[科普中国]-土壤当量孔隙

由于土壤颗粒、土壤结构体极不规则、因此，土壤孔隙的形状也极不规则，它是立体的或三维空间的，很难用现代几何学方法计算出真实的容积和孔径，如同无法按土较真实的粒径来划分粒级一样难以确定其真实孔径。目前普遍采用的是以“当量孔径"代替土壤真实孔径的方法，如果把土壤孔隙看成毛细管，这些毛细管的孔径就是土壤孔隙的当量孔径。

简介由于土壤颗粒、土壤结构体极不规则、因此，土壤孔隙的形状也极不规则，它是立体的或三维空间的，很难用现代几何学方法计算出真实的容积和孔径，如同无法按土较真实的粒径来划分粒级一样难以确定其真实孔径。目前普遍采用的是以“当量孔径"代替土壤真实孔径的方法，如果把土壤孔隙看成毛细管，这些毛细管的孔径就是土壤孔隙的当量孔径。1

测量方式当量孔径的概念是指与一定的土壤水吸力相当的孔径，叫做当量孔径(equivalent pore diameter)。

将已知孔径的圆形毛细管插人水中、由于玻璃为亲水性物质，在毛细管内的水气界面上出现一个凹形弯月面。由于弯月面的弯月形状，与水平液面相比，液体的表面张力会产生一个向上的附加压强、使毛细管中的水面会上升到水面以上的某一高度，这种现象一般称为毛管作用。1

计算公式根据毛管理论，该大气压提高附加压强的差值，为负值。与水的表面张力σ、毛细管半径r以及水与毛细管壁的接触角α有关，即：

当湿润矿质土壤颗粒与水和空气间的接触角忽略为零时，上式可写为：

水的表面张力在20℃时可以近似地取75 × 10-3N/m，如果Δp用Pa表示，100Pa相当于1 cm水柱高，因此上式用水柱高度表示压力。可简化为

式中甘为当量孔径，单位为mm；h为毛管水上升的高度(cm)，实际上是土壤水分在毛管吸力作用下的土壤水分的能态，即水吸力S。

由公式可以看出，毛管内水分上升的高度与毛管的孔径有关。在一定范围内，毛管的孔径越小，上升的高度越大。每一当量孔径与一定的土壤水吸力相对应，例如。当土壤水吸力为1kpa时，当量孔径为0.3mm，也就是说，此时的土壤水分是保持在孔径小于0.3mm的孔隙中，而大于0.3mm的孔隙中则无水。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