持水量、萎蔫系数与相对含水量
相对含水量***（relative water content）是指土壤含水量占
田间持水量的百分数。
它可以说明土壤水的含
通 常 相 对 含 水 量 为 60%
的改变。通常为负值，土壤含水量越高，基质势也
越高，但其绝对值越小，当土壤饱和时土壤的基质
势最大，等于0。
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三、土壤水的能量状态
（2）溶质势（Solute potential, S ≤0 ）
指土壤水溶解的溶质引起的土壤水的自由能的改变， 溶质对水产生吸持作用，限制水分运动，一般为负值。
土壤溶质浓度越高，溶质势越低。
第四章
土壤肥力
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第二节 土壤水分
一． 土壤水分存在形态 二． 土壤水分的有效性（重点） 三． 土壤含水量的表示方法和测定方法（重点 难点） 四． 土壤水的能量状态（重点 难点） 五． 土壤水分运动（重点 难点） 六． 土壤水的田间循环过程 七． 土壤水分保蓄和调节
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第二节 土壤水分
θv =（土壤水体积/土壤总容积）*100%
容积含水量=质量含水量*容重
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二、土壤含水量的表示方法和测定方法
Soil water storage capacity 土壤储水量 water depth 水深（Unit: mm） Dw (mm)= 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 。
2013年湖南大旱
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土壤水的定义
土壤水实际上是指在105~110℃温度下从土壤中驱逐 出来的水。是指由地面向下至地下水面（潜水面）以 上的土壤层次中的水分，亦称为土壤中的非饱和带水 分。
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一、土壤水分存在形态
水在土壤中受到的作用力
1、重力 2、吸附力（adsorption）：主要是指土粒表面分子和
一、土壤水分存在形态
2、毛管水
毛管上升水：由于地下水的上升作用 而保持在毛管中的水分。
土粒
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毛管 上升 水示 意图
地下水位
一、土壤水分存在形态
2、毛管水
毛管悬着水：由于降雨或灌水使土壤 毛管填充的水分，与地下水没有联系
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一、土壤水分存在形态
3、重力水：存在于土壤大孔隙（通气孔隙）中，受 重力作用支配，易进一步向土壤剖面深层运动的水分
受土壤吸附力作用而保持
膜状水(松束缚水)
毛管水
受毛管力作用而保持
重力水
受重力作用
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一、土壤水分存在形态
吸湿水：土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分。 特点
吸附力很强，达31～10000个大气压，使ρ水增大，可达1.5g/cm3； 无溶解能力，不移动，通常在105～110℃条件下烘干除去。
Sub-potential 分势
由于引起土壤水势变化的原因或动力不同，土壤水势 (Ψt)分为：基质势(Ψm) 、压力势(Ψp) 、溶质势(Ψs)和重力势 (Ψg)等。 土壤水势是各分势之和:
Ψt=Ψm+Ψs+Ψg+Ψp
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三、土壤水的能量状态
（1）基质势（m≤0）
基质势（ matrix potential）是指由于土壤基质( 土壤颗粒)的吸附力和毛管力所导致的土壤水自由能
毛 管 持 水 量
饱 和 持 水 量
土壤水分形态
吸湿水
膜状水
毛管悬着水
毛管上升水
重力水
土壤水分有效性
无效水
有效水
多余水
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四、土壤水分的有效性
– 砂土、粘土有效水少，壤土有效水多
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五、土壤水分运动
饱和流 液态水流动
土壤孔隙全部充满水；主要是重力水运动
土 壤 水 运 动
推动力：土层之间的水势梯度 流动方向：高水势到低水势
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重力势的计算
gA=15cm gB= -10cm
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gA=5cm gB= -20cm
三、土壤水的能量状态
土壤水势的组成
分势名称
基质势 溶质势 重力势 压力势
决定分势的因素
土粒的吸附力和毛管力 土壤溶液中的溶质 位置高程 静水压力
参照状态
自由水 纯水 参照点
大小
≤0 ≤0
Soil water suction (S)
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Soil water content (θv)
四、土壤水分的有效性
土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及 其难易程度。



不能被植物吸收利用的水称为无效水，
能被植物吸收利用的水称为有效水。 最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。
溶质势只有对半透膜的水分运动起作用，对水在土 体内的运动没有影响。
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三、土壤水的能量状态
（3）压力势（p ≥0 ）
压力势（pressure potential）是指土壤水受到上 面水层的静水压力而产生的自由能变化。 只有当土壤水分饱和时才有压力势。饱和土层越 深，压力势越高。在不饱和土壤中压力势为0。 故
水分子之间的分子引力，又称为范德华力或分子间力。
3、毛管力（capillarity）：实质上是毛管内固、气、
水界面上产生的负压力，也叫弯月面力。毛管力的大小
与毛管孔径成反比。
H=3/d
H：毛管力（hPa）；d：毛管孔径（mm）
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一、土壤水分存在形态
吸湿水(紧束缚水) 吸附水(束缚水)
土 壤 水 的 类 型
非饱和流
部分土壤孔隙充水；主要是毛管水和膜 状水运动
气态水运动
推动力：水汽压梯度、温度梯度 流动方向：高水汽压到低水汽压 温度高处到温度低处
水汽扩散 水汽凝结
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1、饱和土壤中的水流
Water flow in saturated soils
+， 0 ， ≥0 自由水面
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三、土壤水的能量状态
（5）总土水势（t）
t= m+ s+ p+ g
水分饱和时
t= p+ g
水分不饱和时
土壤水从总水 势高的地方流 向总水势低的 地方.
t= m+ g
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三、土壤水的能量状态
绝对正值
2、土壤水吸力(Suction)：土壤水承受一定吸力情况 下的能态。
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四、土壤水分的有效性
水分与土粒 的能量关系 ×105Pa 105 烘 干 重 吸 湿 系 数 凋 萎 系 数 最 大 分 子 持 水 量 10132 31.4 15.2 6.33 0.4~0.8 0.05~0.5 毛 管 联 系 破 裂 含 水 量 0.08 0.001
田 间 持 水 量
移动缓慢，由水膜厚往水膜薄的地方移动，速度仅0.2～ 0.4mm/hr。 对植物有效性低，仅部分有效。
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一、土壤水分存在形态
毛管水***：依靠毛细管引力保持在 土壤毛管孔隙的水，具有自由水的特 性。分毛管上升水和毛管悬着水。
特点：
受毛管力作用。 液态，能溶解多种溶质，可自由 移动，速度较快 植物利用的理想水分（有效水）。 华中农业大学
p≥0。
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三、土壤水的能量状态
（4）重力势（g）
重力势（gravitational potential） 是指由重力作
用而引起的土水势变化。 任何时候重力势都存在。
高于参比面时为正，反之为负，参比面处重力势为0.
重力势的大小与土壤本身无关，任何时候重力势都 存在。 大小取决于研究点的相对高度，参照点以上为正， 反之为负，参比面处重力势为0.
至 80% ， 是 适 宜 一 般 农 作物以及微生物活动的 水分条件 。 华中农业大学
量、有效性和水、气的 比例等，是农业生产上
常用的土壤含水量的表
示方法。
土壤水分参数与土壤质地的关系
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例：田间取回土样，连采土圈共重237.0 g，烘干后 重213.0 g，采土圈重93.0 g，采土圈容积100 cm3， 求土壤容重？土壤含水量？ 湿土重 = 237.0-93.0 = 144 g 烘干土重 = 213.0-93.0=120 g 容重=烘干土重/土壤体积 =120/100=1.20 g/cm3 含水量=水分重/烘干土重*100% =(144-120)/120 *100% =20%
溶质吸力只在根系吸水(有半透膜存3、土壤水势和水吸力的单位
单位容积土壤水的势能值用压力单位。 单位重量土壤水的势能值用相当于一定压力的水柱高厘米数 表示。
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三、土壤水的能量状态
3、土壤水势和水吸力的单位
法定单位：帕 Pa 过去常用：巴bar、毫巴mb、大气压（atm）、厘米汞 柱、水柱等 换算： 1 bar=105 Pa=1000 mb=0.987 大气压
通常作为灌溉水量定额的最高指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。 田间持水量的大小，主要受质地、有机质含量、结构、 松紧状况等的影响。
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二、土壤含水量的表示方法和测定方法
不同质地土壤的田间持水量
土壤水分参数和土壤
有机质含量的关系
土壤质地 砂土 田间持水量 （%） 华中农业大学 10-14 砂壤土 轻壤土 中壤土 中壤土 16-20 22-26 20-24 24-28 粘土 28-32