(三)土壤水分含量及其有效性

1.土壤水分含量

土壤水分含量是表征土壤水分状况的一个指标，又称为土壤含水量、土壤湿度等。土壤含水量有多种表达方式，数学表达式也不同，常用的有以下几种：

1)质量含水量即土壤中水分的质量与干土质量的比值，又称为重量含水量，无量纲二它是指土壤中水分的实际含量，可由式(2-3)表示：

定义中的“干土”一词，一般是指在105℃条件下烘干的土壤。而另一种意义的干土是含有吸湿水的土，通常叫“风干土”，即在当地大气中自然干燥的土壤，其质量含水量当然比105℃烘干的土壤低(一般低几个百分点)。由于大气湿度是变化的，所以风干土的含水量不恒定，故一般不以此值作为计算质量含水量的基础。

2)容积含水量即单位土壤总容积中水分所占的容积分数，又称容积湿度、土壤水的容积分数，无量纲。它表明土壤中水分占据孔隙的程度，从而可据此计算土壤三相比(单位体积原状土中，土粒、水分和空气容积间的比例)。由质量含水量换算而得：

3)相对含水量指土壤含水量占田间持水量的百分数。它可以说明土壤毛管悬着水的饱和程度，有效性和水、气的比例等，是土壤学中常用的土壤含水量的表示方法：

们土壤水储量即一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量，在土壤物理、农田水利学和水文学等学科中经常用到这一术语和指标，它主要有两种表达方式。

4)水储量深度指一定面积一定厚度土壤中所含水量相当于相同面积水层的厚度，其单位为长度单位，可用cm表示，为与气象资料中常用的mm计算单位一致，更多以mm表示之：

水储量深度的方便之处在于它适于表示任何面积土壤一定厚度的含水量，可与大气降水量、土壤蒸发量等直接比较。

5)水储量容积即一定面积一定厚度土壤中所含水量的体积。在数量上，它可简单由水储量深度与所指定面积相乘即可，但要注意二者单位的一致性。并且，水储量容积与计算的土壤面积和厚度都有关系，在参数单位中应标明计算面积和厚度，所以不如水储量深度方便，一般在不标明土体深度时，通常指1m土深。

6．土壤水的有效性

土壤水的有效性是指土壤中的水能否被植物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水，能被植物吸收利用的水称为有效水。其中因其吸收难易程度不同又可分为速效水和迟效水。土壤水的有效性实际上是以生物学的观点来划分的。

(1)土壤水分常数

土壤水分从完全干燥到饱和持水量，按其含水量的多少及土壤水能量的关系，可分为若干阶段，每一个阶段即代表着一定形态的水分，表示这一阶段的水分含量，称为土壤水分常数。包括吸湿系数、萎蔫系数、田间持水量、饱和持水量和毛管持水量等。就质地和结构相同或相似的土壤而言，其数值变化很小或基本固定，可作为土壤水分状况的特征型指标。

把干燥的土壤放入水汽饱和的容器中，土壤吸附气态水分子的最大含量称为吸湿系数(最大吸湿量)。此时，土粒表面有15～20层水分子，厚4～5 nm。吸湿系数的大小与土壤质地和有机质含量有关。质地愈黏重，有机质含量愈高，吸湿系数值亦愈高。

当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土壤含水量，称为萎蔫系数或萎蔫点，它因土壤质地、作物和气候等不同而不同。一般土壤质地愈黏重，萎蔫系数愈大。

土壤毛管悬着水达到最多时的含水量称为田间持水量口在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。当一定深度的土体储量达到田间持水量时，若继续供水，就不能使该土体的持水量再增大，而只能进一步湿润下层土壤。田间持水量是确定灌水量的重要依据，乃土壤学重要水分常数之一。田间持水量的大小，主要受土壤质地、有机质含量、结构和松紧状况等影响。

(2)土壤有效水的范围及其影响因素

通常把土壤萎蔫系数看作土壤有效水的下限，低于萎蔫系数的水分，作物无法吸收利用，所以属于无效水。一般把田间持水量视为土壤有效水的上限。因此，土壤有效水范围的经典概念是从田间持水量到萎蔫系数，田间持水量与萎蔫系数之间的差值即土壤有效水最大含量。土壤有效水最大含量，因不同土壤和不同作物而异，表2-5 给出了土壤质地与有效水最大含量的关系：

表2-5 土壤质地与有效水最大含量的关系

随土壤质地由砂变黏，田间持水量和萎蔫系数也随之增高，但增高的比例不大。黏土的田间持水量虽高，但萎蔫系数也高，所以其有效水最大含量并不一定比壤土高，因而在相同条件下，壤土的抗旱能力反比黏土为强。

一般情况下，土壤含水量往往低于田间持水量。所以有效水含量就不是最大值，而只是当时土壤含水量与该土壤萎蔫系数之差。在有效水范围内，其有效程度也不同。在田间持水量至毛管水断裂量之间，由于含水多，土水势高，土壤水吸力低，水分运动迅速，容易被植物吸收利用，所以称为“速效水”。当土壤含水量低于毛管水断裂量，粗毛管中的水分已不连续，土壤水吸力逐渐加大，土水势进一步降低，毛管水移动变慢，根吸水困难增加，这一部分水属“迟效水”。林成谷(1983)曾以图示方式归纳了土壤水分物理形态、水分常数、能量及有效性的密切关系。

相关链接：土壤水的物理形态和能态（二）