土壤水分收支基本概念
土块中的水分状况和土壞中水分的运动是两个非常复杂的课题。然而对本书来说,用一个简化的模式就足够了。
土壤中(液态)水的运动主要是重力(单方向的)和表面张力(各个方向的〉综合作用的结果,并与土粒周围和土粒间(架在土粒间〉水膜的弯曲度有关。因此,这些力与主 壤孔隙的大小、形状即孔隙的几何结杓冇关。其它力,即流体静力和渗透力也起作用。
如果给某一干土块加水,有很多水很快就会通过各种各 样较大的裂缝排出去。其余的充满土粒间的孔隙,首先是较大的孔隙。概括地说,一个典型的“湿锋”向土壤下部移动,使愈 来愈厚的土层睬持所有不受重力影响的水分:则称此土块处在田间持水量状态。这种水分状态不能与水分占据了所有孔 隙的“饱和” 土壤相混淆。土壞的变干过程与其类似:随着土壤表面不断地蒸发,一个比较明显的“干锋”伸向土壤深层。因此,过了一段时间,由于干、湿阶段交替,土块将一层干、一层湿互相交错。
土壤含水量條到“田间持水量"以下后,有限的水分大 部分以气态形式运动,这种运动主要与土壤温度梯度有关。 然而,植物的根可以从与其接触的土粒周围的水膜中吸收液态水:因此,很清楚,在初始土壤水分状况相同的情况下, 有植被土块损失的水分可能比无植被土块多。
随着土壤水分的减少,其含水量会降到“田间持水量” 以下,到植株的根不能克服土粒对水膜的吸力时,植株严重缺水,失去膨压,即达到凋蒌点,或称凋蒌湿度,土粒持水能力和含水量之间的关系随土壤而不同。这些关联不管是对裸地释水还是通过植物根的 活动释水,都有控制作用,以防“可能干旱”的加剧。这种情况与植物吸水能力对大气“可能蒸发”影响植物地上部分 (主要是叶面)蒸腾的反应相类似。
―般认为,当土粒对水膜的吸力达到相当于15个大气压时,植物根的吸水能力急剧下降,几乎为零,这时的土壤湿度相当于凋蒌点。实际上,这个界值可适角于所有植物。
尽管排水不会突然停止,但上述田间持水量的概念(尽管有明显的随意性),对土壤水分研究来说确实是一个非常重要的参考点,在水分平衡方法中它比其他几个表达土壤含水量的概念更有用。对植物来说,重要的不是单位土壤容积中的绝对含水量,而是对植物有效的水量。这与表面张力关 系密切,而表面张力又对确定田间持水量起了支配作用,在 任一土壤水分张力水平下,不同的土壤含有不同的水量。大 体上讲,“田间持水量”往往等于土粒对有效水分产生的水 分张力,中质土壤产生的水分张力为1/3大气压,沙土为 1/10大气压。
实际蒸腾量和可能蒸腾量的关系仍然是一个有争议的问 题.尽管如此,为了满足一些特殊需要,也巳研制出各种水分平衡计算方法,并且已证明,这些方法在安排种植计划、 灌溉日程和水源管理中,具有极高的使用价值。
在实际应用中,土壤水分通常用“每给定土壤深度中的 水深”表示。
恰当地描述过有关水分吸收速度的各种假设,现简述如下:
——田间持水量和凋蒌点之树的水是有效的。
——随着水分张力的增加蒸散量呈线性减少。
——折衷方案:实际蒸散先以可能蒸散速度进行蒸散, 过一段时间后,则以指数(或某一近似等价的)方式迅速地降低,何时出现这个转换点仍有待确定。