土壤水分测定仪对于各种形态水分的测定分析

进入土壤的水分受到土粒表面的分子引力，研究专员利用土壤水分测定仪以及土壤温度数据采集器对土壤水分、温度的测量结果显示土粒间水和空气接触的弯月面上的毛管力和重力的作用，这些力对土壤水分的作用也会随着土壤含水量的变化而变化。
根据这些力对土壤水分的作用和水分存在状态，土壤水可分为以下四种状态。
一、吸湿水
土壤颗粒特别是胶体颗粒表面具有很强的吸附力（分子引力），能将周围环境中的水分子吸附在自身表面，这种被紧紧束缚在土粒表面的水分称为吸湿水，亦称吸着水。据一些文献介绍，土颗粒对水分子的吸附力，zui里层高达几千至上万个大气压，zui外层大约为31个大气压（一个大气压为101325Pa）。吸附水接近固态水的性质，其密度可达1.4~1.7g／cm3。吸附水对溶质没有溶解能力，导电性能极弱甚至不导电，冰点下降到-78℃，不能呈液态流动，不能被植物吸收。
吸湿水量主要取决于单位质量土壤的表面积、胶体及可溶性物质的数量。土壤质地愈粘重，胶体愈分散，吸附力愈强，吸湿水含量就愈高，土壤吸湿水含量与空气的相对湿度成正比。当土粒周围空气的湿度达到饱和时，土壤吸湿水的含量达到zui大值。这时的土壤含水量称为zui大吸湿量或吸湿系数。
二、薄膜水
当吸湿水达到zui大值后，分子引力已经不能再吸附空气中的水分子，但是土粒表面仍有剩余的分子引力可吸引周围环境中的液态水分子，增加了土壤周围的水膜厚度，在吸湿水的外层形成一层水膜，称为薄膜水。薄膜水达到zui大值时的土壤含水量称为zui大分子持水量。薄膜水的内层紧靠吸湿水，受到的引力约为31个大气压，薄膜水的外层受到的引力约为6.25个大气压。薄膜水的性质介于吸湿水与自由的液态水之间，水分子因受土粒的引力而排列比较紧，其密度大于1g／cm3，冰点约为-15℃，具有较高的粘滞性和非溶解性。相邻土粒的接触处在分子引力的驱动下，水分从水膜厚的土粒表面向水膜薄的土粒表面上移动，但是其运移速度相当缓慢，一般为0.2~0.4mm／h。随着水膜变厚移动速度逐渐变得更加缓慢。
三、毛管水
土壤颗粒之间形成的空隙，可以近似地看作细小的毛管。当土壤和液态水接触时，毛管中水气介面成一弯月面，在此面以下的液态水因表面张力作用承受吸持力，该力称为毛管力。土壤中依据毛管力保持在土壤孔隙中的水分称为毛管水。毛管力的大小与土壤孔隙的直径成反比。一般认为，当土壤孔隙直径大于8mm时，毛管作用不明显。当毛管直径为0.03~0.0006mm时，毛管作用zui明显。当毛管直径小于0.0006mm时，土壤孔隙为薄膜水所充填。
通常潜水在毛管力的作用下沿着土壤中细小孔隙上升，由此保持在毛管孔隙中的水分称为毛管上升水。当潜水位埋深足够大时，毛管上升水远远不能接近或达到表层土镶，此时降雨或灌溉保持在土壤孔隙中的水分称为毛管悬着水。形成毛管悬着水的原因主要是土壤细孔隙，即毛管各处的截面的直径不等，因此在不同位置的弯月面产生的毛管力是不相等的。悬着毛管水实际上是毛管中水分形成的上下弯月面曲率半径不等引起的毛管力之间的差异造成的。当毛管悬着水达到zui大值时的土壤含水量，称为田间持水量，此时的毛管力约在0.1~0.3个大气压的范围内。
四、重力水
当土壤含水量超过田间持水量时，多余的水分超过土壤颗粒的分子吸引力和毛管力的作用范围，在重力作用下将沿着非毛管孔隙下降，这部分水称为重力水。重力水很少能供植物利用，而且常常会引起肥料流失，抬高地下水位造成土壤盐渍化或沼泽化。重力水又能补给地下水，增加地下水资源。