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土壤內(nèi)部水汽運動的推動力是水汽壓梯度,這是由土壤水勢梯度或土壤水吸力梯度和溫度梯度引起的。其中溫度梯度的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土壤水吸力梯度,溫度梯度是水汽運動的主要推動力。所以水汽運動總是由水汽壓高處向水汽壓低處,由溫度高處向溫度低處擴散。
當(dāng)水汽由溫度高處向溫度低處擴散遇冷時便可凝結(jié)成液態(tài)水,這就是水汽凝結(jié)。水汽凝結(jié)有兩種現(xiàn)象值得注意,一是液潮現(xiàn)象,二是凍后聚墑現(xiàn)象。
夜潮現(xiàn)象多出現(xiàn)于地下水埋深較淺的夜潮地。白天土壤表層被曬干,夜間降溫,底土溫度高于表土,所以水汽由底土向表土移動,遇冷便凝結(jié),使白天曬干的表土又恢復(fù)潮濕。這對作物需水有一定補給作用。
凍后聚墑現(xiàn)象是我國北方冬季土壤凍結(jié)后的聚水作用。由于冬季表土凍結(jié),水汽壓降低,而凍層以下土層的水汽壓較高,于是下層水汽不斷向凍層集聚、凍結(jié),使凍層不斷加厚,其含水量有所增加,這就是凍后聚墑現(xiàn)象。雖然它對土壤上層增水作用有限(2%~4%),但對緩解土壤旱情有一定意義。凍后聚墑的多少,主要決定于該土壤的含水量和凍結(jié)的強度。含水量高凍結(jié)強度大時,凍后聚墑比較明顯。
在土壤含水量較高時,土壤內(nèi)部的水汽移動對于土壤給作物供水的作用很小,一般可以不加考慮。但在干燥土壤給耐旱的漠境植物供應(yīng)水分時,土壤內(nèi)部的水汽移動可能具有重要意義,使許多漠境植物能在極低的水分條件下生存。
農(nóng)田土壤水平衡是指對于一定面積和厚度的土體,在一段時間內(nèi),其土壤含水量的變化應(yīng)等于其來水項與去水項之差,正值表示土壤儲水量增加,負(fù)值表示土壤儲水量減少。
土壤水分平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式,即
ΔW=P+I+U+ET+R+In-D
式中,ΔW為計算時段末與時段初土體儲水量之差(mm);P為計算時段內(nèi)降水量(mm);I為計算時段內(nèi)灌水量(mm);U為計算時段內(nèi)上行水總量(mm);ET為土面蒸發(fā)量(mm)與植物灌溉塞騰量(mm)之和,稱為蒸散量;R為計算時段內(nèi)地面徑流損失量(mm);In為計算時段內(nèi)植物冠層藏留量(mm);D為計算時段內(nèi)下滲水量(mm)。
降水量和灌溉量可用雨量筒和水表定量,為簡便起見,二者可以合并,以P代表。截留是降水或噴灌時被植冠所藏獲而未達(dá)到土表的那部分水量,苗期很少,但生長中后期后有時可占降水量的2%~5%,這部分來水未參與土面蒸發(fā)而直接從植物冠層上蒸發(fā)掉,因此又常合并到ET??墒墙亓袅枯^難統(tǒng)計,且數(shù)量不大,許多情況下予以忽略。地表徑流與截留有著同樣的情況,不過對于平坦地塊來說,不出現(xiàn)暴雨或降雨強度不太大時,也可以忽略,即有R=0和In=0,于是土壤水分平衡式可簡化為
△W=P+U-ET-D
土壤水平衡在實踐中很有用處,根據(jù)土壤水分平衡式,用已知項可以求得某一未知項(如蒸散量等),這就是所謂的土壤水量平衡法。在研究土體水分狀況周年變化、確定農(nóng)田灌溉水量和時間以及研究土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC)中的水分行為時常用到。
參考文獻(xiàn):
[1]徐建明.土壤學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2019:197.
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