[科普中国]-土壤气态水运动

土壤中保持的液态水可以汽化为气态水，气态水也可以凝结为液态水，在一定条件下，两者处于互相平衡之中。土壤中水蒸气的运动分为两种，即内部运动和外部运动。外部运动发生在土壤表面，称为土面蒸发，内部运动发生在土壤内部，其运动表现为水汽扩散和水汽凝结两种现象。

水汽运动的推动力是水汽压梯度，这是由土壤水势梯度或土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的。其中温度梯度的作用远远大于土壤水吸力梯度，是水汽运动的主要推动力。所以水汽运动总是由水汽压高处向水汽压低处，由温度高处向温度低处运动。

简介土壤中保持的液态水可以汽化为气态水，气态水也可以凝结为液态水，在一定条件下，两者处于互相平衡之中。土壤中水蒸气的运动分为两种，即内部运动和外部运动。外部运动发生在土壤表面，称为土面蒸发，内部运动发生在土壤内部，其运动表现为水汽扩散和水汽凝结两种现象。

水汽运动的推动力是水汽压梯度，这是由土壤水势梯度或土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的。其中温度梯度的作用远远大于土壤水吸力梯度，是水汽运动的主要推动力。所以水汽运动总是由水汽压高处向水汽压低处，由温度高处向温度低处运动。1

水汽扩散和水汽凝结当水汽由暖处向冷处运动遇冷时便可凝结成液态水，这就是水汽凝结。水汽凝结有两种现象值得注意，一是夜潮现象，二是冻后聚墒现象。

夜潮现象多出现于地下水埋深度较浅的夜潮地。白天土壤表层被晒干，夜间降温，底土温度高于表土，所以水汽由底土向表土移动，遇冷便凝结，使白天晒干的表土又恢复潮湿。这对作物需水有一定补给作用。

冻后聚墒现象是我国北方冬季土壤冻结后的聚水作用。由于冬季表土冻结，水汽压降低，而冻层以下土层的水汽压较高，于是下层水汽不断向冻层集聚、冻结，使冻层不断加厚，其含水量有所增加，这就是冻后聚墒现象。虽然它对土壤上层的増水作用有限(2%～4%)，但对缓解土壤旱情有一定意义。冻后聚墒的多少主要决定于该土壤的含水量和冻结的强度，含水量高冻结强度大，冻后聚物就比较明显。

在土壤含水量较高时，土壤内部的水汽移动对于土壤给作物供水的作用很小，一般可以不加考虑，但在干燥土壤给耐旱的漠境植物供应水分时、土壤内部的水汽移动可能具有重要意义，有许多澳境植物能在极低的水分条件下生存。1

土面蒸发土壤水不断以水汽的形态由表土向大气扩散而逸失的现象称为土面蒸发，蒸发作用的强弱常以蒸发强度表示、即单位时间内单位面积地面上所蒸发的水量。

土面蒸发的形成及蒸发强度的大小主要取决于两方面，一是辐射、气温、湿度和风速等外界条件，综合起来称为大气蒸发能力。它既决定水分蒸发过程中能量的供给又影响到蒸发表面水汽向大气的扩散过程，二是受土壤含水率的大小和分布的影响。这是土壤水分向上输送的条件，也即上坡的供水能力。当土壤供水充分时，由大气蒸发能力决定的最大可能蒸发强度称为潜在蒸发强度。

要使蒸发过程持续进行，必须具备以下三个前提条件：不断有热能到达土壤表面，以满足水的汽化热需要(15℃对1g水的汽化热约为3.47kj)；土壤表面的水汽压必须高于大气的水汽压，以保证水汽不断进人大气；表层土壤必须能不断地从下层得到水的补给，

根据大气蒸发能力和土壤供水能力所起的作用、土面蒸发所呈现的特点及规律，将土面蒸发过程分为三个阶段。

一、大气蒸发力控制阶段，在蒸发的起始阶段，当地表含水率很高时，尽管含水率有所变化，但地表处的水汽压仍维持或接近于饱和水汽压。结果含水率的降低并不影响水汽的扩散通量、土壤能向地表充分供水，在这种情况下，表土的蒸发强度不随土壤含水率降低而变化，称为稳定蒸发阶段。

二、表土蒸发强度随含水率变化的阶段。当表土含水率低于临界含水率以下时，土壤导水率随土壤含水率的降低或土壤水吸力的增高而不断减小，导致土壤水分流向地表的土壤水通量(即土壤的供水能力)不可避免地减小下来，表层土壤消耗的水分得不到补充，导致地表含水率进一步减小。随着表土含水率的降低，地表处的水汽压也降低，蒸发强度随之减弱。该阶段土表蒸发强度随表土含水率降低而递减的阶段。

三、水汽扩散阶段。当表土含水率很低，低于凋萎系数时，土壤表面形成干土层。土壤水分在干土层下汽化，然后以水汽扩散的方式穿过干土层而进入大气。在此阶段，蒸发面不是在地表，而是在土壤内部，蒸发强度的大小主要由于土层内水汽扩散的能力控制，并取决于干土层的气体扩散速率。该扩散遮率主要取决于干土层的孔隙状况和厚度，一般比较稳定。

土壤的蒸发强度与外界条件、土壤条件有密切的关系。尤其是气象条件的变化对土壤蒸发速率的影响极大，由于气象因素的周期变化，昼夜蒸发强度就有很大的差异。

土表蒸发的第一阶段的蒸发强度最大，是土壤水分损失最快的阶段，在该阶段进行中耕或其他保墒措施效果最好，土面蒸发是自然界水循环的重要一环。也是造成土壤水分损大、导致干旱的一个主要因素。在一定条件下，蒸发还可以引起土壤沙化或盐渍化。1

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院