[科普中國]-土壤毛管水

土壤毛管水是靠毛管吸引力而保持于土壤毛管孔隙中的水?？煞譃槊苌仙兔軕抑Ｃ芩稍谕寥乐幸苿?dòng)，既能被土壤保持，又能被植物吸收利用。

簡介土壤毛管水（capillary water of soil），在土壤孔隙內(nèi)能借毛管作用自由移動(dòng)、易為植物吸收利用的水分，以及部分土壤水分。

土壤毛管孔隙中靠毛管力(彎月面力)作用保持和移動(dòng)的液態(tài)水。

土壤水分運(yùn)動(dòng)是陸地水循環(huán)的重要組成部分，它是大氣水、地表水與地下水相互作用的紐帶。因此土壤水分運(yùn)動(dòng)研究是降雨一產(chǎn)流計(jì)算、農(nóng)田灌溉與排水設(shè)計(jì)、地下水補(bǔ)給計(jì)算、土壤植物水分定量關(guān)系預(yù)測的基礎(chǔ)。土壤水分如同其他物質(zhì)一樣具有不同形式和數(shù)量的能量。在經(jīng)典物理學(xué)中，把物質(zhì)所具有的能量分為動(dòng)能和勢能，而土壤水分運(yùn)動(dòng)速度較慢，一般不考慮土壤水分的動(dòng)能，因此土壤水分能量通常是指它的勢能。根據(jù)土壤水分存在狀況，及其與土壤固液相互作用特征，將土壤水所具有的勢能分為重力勢、基質(zhì)勢、壓力勢和溶質(zhì)勢。在不同條件下，各分勢表現(xiàn)的程度也不相同。無論土壤水分存在能量狀態(tài)如何，土壤水分運(yùn)動(dòng)同樣服從于熱力學(xué)第二定理，即從能量高的地方向能量低的地方移動(dòng)，同時(shí)也服從于質(zhì)量守恒定理。

性質(zhì)土壤毛管水運(yùn)動(dòng)是干旱半干旱地區(qū)存在的一個(gè)重要水文過程，淺層地下水通過土壤毛管作用可以補(bǔ)給作物生育期部分需水量,，但在地下水礦化度較高并且埋深較淺的地區(qū)，由于土壤毛細(xì)管的作用，會(huì)導(dǎo)致土壤次生鹽漬化的產(chǎn)生，土壤表層積鹽速度與毛管上升水的上升高度和輸水速度有關(guān)，毛管上升水的上升速度對(duì)補(bǔ)給土面蒸發(fā)損失很重要，而其上升高度又是決定毛管水能否輸送到土壤表層的先決條件，在毛管水最大上升高度范圍內(nèi)， 輸水速度快，積鹽速度就快，土壤次生鹽堿化較易發(fā)生。

影響因素對(duì)均質(zhì)和非均質(zhì)土壤毛管水在不同地下水埋深、不同礦化度下毛管水上升高度、速率、運(yùn)移特征及其影響因素進(jìn)行了相關(guān)研究。研究表明, 地下水在均質(zhì)土壤情況下毛管水上升高度與時(shí)間之間為冪函數(shù)關(guān)系；較細(xì)的土體顆粒 (細(xì)沙、粉土) 和高礦化度不僅改變毛細(xì)水重力, 也使得土體孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度變化, 2者綜合作用于毛細(xì)水上升過程。對(duì)于層狀土壤毛管水上升速度的研究較多, 且不同夾層土質(zhì)對(duì)毛管水上升速度和上升高度及影響因素已有相關(guān)研究結(jié)論。地下水埋深和礦化度對(duì)于包氣帶中毛管水運(yùn)移特征、鹽分淋洗以及潛水消耗均產(chǎn)生影響。

土壤氯化鈉含量對(duì)毛管水上升特性影響隨著土壤中氯化鈉含量增大，相同入滲時(shí)間的毛管水上升高度和地下水補(bǔ)給量越 ；入滲結(jié)束后，相同距離的土壤含水量減小。經(jīng)分析，毛管 水上升高度和地下水補(bǔ)給量之間存在密切的直線相關(guān)關(guān)系，二者分別與時(shí)間存在密切的冪函數(shù)關(guān)系。鈉離子對(duì)土壤的破壞和對(duì)土壤的阻滲作用在有水的情況下在很短時(shí)間內(nèi)即可發(fā)生。以上研究成果為保持水鹽平衡提供理論基礎(chǔ) 。

礦化度對(duì)均質(zhì)土壤毛管水上升特性影響毛管水上升高度隨時(shí)間的延長而增加，但增幅隨時(shí)間的延長而減小；相同礦化度下，隨土壤密度的增加毛管水上升高度減??；當(dāng)土壤密度為1.3，1.4 g/cm3時(shí)，1.5 g/L的礦化度毛管水上升高度最大，當(dāng)土壤密度增加到1.5 g/cm3時(shí)，0.5 g/L的礦化度毛管水上升高度最大。土壤密度為1.3 g/cm3時(shí)毛管水上升高度與時(shí)間呈冪函數(shù)關(guān)系，土壤密度為1.5 g/cm3時(shí)滿足指數(shù)函數(shù)關(guān)系。相同礦化度下毛管水上升速率隨土壤密度的增加而減小。毛管水濕潤鋒邊緣鹽分出現(xiàn)積累，積鹽率累隨礦化度和入滲時(shí)間的增加而增大。1

水質(zhì)對(duì)沙土毛管水上升特性影響各處理毛管水上升高度均隨著時(shí)間不斷增加，但上升速率隨時(shí)間逐漸減小，毛管水上升高度與時(shí)間之間存在明顯的對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系。沙土粒徑d