(三)土壤水分特征

描述土壤水分特征涉及土壤学中的一个重要概念—土壤水分特征曲线，它是土壤水的基质势或水吸力与土壤含水量的关系曲线，反映了土壤水的能量和数量之间的关系及土壤水分基本物理特性。

1．基质势与土壤含水率—土壤水分特征曲线

土壤水分的基质势与含水率的关系，目前尚不能根据土壤的基本性质从理论上分析得出，通常是用原状土样测定其在不同水吸力(或基质势)下的相应含水率后绘制出来的，如图2-10所示。

当土壤中的水分处于饱和状态时，含水率为饱和含水率θ_s，而吸力S或基质势φ_m为零。若对土壤施加微小的吸力，上壤中尚无水排出，则含水率维持饱和值。当吸力增加至某一临界值S_a后，由于土壤中最大孔隙不能抗拒所施加的吸力而继续保持水分，于是土壤开始排水，相应的含水率开始减小。饱和土壤开始排水意味着空气随之进入土壤中，故称该临界值S_a为进气吸力，或称为进气值。一般地说，粗质地砂性土壤或结构良好的土壤进气值是比较小的，而细质地的勤性土壤的进气值相对较大。由于粗质地砂性土壤具有大小不同的孔隙，故进气值的出现往往较细质土壤明显。当吸力进一步提高，次大的孔隙接着排水，土壤含水率随之进一步减少，如此，随着吸力不断增加，土壤中的孔隙由大到小依次不断排水，含水率越来越小，当吸力很高时，仅在十分狭小的孔隙中才能保持着极为有限的水分。

图2-10 土壤水分特征曲线示意图

2. 影响因素

1)土壤质地 不同质地的土壤，其水分特征曲线各不相同，差别很明显。图2-11是低吸力下实测的几种土壤的水分特征曲线(只绘出脱湿过程)，一般说，土壤的黏粒含量愈高，同一吸力条件下土壤的含水率愈大，或同一含水率下其吸力值愈高。这是因为土壤中黏粒含量增多会使土壤中的细小孔隙发育的缘故。由于黏质土壤孔径分布较为均匀，故随着吸力的提高含水率缓慢减少，如水分特征曲线所示。对于砂质上壤来说，绝大部分孔隙都比较大，当吸力达到一定值后，这些大孔隙中的水首先排空，土壤中仅有少量的水存留，故水分特征曲线呈现出一定吸力以下缓平，而较大吸力时陡直的特点。

图2-11 三种代表性土壤的水分特征曲线(低吸力脱湿过程)

图2-12 土壤水分特征曲线的滞后现象

2)土壤结构及土温 土壤结构也会影响水分特征曲线，在低吸力范围内，此种作用更为明显。土壤愈密实，则大孔隙数量愈少，中小孔径的孔隙愈多。因此，在同一吸力值下，干容重愈大的土壤，相应的含水率一般也要大些。此外，温度升高．水的黏滞性和表面张力下降，基质势相应增大，或者说土壤水吸力减少。在低含水率时，这种影响表现得更加明显。

3)土壤水分变化过程 土壤水分特征曲线和土壤中水分变化的过程密切相关。对于同一土壤，土壤水分特征曲线并非固定的单一曲线。由土壤脱湿(由湿变干)过程和土壤吸湿(由干变湿)过程测得的水分特征曲线不同(图2-12)，这一现象称为滞后现象。

滞后现象在砂土中比在黏土中明显，这是因为在一定吸力下，砂土由湿变干时，要比由干变湿时含有更多的水分。产生滞后现象的原因可能与土壤颗粒的胀缩性以及土壤孔隙的分布特点(如封闭孔隙、大小孔隙的分布等)有关。

(四)土壤通气性

1．土壤通气性概念及其重要性

土壤通气性是指气体透过土体的性能，它反映土壤特性对土壤空气更新的综合影响。土壤空气与大气的交换，主要决定于气体的扩散作用，而扩散作用只能在未被水占据的空气孔隙中进行。因此，土壤通气性的好坏，主要决定于土壤的总孔度特别是空气孔度的大小。

土壤通气性对于保证土壤空气的更新有重大意义。如果土壤没有通气性，土壤空气中的氧在很短时期内就会被全部消耗，而CO₂含量则会过高地增加，以致危害作物的生长。实际测定表明，在20～30℃以下，每平方米0～30cm表层土壤，每小时的耗氧量高达0.5～1.7L。设土壤的平均空气容量为33.3％，其中O₂的含量为20％。如果土壤不能通气，土壤中O₂ 将会在12～40 h后被耗尽。所以，土壤通气性的重要性可归结为通过与大气交流，不断更新土壤空气组成，保持土体各部分的气体组成趋向均一。

2．土壤通气性的度量指标

常采用下列三种指标来衡量土壤的通气性：

1)空气孔度 即非毛管孔隙度。一般将非毛管孔隙度不低于10％作为土壤通气性良好的指标；或将土壤空气孔度占总孔度的1/5～2/5，而且分布比较均匀时，作为土壤通气性良好的标志。

2)土壤的氧扩散率 土壤氧扩散率是指氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢复的速率，以单位时间通过单位土壤截面扩散的氧的质量表示，单位为g/(cm²·min)。土壤氧扩散率可作为土壤通气性的直接指标，一般要求在30×10^-8～40×10^-8 g/(cm²·min)以上，植物才可良好生长。

3)氧化还原电位(Eh值)土壤通气状况在很大程度上决定了其氧化还原电位，所以氧化还原电位也是土壤通气性的指标之一。一般以Eh值300 mV为界，大于此值土壤处于氧化态，小于此值为还原态。

3．土壤通气性的生态与环境意义

土壤通气性好坏直接与土壤中植物的生长、微生物群落组成和活性以及溶解氧等相关，因而影响到土壤中养分元素、污染元素和有机化学品等众多物质的环境行为。通气良好的上壤中，植物根生理活动旺盛．根分泌作用强．好气性微生物数量增加、活性增强，土壤中溶解氧浓度高，从环境意义角度，势必对重金属、农药等有机物在土壤中的迁移转化及降解过程产生影响，因而在污染土壤的修复研究中有着重要的意义。

相关链接：土壤物理性质（二）