一、土壤含水量
常用含水量表示方法：重量含水量、容积含水量、土壤水贮量（容积和深度）、相对含水量
（一）重量含水量（w%）
概念：水分重量占干土重量的百分数
计算：重量含水量（%）=（水重/干土重）*100=（（w湿-w干）/w干）*100
w湿=w干（1+含水量）
w干=w湿/（1+含水量）
（二）容积含水量（v%）
概念：水分容积占整个土壤容积的百分数
计算：容积含水量（%）=土壤重量含水量（%）*土壤容重
水容积=干土重量*土壤重量含水量（%）（水密度=1）
土壤容积=干土重量/土壤容重
（三）贮水量容积：以水的容积表示
概念：一定面积一定深度土层（土壤容积）内水的容积
计算：土壤贮水量（m3）=土壤容积（m3）*容积含水量（%）=土地面积（m2）*土层深度（m）*容积含水量（%）
田间持水量：有效水的最大量，对一定土壤而言是个常数
（四）贮水量深度：以水层厚度表示
概念：一定厚度一定面积土壤中所含水量相当于相同面积水层的厚度。
贮水量深度（Dv）=容积含水量（v%）*土层厚度
比如降雨量可以表示成贮水量深度。
（五）相对含水量
概念：指土壤含水量占田间持水量的百分数。
作用：说明土壤毛管悬着水的饱和程度、有效性和水、气的比例等，是农业生产上常用的土壤含水量的表示方法。能够更好地说明土壤中水的有效性。
计算：相对含水量（%）=（绝对含水量/田间持水量）*100%
二、土壤水分类型
- 吸湿水（紧束缚水）
- 膜状水（松束缚水）
- 毛管水：悬着毛管水、上升毛管水
- 重力水和地下水
- 气态水（水汽）
- 固态水（冰）
（一）吸湿水（紧束缚水）
土壤的吸湿性：将干燥的土粒暴露于潮湿的空气中，土粒把空气里的水汽分子吸附在它的表面
吸湿水：根据土壤吸湿性吸附于土粒表面的水分
显然植物是无法利用的。（植物最多利用15atm）
吸附力：氢键、范德华力、静电引力，1万-31万大气压，密度>1，风干土中含有吸湿水
吸湿系数：当相对湿度达到100%时，土壤吸湿量达到最大值，这时的含水量成为吸湿系数/最大吸湿量。吸湿系数是个常数。
（二）膜状水（束缚水）
概念：吸湿水外的一层水膜，以6.25-31atm的能量保持着，作膜状运动，是在吸附吸湿水后剩余引力，与液态水相接触时所吸附的液态水。
有效性：由于植物根系吸水力大约为10-15atm，常以15大气压划分有效水和无效水的界限。可见膜状水大部分有效。
最大分子持水量：膜状水达最大量时的土壤含水量。
凋萎系数（凋萎含水量）：当土壤对水分的吸持力大约在15大气压时，植物得不到有效水的供应而发生永久凋萎现象，此时土壤含水量叫做凋萎含水量或凋萎系数。很重要的水分常数。
（三）毛管水
概念：借毛管力保持在土壤中的水分，当土壤含水量达到最大分子持水量时，如果继续增加水分，则形成移动性较大的自由水，首先被保持在土壤毛管中。
分为悬着毛管水（不与地下水相连）和上升毛管水（与地下水相连）
能量1/3-6.25atm，对作物有效，且数量大。
3、田间持水量：当悬着毛管水达到最大量时的土壤含水量。
是有效水的最大量，反映土壤的保水能力。
灌水或淹水后，允许充分下渗、同时防止蒸发
土壤水吸力约在1/3atm左右
粘土>壤土>砂土
4、毛细水联系破裂含水量
大约在0.8atm，约相当于田间含水量的70%左右。
70%是一个分界量：含水量大于此时，为易效水，连续运动容易吸收；含水量小于此时，为难效水，被束缚水隔断，缺乏整体运动。
（四）重力水
概念：不受土壤吸附力和毛管力所吸持，受重力支配的那部分水。是旱作的多余水。
因此对于旱作来说，是无效水。
饱和含水量/全蓄水量：当土壤大小孔隙全部被水充满时的含水量。
（五）有效性
对于旱作植物：
大于土壤凋萎含水量（部分膜状水），最大分子持水量，毛管联系破裂含水量，田间持水量，这些都是有效的。
旱作土壤最大有效含水量=田间持水量（有效水上限）-凋萎含水量（有效水下限）（1/3-15atm）
某一含水量下土壤有效含水量=含水量-凋萎含水量
三、土水势
（一）土水势概念
概念：土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值。也就是土壤水在各种力作用下势能的变化。
标准状态水：纯水（无溶质）；自由水（无束缚）；10^5Pa；一定高度和温度
标准状态水的自由能为0，土壤水的自由能一般为负值。
差值的绝对值大，说明水不活跃，能量低；差值小，表明与自由水接近，活跃，能量高
（二）土水势组成
基质势m：由土粒吸引力和毛管力所产生。负值。
溶质势s：又称渗透势。是由溶质对水的吸附产生的。负值
重力势g：由重力产生的水势。正值。
压力势p：土壤中水分承受的土壤水体的静水压力。正值。
总土水势=m+s+g+p
（三）土壤持水曲线
定义：土壤水吸力和土壤含水量之间的关系
四、土壤空气
（一）与大气比较
1、土壤空气中的二氧化碳含量高于大气
2、土壤空气中的氧含量低于大气
3、土壤空气中水汽含量一般高于大气
4、土壤空气中含有较高量的还原性气体（甲烷等）
土壤的空气组成不是固定不变的。
（二）通气性
（1）概念
泛指土壤空气与大气进行交换以及土体内部允许气体扩散和通气的能力。
（2）作用
不断更新组成，使土体内各部分组成趋向均一。
（3）机制
1、土壤空气与大气间气体整体交流
由于土壤空气与大气之间的总压力梯度引起。
气象因素：温度。
降雨/灌溉：挤出/进入
风：机械搅动（当没有覆盖时影响较大）
大气气压的改变
2、气体扩散
是土壤通气的主要机制，由个别气压分压梯度引起。
涉及个别气体的交换，比如二氧化碳、氧气。
调节通气性：改善孔性、耕作、轮作、排水、促进团粒结构形成
五、土壤热量状况
（一）土壤热容量
概念：指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量。
分类：质量热容量（比热）、容积热容量
计算：土壤容积热容量Cv=0.46Vm+0.60Vo+Vw
Vm矿物质容积；Vo有机质容积；Vw水容积（空气Cv太小略去）
（二）土壤导热率
导热性：土壤传导热量的性质。
土壤是热不良导体。50cm以下土温变化很少。
导热率：土层厚度为1cm，温差为1℃时，每秒钟通过1cm2断面的热量卡数。
固相导热率>液相>气相
干燥缺水时，导热率小；湿润时导热率增大。
土壤紧实导热率大；土壤疏松导热率低。
（三）土壤导温率
导温率：距离为1cm，温差为1℃，每秒流入1cm2断面的热量，使单位体积（1cm3）土壤温度升高的度数（cm2/s）
在一定热量供给下，土壤温度变化取决于导热性和热容量
导温率=导热性/热容量（cm2/s）