大多數(shù)關(guān)于土壤水的問題與其能量狀態(tài)及其運動有關(guān)(例如蒸散和深層排水)。經(jīng)典物理學(xué)承認(rèn)動能(即運動)和勢能(即位置)能量。在土壤中,水不會快速移動,因此動能可以忽略不計。因此,水不斷地沿勢能方向運動(即濕土到干土),其中勢能隨距離的梯度是引起流動的運動力。
土壤水勢(Y)表示土壤水的移動趨勢。Y定義為工作水從其當(dāng)前狀態(tài)移動到參考狀態(tài)時可以做的事情。參考狀態(tài)是定義為零的高程處的純水池的能量。
在土壤中,參考狀態(tài)是 飽和狀態(tài)下土壤中水的能級。也就是說,當(dāng)所有孔隙都充滿水時。此時土壤水勢 ( Y ) 名義上為零 (~0)。然而,在大多數(shù)情況下,土壤水勢 ( Y )小于零。 這通過給土壤水勢 ( Y ) 一個負(fù)號 ( -ve ) 來表示。
實際上,隨著土壤變干,土壤水勢 ( Y )降低,變得越來越-ve。所以,當(dāng)土壤水勢(Y)為“高”則表示Y 較少-ve,因此非常接近0。當(dāng)土壤水勢(Y)為高,表示土壤水分
保持松散,
高度可用和
準(zhǔn)備搬到別處。
影響土壤總水勢(Y t)的三個重要因素。這包括土壤水勢
Y g 引力
Y o滲透
Y m 矩陣。
土壤總水勢(Y t)與各因子之間的一般關(guān)系表示為
Y t = Y g Y o Y m
重力作用于土壤水,就像作用于所有其他物體一樣。在土壤剖面中,靠近土壤表面的水的重力勢 ( Y g ) 始終高于底土中的Y g。因此,由于強降水或灌溉,Y g的差異導(dǎo)致水向下流更深地進(jìn)入土壤剖面。
滲透勢 ( Y m ) 歸因于水分子與土壤溶液中的各種離子(例如陽離子)和溶質(zhì)(例如可溶性鹽)之間的吸引力。大量可溶性鹽的存在會導(dǎo)致滲透勢 ( Y m ),從而降低土壤水勢。這使得即使可能存在水,植物也難以去除土壤水。這被稱為生理干旱,這就是植物在鹽漬土壤剖面中枯萎和發(fā)育不良的原因。
最后,水對土壤基質(zhì)的粘附(吸引)提供了一種基質(zhì)力(即吸附和毛細(xì)作用),從而降低了表面附近水粒子的能量。表面吸附對水做功能力的影響 例如,水通過 H 鍵吸附到土壤或保持在毛細(xì)孔中。在飽和土壤中,水自由流動,Y m不是一個因子,值為 0。
從上面的討論可以看出,這些土壤水勢的作用方式不同;因為它們單獨的梯度在引起水流方面可能并不同樣有效。然而,使用Y t的優(yōu)勢在于它提供了一種統(tǒng)一的度量,通過該度量可以表示土壤中的水分狀態(tài)。
更重要的是,雖然這些力和壓力很大,但在特定的現(xiàn)場情況下,基質(zhì)勢 ( Y m ) 在所有非飽和土壤中是最重要的,因為土壤和水之間的相互作用無處不在。因此,在整個土壤剖面中移動的水的運動和可用性主要由Y m.