土壤用水分计

土壤水是植物吸收水分的主要来源（水培植物除外），另外植物也可以直接吸收少量落在叶片上的水分。土壤水的主要来源是降水和灌溉水，参与岩石圈-生物圈-大气圈-圈-水圈的水分大循环。土壤水存在于土壤孔隙中，尤其是中小孔隙中，大孔隙常被空气所占据。穿插于土壤孔隙中的植物根系从含水土壤孔隙中吸取水分，用于蒸腾。土壤中的水气界面存在湿度梯度，温度升高，梯度加大，因此水会变成水蒸汽蒸发逸出土表。蒸腾和蒸发的水加起来叫做蒸散，是土壤水进入大气的两条途径。表层的土壤水受到重力会向下渗漏，在地表有足够水量补充的情况下，土壤水可以一直入渗到地下水位，继而可能进入江、河、湖、海等地表水。土壤中水分的多少有两种表示方法：一种是以土壤含水量表示，分重量含水量和容积含水量两种，二者之间的关系由土壤容重来换算。另一种是以土壤水势表示，土壤水势的负值是土壤水吸力。土壤含水量有三个重要指标。一个是土壤饱和含水量，表明该土壤最多能含多少水，此时土壤水势为0。第二是田间持水量，是土壤饱和含水量减去重力水后土壤所能保持的水分。重力水基本上不能被植物吸收利用，此时土壤水势为-0.3巴。第三是萎蔫系数，是植物萎蔫时土壤仍能保持的水分。这部分水也不能被植物吸收利用，此时土壤水势为-15巴。田间持水量与萎蔫系数之间的水称为土壤有效水是植物可以吸收利用的部分。当然，一般在田间持水量的60%时，即土壤水势-1巴左右就采取措施进行灌溉。土壤水势可细分为重力势、基模势和溶质势。土壤水分重力势以土壤水面与土表面相平时为0。水面高于土表面时为正值（此时也称为压力势）。水面低于土表面时为负值（土壤水吸力为正值）。土壤基模势指土壤中矿质颗粒表面和有机质颗粒表面对水所产生的张力。它的值永远是负值，即总是将土壤表面的水分向土体内吸进来。土壤水分溶质势与土壤溶液中所含溶质数量有关，溶质越多，溶质势越小（即越负）。点水源入渗时，水沿湿度梯度从高水势处向低水势处流动，逐渐形成一个干湿交界分明的椭球体形状，称为湿润球，球面各处土壤水势相等。该球面称为入渗锋，在水头固定不变时，入渗锋的前进速度随着时间的延长而减慢。大部分植物养分都是溶于水后随水移动运输到植物根系被吸收的。无论根系以质流、扩散、截获哪种方式吸收植物养分都在土壤溶液中进行。

土壤水分是指保持在土壤孔隙中的水分，又称土壤湿度。通常可以通过把土样放在电烘箱内烘干（温度控制在105～110℃），然后从土壤孔隙中测得释放的水量作为土壤水分含量。土壤水分并非纯水，而是稀薄溶液，还含有胶体颗粒。土壤水分主要来源是大气降水和灌溉水，此外尚有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。而大气降水渗入土壤中的多少，主要取决于降水量的大小、降水的强度和性质。一般来说，降水量大，进入土壤中的水分就可能多。强度大的降水或者阵性降水，因易造成地面流失，故渗入土壤中的水分就少 而强度小的连续性降水，有利于土壤对水分的吸收和储存。土壤水分依其物理形态可分为固态、气态及液态 3种。固态水仅在低温冻结时才存在，气态水常存在于土壤孔隙中，液态水存在于土粒比面和粒间孔隙中。在一定条件下，三者可以相互转化，其中以液态土壤水分数量较多。 　　土壤水分的含水量可以用以下几种方法表示：　　土壤水重量百分数：土壤中实际所含的水分重量占烘干土重量的百分数。即 W(%)=(W1-W2)/W2*100式中W(%)为土壤含水量（百分数）；W1为样土湿重；W2为样土烘干重。 土壤水容积百分数：指土壤水分容积占单位土壤容积的百分数。即 式中 W容(％)为土壤容积含水量（百分数）；P为土壤容重，即单位体积原状土体的干土重。土壤容积百分数与土壤重量百分数之间的关系通常用下式表示： 　　 W容(％)=W(％)×P土壤水层厚度：指一定厚度土层内土壤水分的总贮量，即相当于一定土壤面积中，在一定土层厚度内有多少毫米厚的水层。即 　　 W厚=H×W(％)×P×10式中W厚为土壤水层厚度；H为计算土层厚度 10为单位换算系数。而国内外的土壤水分测定方法主要有以下几种：滴定法，Karl Fischer法，称重法，电容法，电阻法，γ射线法，微波法，中子法，核磁共振法，时域反射法（TDR），土壤张力法，土壤水分测定仪法，土壤水分传感器法，石膏法和红外遥感法。下面着重介绍土壤测定方法中常用的几种方法，（1）称重法：又称烘干法，即取土样放入烘箱，烘干至恒重。此时土壤水分中自由态水以蒸汽形式全部散失掉，再称重量从而获得土壤水分含量。烘干法还有红外法、酒精燃烧法和烤炉法等一些快速测定法。（2）中子法：将中子源埋入待测土壤中，中子源不断发射快中子，快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞，快中子损失能量，从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时，损失能量最大，更易于慢化，土壤中水分含量越高，氢原子就越多，从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量。（3）γ射线法：与中子仪类似，γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线，用探头接收γ射线透过土体后的能量，与土壤水分含量换算得到。（4）土壤水分传感器法：目前采用的传感器多种多样，有陶瓷水分传感器，电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等等。（5）时域反射法：即TDR（Time Domain Reflectometry）法，它是依据电磁波在土壤介质中传播时，其传导常数如速度的衰减取决于土壤的性质，特别是取决于土壤中含水量和电导率。以上五种土壤水分测定方法各有优缺点，如称重法简单直观，中子法可反复测量，时域反射法是目前用的最多的方式。那么，在实际操作过程中，我们要有所抉择，多方面考虑，再确定具体使用哪种测定方法。

土壤温度对土壤水分状况的影响是多方面的。当土壤温度升高时，土壤水的粘滞度和表面张力下降，土壤水的渗透系数随之增加，土壤温度25℃时水的渗透系数为0℃的2倍。土壤水分的自由能与土壤温度密切相关。张一平等（1990）以陕西省红油土、垆土、黑垆土为供试土样，试验结果表明，土壤温度对土壤水势具有明显的影响，3种土壤皆呈现随温度升高土壤水吸力降低的特点。在测定的含水量范围内，温度与吸水力之间呈现极显著的负相关，相关系数（r）在- 0.990 6 ~ 0.999 0（n=5）。这是由于温度升高时，水的粘滞度和表面张力降低所致。在等吸力时，温度高者，含水量则较低。