水分在土壤中受到各种力的作用,使之能够以不同方式存在于土壤之中并产生运动。对应不同力所作用的水分状态,可分为吸湿水、毛管水和重力水三类。
1.吸湿水 又称吸着水或紧束缚水,指烘干土壤从含有饱和水汽的空气中吸附于土粒表面的水分。由于被吸附水分子的自由能小于气态水分子的能量,土粒吸附水汽时要释放热量,称为吸湿热,粘土为20.9~29.3J/g,沙土为4.2~10.5J/g,随吸着水量的增加放热量逐渐减少,达到最大吸湿量后不再释放热量。
。土壤吸湿量与空气相对湿度成正比,当空气湿度达到饱和状态时土壤吸湿水可达最大数量,称为最大吸湿量或吸湿系数。土壤质地越细,最大吸湿量越大。
土壤质地fficeffice" />
细砂
壤质沙土
沙壤土
轻壤土
中壤土
粘土
重粘土
泥炭土
吸湿系数%
0.034
1.060
1.400
2.090
3.00
5.40
6.54
18.42
2.毛管水 由毛管弯曲凹面的表面张力所保持,以水膜形式吸附于土粒周围的水分,又分薄膜水和毛管悬着水两类。
薄膜水又称膜状水、松吸着水或松束缚水,为吸着在土粒表面成薄膜状的水层。当薄膜水达最大量时的土壤含水量称为最大分子持水量。薄膜水的性质已与液态水相近,但因受土粒吸持排列较紧,冰点在-15℃以下,并具有较高的粘滞性而无溶解性,能以湿润的方式从水膜厚的土粒向水膜薄的土粒缓慢移动,速度为0.2~0.4mm/h。土壤质地越细,有机质含量越高,薄膜水含量就越高。土壤溶液的浓度越大,渗透压越高,薄膜水含量就越低,因此在盐碱土中几乎没有薄膜水的存在。
狭义的毛管水指存在于土粒孔隙之间的毛管悬着水分。毛管水的性质和运动取决于毛管力,即毛管壁与水分子间的吸着与毛管水弯曲面表面张力的合力。毛管作用的大小与毛管直径有关,土壤孔隙大于8mm时已没有毛管力作用,0.1~8mm间毛管作用逐渐显示, 0.001~0.1mm范围内毛管作用最明显,小于0.001mm时空隙为薄膜水所填充。由于土粒间孔隙的形状极不规则,实际保持的水分很难截然区分出是薄膜水还是毛管水。
毛管水更多地具有自由水的性质,所受吸力为0.08~6.25Pa,小于植物的吸水力 (约15Pa),易被植物吸收利用。毛管水容易移动,又易溶解各种养分,在地下水位较高时,毛管作用还能使深层水分上升到表层。因此,毛管水是植物最为有效的土壤水分类型。
3.重力水 指因重力排出的水分,不能保持在土层中。当土壤水分含量超过土粒吸着力和毛管力作用范围后,多余的水分会在重力作用下沿土壤非毛管孔隙下渗。重力水只是在大雨或灌溉后在土壤中暂时出现,或在受涝后出现。具有一般液态水的性质,能被植物吸收利用,但出现重力水时土壤水分一般已经过多。因此,实际上重力水对于植物非但无效,而且还造成缺氧和养分的淋失。