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第四章 水分环境及调控 杨再强 南京信息工程大学 yzq@nuist.edu.cn 主要内容 水分性质及类型 土壤水分运动 水分平衡 温室水分调节 1. 水的物理性质 1)表面张力：由物态内部的引力促使液体表面收缩的力。影响因子： A.温度：温度越高，液体的表面张力越小。 B.液体的纯度：水中溶入酸、酯等物时，其表面张力（系数）相对纯水会减小，并随溶液浓度增加而渐小（20℃下，水中溶有肥皂，表面张力系数将从72.75× 10-3N／m，减至40×10-3N／m）。 2)弯曲液面下的附加压强 自然界中的静止的液面，有平面、凹面和凸面。有许多情况下液面是弯曲的，如水滴、肥皂泡。弯曲液面内外存在一压强差，称为附加压强。  在凸面情况下，附加压强是正的，在凹面情况下，附加压强是负的。附加压强与曲面的曲率半径有关： P=2?/R ? :表面张力系数； R:球形液面的半径。 常温下水的表面张力系数? = 73?10-3 N?m-1 3).浸润现象 在液面与固体的接触处，分别作液体表面和固体表面的切面，这两个切面在液体内部的夹角?，称为液体与固体的接触角。 将毛细管插入液体内，管内外液面会产生高度差。如果 液体能浸润管壁，管内液面升高；如果液体不能浸润管壁，管内液面反较管外低，这一现象叫毛细现象。毛细管内液体上升高度与毛细管管径的关系： h:毛细管内液体上升的高度. ?:表面张力系数. r:毛细管管半径. ?:液体密度. ?:接触角. 5) 液体的粘滞性 在运动状态下，液体具有抵抗剪切变形的能力，这就是粘滞性。液体的粘滞性使液体内部出现成对的切力： F=??du/dy F:内摩擦力，?:比例系数，称为液体的粘度, ?:接触面积，du/dy：流速梯度，?是液体粘滞性的度量，其值越大，粘滞作用越强。?的影响因子主要是温度. 2. 土壤水的类型 ?吸湿水 ?膜状水 ?毛管水 ?重力水 吸湿水(紧束缚水)：干燥土壤在空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子层或多分子层，称为吸湿水。(分子引力,静电引力).特点： ?紧靠土粒，引力大，水分子呈紧密定向排列。 ?不同于常态水，无溶解溶质的能力，不能以液态水移动,只能靠气体扩散方式运动. (2)膜状水 定义：土粒吸附气态水饱和后，其表面与液态水相接触，此时土粒还有剩余分子引力吸附液态水，这种水分称为膜状水(松束缚水). 特点： ?存在于吸湿水层以外,引力（分子引力）较小，分子定向排列差，较松弛。 ?可从水膜厚处向水膜薄处移动，但速度非常缓慢. ?作物在干旱条件下可利用部分，但补给困难，仍使作物受旱害。 (3)毛管水 定义：当土壤含水量超过膜状水最大量后，其吸引力小于0.625兆帕，可形成移动性较大的自由水。存在于土壤毛管孔隙中的水分，称为毛管水。 特点： ?毛管水所受引力（毛管引力）在0.625-0.01兆帕范围内，它比一般植物根系渗透压要小得多，因此，植物易于吸收利用。 ?它既可保持在毛管孔隙中，又可在土中各个方向上运动。 ?运动速度快，对作物吸水与补给有利。 ?它不但溶有各种养分，而且能使养分输送到植物根系附近。 （4）重力水 定义：土壤含水量达到田间持水量之后，过量的水分不能为土壤毛管引力所保持，受重力支配，沿着土中大孔隙向下迅速移动，此种水分称为重力水。 其性质与常态水相同，引力接近零，易被植物吸收利用。通常因水分饱和，空气不足产生渍害，只有在水稻田中可以利用。 二、测定方法1.烘干法 又称重量测定法 ?m=mw/ms mw=m - ms 此方法的优点：简单、直观 缺点：代表性差 干扰田间土壤水的连续性 2.中子法 （1）原理：将（镅—铍）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。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。 （2）优点：可反复测定而不破坏土壤，受温度的影响小。 （3）缺点：价格昂贵，空间分辨率低，不能测定表层土壤的含水量，中子和?射线对人体健康有影响。 3.?射线法 (1)原理：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，放射性同位素放射的?射线穿透土壤时，其衰减度随土壤湿容重的增大而提高。 (2)优点：空间分辨率高，可测定表层土壤含水量，并可在瞬时状态下较准确地测定土壤含水量. (3)缺点：两个平行测孔的间距很难严格控制，比起中