土壤水分特征曲线(研究)综述

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1、土壤水分特征曲线（研究）综述卢常磊（学号：1001064113）（系别：农学系专业：种子科学与工程班级：一班）前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际

2、应用价值。基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。关键词：土壤水分特征曲线vanGenuchten模型1.土壤水分特征曲线1.1概念土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soilwatercharacteristiccurve。在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力S（以大气压表示）为纵坐标。如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。1.

3、2意义土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。1.3应用土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。②4表示比水容重。土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质

4、势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。③可以间接反映土壤孔隙的分布。④可以判断土壤质地状况和土壤水分在吸力段的分布状况。2.测定方法2.1直接测定法几十年来人们投入了大量的精力来发展确定土壤水分特征曲线的方法。其中一类就是直接测定法，即通让过实验方法直接测定土壤水分特征曲线。直接法中有许多实验室和田间方法。例如从土壤水基质势的测定方法来分就有负压计法、砂性漏斗法、张力力计法、测定土壤含水率剖面法等。其中张力计法相对简单且便于操

5、作，在室内和田间都得到了广泛应用［2］。但综合来说，这些方法的特点是在概念上相对清晰，但费时、费力、费资金。在测定范围上也有较大的限制，不能获取整个含水率范围内的土壤水分特征曲线，在田间测定水分特征曲线时还存在较大的不确定性。［3］2.2参数估计法由干直接法在实际应用中存在诸多问题，特别是在区域尺度上进行实际问题研究时，这类方法多数是不可行的，甚至是不可能的，因此许多土壤物理学家尝试着用数学表达（经验公式）来描述水分特征曲线，通过估计表达式中的参数来确定土壤水分特征曲线。这种方法称为参数估计法（

6、或间接推求法）。目前比较常用的经验公式有Brooks-Corey(1964)模型、Gardner(1970)模型、vanGenuchten(1980)模型和Gardner-Russo(1988)模型。徐绍辉等对此4个模型的话应性进行了分析，认为vanGenuchten模型无论是对粗质地土壤，还是较粘质地的土壤，其拟合效果均较好；夏卫生等通过对国内外土壤水动力学参数研究结果进行分析也得出，该样型不仅拟合效果较好，并能和土壤的机械组成和容重等联系起来，从土壤本身特性上找到其含义。因此，在所有描述土壤

7、水分特征曲线的众多样型中，vanGenuchten模型以其线型与实测数据曲线拟合程度好而得到广泛应用。［4］3.对vanGenuchten模型的研究及新进展由于vanGenuchten模型得到了广泛的应用，许多科学工作者都对其进行了进一步的研究并发展了一些用以确定vanGenuchten模型的方法。以下是对此方面研究的综合概述：4邵明安等［5］～［6］基于一维土壤水分运动的Richards方程提出了推求土壤vanGenuchten模型和Brooks模型参数的简单入渗法；王金生等［7］将最小二乘法

8、和非线性单纯形法相结合拟合了vanGenuchten模型参数；徐绍辉等［8］也借助最小二乖法并结合Picard迭代法拟合了砂质粘壤土的vanGenuchten模型参数；李春友等［9］也利用单纯形调优法拟合vanGenuchten模型的参数；魏义长等［10］运用Matlab编程软件对辽西琳溶褐土vanGenuchten模型的参数进行了推导估算。尽管上述方法均得到了较好的拟合结果，但这些方法要么借助干土柱入渗试验，要么其算法需要编程，或者需要专用软件，存在耗时、费力和利用效率低等问题。Matlab软