土壤水勢和土壤水分特征曲線

土壤水勢

土壤水勢表征土壤孔隙水相對于參考點（通常是純水）的“能量狀態”。具體來說，可定義為在溫度恒定狀態下，使單位體積或質量的土壤孔隙水擺脫土壤顆粒以及土壤鹽溶液的束縛，達到自由水（純水）狀態，所需要做的功。從這個定義出發，土壤水勢的單位可用J/m3或J/kg來表示。

土壤水勢常用單位
常用的土壤水勢單位有：J/kg，kPa，MPa，Bar。它們之間的換算關系是
1J/kg=1kPa=0.001Mpa=0.01Bar。

另外，還可以用水柱高度來表示土壤水勢，單位是cm，1cm=0.981hPa。將土壤水勢換算成水柱高度后，乘以-1后取以10為底的對數，這個計算值用符號pF表示。

土壤孔隙水會沿水勢梯度從高往低運動。植物根系吸水就可以用水勢梯度來解釋：土壤水勢高，植物根系水勢低，在這種水勢梯度下，根系能從土壤孔隙中獲得水分；干旱發生時，由于土壤和植物根系水勢逐漸持平，水勢梯度消失，水分運動就不再發生；當干旱加劇，土壤水勢進一步下降，當其比植物根系水勢還低時，水勢梯度逆轉，植物根系失水，植物就面臨失水死亡的風險。因此，土壤水勢在理解水分在”土壤-植物-大氣連續體”中的運動具有重要意義。

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土壤水分特征曲線

土壤水的基質勢（或土壤水吸力）隨土壤含水量的變化而變化，其關系曲線稱為土壤水分特征曲線，英文名稱為soil water characteristic curve1。

一般，該曲線以土壤含水量Q（以體積百分數表示）為橫坐標，以土壤水吸力S（以大氣壓表示）為縱坐標。

土壤水分對植物的有效程度最終決定于土水勢的高低，而不是自身的含水量。如果測得土壤的含水量，可根據土壤水分土特征曲線查得基質勢值，從而可判斷該土壤含水量對植物的有效程度。

土壤水分特征曲線可反映不同土壤的持水和釋水特性，也可從中了解給定土類的一些土壤水分常數和特征指標。曲線的斜率倒數稱為比水容量，是用擴散理論求解水分運動時的重要參數。曲線的拐點可反映相應含水量下的土壤水分狀態，如當吸力趨于0時，土壤接近飽和，水分狀態以毛管重力水為主；吸力稍有增加，含水量急劇減少時，用負壓水頭表示的吸力值約相當于支持毛管水的上升高度；吸力增加而含水量減少微弱時，以土壤中的毛管懸著水為主，含水量接近于田間持水量；飽和含水量和田間持水量間的差值，可反映土壤給水度等。故土壤水分特征曲線是研究土壤水分運動、調節利用土壤水、進行土壤改良等方面的最重要和最基本的工具。

土壤水分特征曲線主要有以下幾方面的應用：

①進行基質勢和含水量的相互換算。

根據土壤水分特征曲線可將土壤濕度換算成土壤基質勢，依據基質勢可判斷土壤水分對作物的有效度。也可將基質勢換算成含水量，根據土壤水分特征曲線可查得田間持水量、凋萎濕度和相應的有效水范圍。土壤水分特征曲線斜率的倒數，即單位基質勢變化所引起含水量的變化，稱之為比水容重，是衡量土壤水分對植物的有效性和反映土壤持水性能的一個重要重要指標。

②表示比水容重。

土壤水分特征曲線斜率的倒數，即單位基質勢變化所引起含水量的變化，稱之為比水容重，是衡量土壤水分對植物的有效性和反映土壤持水性能的一個重要重要指標。

③可以間接反映土壤孔隙的分布。

若將土壤中的孔隙設想為各種孔徑的圓形毛細管，那么S和毛細管直徑d的關系可簡單的表示為S=4σd。式中σ為水的表面張力系數，室溫條件下一般為75×105N/cm。應用數學物理方法對土壤中的水運動進行定量分析時，水分特征曲線是不可缺少的重要參數。

④可以判斷土壤質地狀況和土壤水分在吸力段的分布狀況。

曲線的拐點可反映相應含水量下的土壤水分狀態，如當吸力趨于0 時，土壤接近飽和，水分狀態以毛管重力水為主；吸力稍有增加，含水量急劇減少時，用負壓水頭表示的吸力值約相當于支持毛管水的上升高度；吸力增加而含水量減少微弱時，以土壤中的毛管懸著水為主，含水量接近于田間持水量；飽和含水量和田間持水量間的差值，可反映土壤給水度等。故土壤水分特征曲線是研究土壤水分運動、調節利用土壤水、進行土壤改良等方面的最重要和最基本的工具。