《土壤肥料学》第四章 土壤水分 思考题解析

编者按：刘春生版《土壤肥料学》第四章 土壤水分 学习和思考题解析。

1、土壤水分按照受力大小和水分性质分为哪几种类型及各自的特点的哪些？
我国土壤水分的分类方法一般采用数量法。根据土壤水分所受力的类型可分吸附力、毛管力和重力；把土壤水分划分为吸附水(吸湿水和膜状水）、毛管水、重力水和地下水。
土壤水分特点：
吸湿水：吸湿水受土粒的吸持力很大，水分不能移动，无溶解能力，具有固态水的性质，植物不能吸收利用，是一种无效的水分类型。
膜状水：由于它所受的吸力比吸湿水要小，水分能够在土壤中缓慢移动，其中有部分水分能够被植物吸收利用。因此，膜状水是部分有效的水分类。
毛管水：它所受的毛管吸持力很小，很容易被作物吸收利用，是有效水，另外，毛管水还溶解有各种营养成分，利于植物的养分供应。
重力水：是地下水的重要来源。

2、何为土壤水势，其水势是如何划分和定义的？
土壤水势：是指从一已定高度的蓄水池中，把无限少量的纯水，在一个大气压下，等温和可逆地转移到土壤中的某一已定点，使之成为土壤水，这时所必须做的功，以单位水量为基础来表示，其数值代表土壤总水势。
土壤水势实际上是作用于土壤水分各种力的总和，根据其力源的性质，土壤水势可分：基质势、溶质势、压力势、重力势和土壤水总势。
基质势：由土壤固体基质对土壤水分的吸引而使水分自由能降低的现象。
溶质势：由溶质的渗透压力引起的水势能变化现象。
压力势：土壤水承受不同压力所产生的自由能变化。
重力势：同重力引起的土壤水势的变化。
土壤水总势：是作用于土壤水分的各种力所产生的分势的总和。

3、土壤水吸力与土壤水势有哪些相同点和不同点？
土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力情况下所处的能态，不是反映土壤对水的吸力。
与土壤水势的相同点：水吸力的意义与水势相同，是表示土壤水具有的自由能。
与土壤水势的不同点：水吸力只包括基质势和溶质势。

4、土壤水分特征曲线的滞后现象发生的原因是什么？
土壤水分特征曲线的滞后现象：是指脱水曲线与吸水曲线不能重合的现象。
发生原因：产生滞后现象的原因很多，主要是因为土壤中的孔隙有大有小，而且呈”串珠状“连接方式造成的。

5、简述土壤水分进入土壤的入渗过程。
降水和灌溉水在重力、静水压力与基质吸力的作用下进入土壤，并在土壤中运动进行水分再分布。水分进入土壤的过程称为渗透。渗透速率的变化可分为两个紧密相连的阶段，开始渗透速率是随时间的增加而逐渐降低，从开始渗透速率基本趋于稳定。初始阶段称渗吸，渗透速率趋于稳定阶段称为渗漏。渗吸是从水分开始入渗到土壤水分逐渐达到饱和这段时间土壤吸水的过程，这段时间主要是基质吸水的过程。
渗漏是土壤经过渗吸阶段，水分达到饱和后入渗的水分受重力作用向下移动，渗水速度逐渐下趋于稳定的阶段，这一阶段主要是重力水沿粗孔隙运动的过程。

6、简述液态水在土壤中的运动情况。
土壤中液态水的运动有两种情况，一种是饱和流，另一种是不饱和流。饱和流和不饱和流的推动力及其运动规律是很不相同的。
(1)饱和流：土壤水的饱和流动是指土壤中的孔隙全部被水充满，土壤水已成为连续整体情况下水的运动。这种情况只有在灌溉或降水量大于人渗速率以及稻田淹灌等特殊情况下发生。由于此时土壤含水已经饱和，土壤中水的基质势等于零，水的流动主要由重力势和压力势推动，水分从粗孔向下渗漏，速度决定于粗孔的孔径与数量。
(2)不饱和流：
土壤水的不饱和流动是指土壤中的孔隙在未被水充满时土壤水的运动。这是田间大多数土壤水分运动的状态，通常所说土壤水分的运动，即指土壤水的不饱和流动。土壤水不饱和流动的推动力主要是基质吸力，虽然也有重力作用，但与基质吸力相比，重力作用几乎可以忽略不计。当干燥土壤湿润时，依靠基质吸力推动湿润锋前进每厘米约需数巴，比重力要大几千倍。水分在土壤中运动的速度，与土壤孔隙的大小、数量以及含水量和水分的黏滞度密切相关。当土壤含水量达到饱和时，土壤中的所有孔隙都可以导水，水分在土壤中运动的速率可以达到最高值。

7、土壤中水汽的运动特点及运动方式各有哪些？
(1)水汽运动的特点：土壤中气态水的运动主要是以扩散方式进行。水汽扩散的推动力是水汽压梯度，就是相隔单位距离两点间水汽压的差值。水汽压梯度由土壤水吸力梯度和温度梯度所构成。其中温度梯度的作用远远大于土壤水吸力梯度，所以水汽运动总是由水汽压高处向水汽压低处、由温度高处向温度低处扩散。
（2）水汽的运动方式有：水汽凝结和土面蒸发。

8、土面蒸发的阶段的哪些？
土面蒸发可以分为三个阶段：大气蒸发力控制阶段，土壤导水率控制阶段和扩散控制阶段。

9、简述土壤水分含量的表示方法、土壤水分常数及其各自的含义。
土壤水分含量是表征土壤水分状况的重要指标，其表达方式主要有：质量含水量、容积含水量、水深表示法、相对含水量和墒情表示法等。
土壤水分常数是指土壤含水量的理论常数值。

10、简述土壤水分对作物的有效性及丰产栽培对土壤水分的要求。
土壤水分对作物的有效性：保持在土壤中的水分，都受到土粒的吸引。因此，植物要从土壤中吸收水分，根吸力必须
大于土壤对水分的吸持力。而植物根吸水力的大小因植物种类而异，因生长发育阶段的不同而不同。一般认为，多数常见植物根的平均吸水力为1.5×10*5Pa，当土壤含水量大，土粒吸水力小时，植物容易吸水，但随着水分的蒸发和被植物吸收，土壤水分逐渐减少，土壤的吸水力越来越强，植物吸水就越来越困难，直到土壤吸水力等于或大于根吸水力时，植物就不能再吸水了，于是植物开始发生凋萎。当土壤吸水力等于或大于植物根吸水力时的土壤含水量称为凋萎系数。只有当土壤含水量超过凋萎系数值时，超出部分的水对植物有效，所以凋萎系数就是土壤有效水含量的最低限。一般研究认为，处于0.6×10*5Pa吸力以下的水分，在土体中能作整体的毛管运动，移动较快，能迅速补给植物根系。而处于(0.6~15)×10*5Pa吸力段的有效水分，由于含量减少，水分主要呈膜状分布于土壤颗粒表面，这部分水虽仍能被植物吸收利用，但由于移动缓慢，常不能满足作物正常生育的需要，使植物处于生长停顿，甚至半萎蔫状态，故有人称<0.6X10*5Pa的土壤水分为速效水，(0.6~15)×10*5Pa吸力区段的水分称为难效水(或缓效水)，特别在干
燥的气候条件下，高吸力区段的水分更难满足作物的需要。
丰产栽培对土壤水分的要求：不同种类的作物，或者同类作物不同的生育时期，以及不同的气候条件下对土壤水吸力的要求都不相同。各种作物对土壤吸力最敏感的时期是不同的，粮食作物如小麦、玉米，从开花到子实形成期均需要在低吸力条件下生长。绝大多数果树对土壤吸力最敏感的阶段在花期至果实膨大期，这一阶段土壤水吸力升高过大会严重影响产量和品质，其他时期土壤吸力升高不会造成严重危害。对一些处于营养阶段就收获的蔬菜、根茎类作物，如莴苣、芹菜、甘蓝、胡萝卜、甜菜等都必须在低吸力条件下生长。