一、土水势及其分势

1、土水势的概念

在标准大气压为等温可逆地移动无穷小量的自由水面的纯水到土壤中某一点，每单位数量的纯水所需做功的数量，或土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。

2、土水势的分势

由于引起土壤水势变化的原因或动力不同，土壤水势(Ψt)分为：基质势(Ψm) 、溶质势(Ψs)、压力势(Ψp) 和重力势(Ψg)等。

土壤水势是各分势之和:Ψ_t=Ψ_m+Ψ_s+Ψp+Ψ_g

a基质势（matric potential, Ψm），也称基模势，是由土粒吸附力和毛管力所产生的。一般情况下为负值；土壤水完全饱和情况下为最大值——零。在土壤水不饱和情况下，非盐碱化土壤的土水势以基模势为主。

b压力势（Hydrostaticpotential, Ψp），土壤水饱和情况下，由于受压力而产生的。一般为正值。标准状态水的压力为1个大气压，但如果土壤中有水柱或水层，土壤水所受到的压力在局部地方就不一定为1个大气压，就有一定的静水压。悬浮于水中的物质也会产生一定的荷载压。

c溶质势（Osmotic potential, Ψs），也称渗透势，由溶质对水的吸附所产生。土壤水不是纯水，其中有溶质，而水分子是极性分子，与溶质之间可产生静电吸附，因此要产生溶质势。

d重力势（Gravitational potential, Ψg），重力作用产生的水势。如果土壤水在参照面之上，则重力势为正，反之，重力势为负。

在一般田间情况下，对于非盐碱土，影响植物吸水的分势主要是基质势；对于盐碱土，还必须包括渗透势；在水饱和的情况下，影响土壤水运动的主要是压力势和重力势；在不饱和情况下，影响土壤水分运动的分势主要是基质势。

二、土壤水分能态的定量表示方法

土水势的定量表示方法是以单位数量（单位质量、单位容量或单位重量）土壤水分的势能值为准。

土水势标准单位：帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)

习惯上使用的单位：大气压(atm)、巴(bar)、水柱高度、pF值（水柱高度厘米数的负对数）

1MPa=10³kPa=10⁶Pa

1 Pa=1N/m²=1.02×10^-2cm水柱   

1bar=25500px水柱=10⁵Pa

1atm==1900px Hg=25825px水柱=pF3.0≈1bar=1000mbar

三、土壤水吸力

土壤水承受一定吸力情况下的能态。

基质势和溶质势一般为负值，使用不方便，故将其取为正数，定义为吸力(S)，分别称为基质吸力(Matric suction)和溶质吸力(Solute suction)。即水吸力只相当于土水势的基质势和溶质势，数值相等，符号相反。在土壤水分的保持和运动中，不考虑ψs，故一般水吸力指基质吸力，其值与ψm相等，符号相反。溶质吸力只在根系吸水(有半透膜存在)时才表现出来。

四、土水势（水吸力）的测定

1、张力计法(负压计或湿度计)

测定水不饱和土壤的基质势或基质吸力。张力计法适用范围80/85kPa以下，超过此范围，空气进入陶土管而失效。旱地作物可吸水的吸力范围多在100kPa以下，故张力计有一定实用价值。

2、压力膜法

根据土壤在不同压力下排水的原理测定，可测水吸力1~20 bar。

3、冰点下降法

4、水气压法

五、土壤水分特征曲线

1、概念

土壤水分特征曲线是土壤水的能量指标（水吸力）与数量指标（含水量）的关系曲线。随着土壤含水量的减少其水吸力增大，基质势降低，植物根系吸水难度增大，水分有效性降低。

2、土壤水分特征曲线影响因素

a土壤质地。假定土壤水吸力为7500px，各种质地土壤的含水量(v%)约为：细砂土 8%，砂壤土15%，壤土34%，黏土42% 。

b土壤结构和紧实度。在同一吸力值下，容重愈大的土壤，含水量一般愈高。

c温度。影响水的黏滞性和表面张力。土温升高，水的基质势增大，有效性提高。

3、水分滞后现象Soil water hystersis phenomenon

土壤吸湿(水)过程中，S随θ增加而降低的速度较快。土壤脱湿(水)过程中， S随θ减少而增大的速度较慢。同一土壤的两种水分特征曲线不重合。砂质土的滞后现象比黏质土更明显。

4、土壤水分特征曲线的应用

a用于土壤水吸力与含水量之间的换算。不同土壤的水吸力相同，水分有效性相同，但含水量不同，因而有效水的数量不同。

b用于各级孔径、孔隙及其容积（V，%）的计算：D=3/T

c计算水容量（又称比水容）。指水吸力变化1个单位土壤吸入或释出的水量（ml/bar · g），即水分特征曲线的斜率（dθ/ds），可作为土壤供水能力的指标。