[科普中国]-土壤水分平衡

土壤水分在特定的土地条件下对植被有一定的承载能力，因此只有通过将地下部分供水状况和植物需水特征结合起来，才能提出合理的植被建设容量和有效的水分管理措施。土壤是一个十分复杂的系统，它由固相、液相和气相物质及各种各样活的有机体组成。土壤是植物生长的基质，它形成了现在供应全世界60亿人口的陆地食物链的基础。在植物生长过程中，土壤不仅要供给植物所需要的水分，还要向植物根系供应养分和氧气。这些不同的功能主要取决于土壤固相的组成和性质。2

早作农业研究的重点之一是农田土壤水分动态。引起土壤湿度变化的因子很多，它不仅与降水、蒸发、日照时数等气象因子有关，还与土壤类型、土壤质地、土壤的前期储水量、作物类型、作物覆盖程度、作物所处发育期、土壤持水机制等多种因素有关。探讨一套客观、实时、动态的土壤水分监测方法对于及时了解旱情 度和分布， 采取积极主动的防旱、抗旱应对措施具有极其重人的意义。因此， 土壤水分的动态模拟平衡预测一直是国内外重要的研究课题，科技工作者们从不同的角度运用不同的方法对这个问题进行了大量的研究， 且已经取得了许多重要成果。传统的研究方法主要有两类，即确定性方法利随机型方法。确定性模型主要有水动力学模型和平衡模型；随机性模型主要有机理性模型和时间序列模型。3

十壤水分平衡方程估算法土壤湿度的大小不仅与降水、蒸发、日照时数等气象因子有关，还与土壤类 、土壤质地、土壤前期储水量、作物种类、作物覆盖度、作物所处生发育期等多种因素有关。农田土壤水分平衡方一般可以表示为：

△W =(P+I+M +N)一( E+T+J+Ig+B)

式中：P为降水量，I为农田灌溉量，M 为地下毛管上升为农作物吸收量，N为水汽凝结水量，此四项为该时段水分的收入项：E为地面蒸发量，T为作物蒸腾量，J为地面径流量，Ig为渗水量，B为作物截留量，此五项为该时段水分的支出项。以上各单位通常用毫米水深表示。4

土壤基质土壤基质即土壤固相，是一个分散和多孔的体系。矿物部分包含了大小、形状和化学组成差异很大的颗粒；有机部分包括各种活的有机体及不同分解阶段的动植物残体。不同大小的土壤颗粒存在状态也不相同，特别是土壤胶体颗粒可以从完全分散的状态到几乎完全团聚。在大多数土壤里，土壤颗粒只是部分团聚。

土壤颗粒之间的孔隙中含有水分，而这种水分实质上是含有许多化学物质的水溶液，这些化学物质有些从土壤矿物中溶解出来，有些从土表进入土壤水中。土壤水既受重力向下的作用，又受到固体基质表面的吸引力作用，它的运动依具体情况变化很大。未被水分填充的土壤孔隙被气体或水蒸气所占据，这些气体的组成随近地空气组成的变化有所差异，可能在很短的时间内发生很大变化。

土壤基质对热量、水和化学物质的迁移过程起主导作用。因此，研究土壤基质物理化学性质是现代土壤物理学研究范畴之一，也是的重要基础。

土壤水分平衡对气候变化存在着响应，在全球变化的大背景下，研究土壤水分的可能变化是气候变化影响评估中非常重要的一项内容