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土壤内部水汽运动概述

时间:2023-03-16   访问量:2309


土壤内部水汽运动的推动力是水汽压梯度,这是由土壤水势梯度或土壤水吸力梯度和温度梯度引起的。其中温度梯度的作用远远大于土壤水吸力梯度,温度梯度是水汽运动的主要推动力。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。


当水汽由温度高处向温度低处扩散遇冷时便可凝结成液态水,这就是水汽凝结。水汽凝结有两种现象值得注意,一是液潮现象,二是冻后聚墒现象。

夜潮现象多出现于地下水埋深较浅的夜潮地。白天土壤表层被晒干,夜间降温,底土温度高于表土,所以水汽由底土向表土移动,遇冷便凝结,使白天晒干的表土又恢复潮湿。这对作物需水有一定补给作用。

冻后聚墒现象是我国北方冬季土壤冻结后的聚水作用。由于冬季表土冻结,水汽压降低,而冻层以下土层的水汽压较高,于是下层水汽不断向冻层集聚、冻结,使冻层不断加厚,其含水量有所增加,这就是冻后聚墒现象。虽然它对土壤上层增水作用有限(2%~4%),但对缓解土壤旱情有一定意义。冻后聚墒的多少,主要决定于该土壤的含水量和冻结的强度。含水量高冻结强度大时,冻后聚墒比较明显。

在土壤含水量较高时,土壤内部的水汽移动对于土壤给作物供水的作用很小,一般可以不加考虑。但在干燥土壤给耐旱的漠境植物供应水分时,土壤内部的水汽移动可能具有重要意义,使许多漠境植物能在极低的水分条件下生存。

农田土壤水平衡是指对于一定面积和厚度的土体,在一段时间内,其土壤含水量的变化应等于其来水项与去水项之差,正值表示土壤储水量增加,负值表示土壤储水量减少。


土壤水分平衡的数学表达式,即

ΔW=P+I+U+ET+R+In-D

式中,ΔW为计算时段末与时段初土体储水量之差(mm);P为计算时段内降水量(mm);I为计算时段内灌水量(mm);U为计算时段内上行水总量(mm);ET为土面蒸发量(mm)与植物灌溉塞腾量(mm)之和,称为蒸散量;R为计算时段内地面径流损失量(mm);In为计算时段内植物冠层藏留量(mm);D为计算时段内下渗水量(mm)。

降水量和灌溉量可用雨量筒和水表定量,为简便起见,二者可以合并,以P代表。截留是降水或喷灌时被植冠所藏获而未达到土表的那部分水量,苗期很少,但生长中后期后有时可占降水量的2%~5%,这部分来水未参与土面蒸发而直接从植物冠层上蒸发掉,因此又常合并到ET。可是截留量较难统计,且数量不大,许多情况下予以忽略。地表径流与截留有着同样的情况,不过对于平坦地块来说,不出现暴雨或降雨强度不太大时,也可以忽略,即有R=0和In=0,于是土壤水分平衡式可简化为

△W=P+U-ET-D

土壤水平衡在实践中很有用处,根据土壤水分平衡式,用已知项可以求得某一未知项(如蒸散量等),这就是所谓的土壤水量平衡法。在研究土体水分状况周年变化、确定农田灌溉水量和时间以及研究土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的水分行为时常用到。


参考文献:

[1]徐建明.土壤学[M].北京:中国农业出版社,2019:197.


转载于公众号:老燕说农


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