Hàm lượng và Thế năng Nước trong Đất

Hàm lượng nước trong đất đo lượng nước mà đất giữ được, trong khi thế năng nước trong đất đo trạng thái năng lượng của lượng nước đó, cùng nhau mô tả cả số lượng và khả năng sẵn có của nước trong đất.

Definition

Hàm lượng nước trong đất là lượng nước trong đất được biểu thị dưới dạng phân số khối lượng hoặc thể tích; thế năng nước trong đất là năng lượng tiềm tàng của lượng nước đó trên một đơn vị lượng so với nước tự do, chủ yếu trong đất không bão hòa là thế năng mao dẫn phát sinh từ lực mao dẫn và lực hấp phụ.

Scope

Chủ đề này bao gồm hàm lượng nước theo thể tích và trọng lượng, các thành phần của thế năng nước trong đất (thế năng mao dẫn, thế năng trọng trường và thế năng thẩm thấu), đường cong giữ nước của đất, và các điểm tham chiếu nông học về sức chứa đồng ruộng, điểm héo vĩnh viễn và lượng nước cây trồng có thể sử dụng. Nó phân biệt giữa lượng nước hiện có và mức độ giữ chặt của nước.

Core questions

• Hàm lượng nước trong đất được đo và biểu thị như thế nào?
• Các thành phần của thế năng nước trong đất là gì?
• Đường cong giữ nước liên quan đến điều gì, và tại sao nó khác nhau giữa các loại đất?
• Sức chứa đồng ruộng, điểm héo và lượng nước cây trồng có thể sử dụng có ý nghĩa gì?

Key concepts

• Hàm lượng nước theo thể tích và trọng lượng
• Thế năng mao dẫn, trọng trường và thẩm thấu
• Đường cong giữ nước
• Sức chứa đồng ruộng
• Điểm héo vĩnh viễn
• Lượng nước cây trồng có thể sử dụng

Key theories

Khái niệm thế năng nước trong đất

Trạng thái năng lượng của nước trong đất là tổng của thế năng mao dẫn, trọng trường và thẩm thấu; nước chảy từ nơi có tổng thế năng cao hơn đến nơi thấp hơn, và khả năng cây trồng hấp thụ giảm khi thế năng mao dẫn trở nên âm hơn.

Đường cong giữ nước (đặc trưng)

Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và thế năng mao dẫn, được chi phối bởi sự phân bố kích thước lỗ rỗng, xác định lượng nước mà đất giữ được ở một năng lượng nhất định và là cơ sở cho sức chứa đồng ruộng, điểm héo và khả năng giữ nước sẵn có.

Mechanisms

Nước được giữ trong đất bởi lực mao dẫn trong các lỗ rỗng và bởi sự hấp phụ trên bề mặt hạt, cả hai đều mạnh hơn trong đất có lỗ rỗng mịn, kết cấu mịn. Khi đất khô, nước chỉ còn lại trong các lỗ rỗng ngày càng nhỏ hơn và các màng mỏng hơn, do đó thế năng mao dẫn trở nên âm hơn và lượng nước còn lại được giữ chặt hơn. Sức chứa đồng ruộng là hàm lượng sau khi thoát nước tự do, điểm héo là hàm lượng mà dưới đó cây trồng không thể hút nước, và sự khác biệt là lượng nước cây trồng có thể sử dụng.

Clinical relevance

Việc biết hàm lượng và thế năng nước cho phép người trồng trọt lên lịch tưới tiêu, ước tính thời gian cây trồng có thể chịu đựng giữa các lần tưới, và tránh cả căng thẳng do hạn hán và úng thủy; các khái niệm tương tự cũng hướng dẫn thiết kế hệ thống thoát nước và giải thích các cảm biến độ ẩm đất.

History

Buckingham đã giới thiệu khái niệm thế năng mao dẫn của nước trong đất vào năm 1907, và các công trình sau đó đã chính thức hóa đường cong giữ nước và các khái niệm về sức chứa đồng ruộng và điểm héo, mang lại cho nông học và vật lý đất một cơ sở định lượng để mô tả độ ẩm của đất.

Key figures

• Daniel Hillel
• Edgar Buckingham
• Lorenzo A. Richards

Seminal works

• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa sức chứa đồng ruộng và điểm héo là gì?

Sức chứa đồng ruộng là lượng nước mà đất giữ lại sau khi trọng lực đã thoát nước khỏi các lỗ rỗng lớn nhất, giới hạn trên của lượng nước dễ dàng được lưu trữ, trong khi điểm héo vĩnh viễn là giới hạn khô hơn mà tại đó lượng nước còn lại được giữ quá chặt khiến cây trồng không thể hút được; lượng nước giữa hai điểm này là lượng nước cây trồng có thể sử dụng.

Liệu một loại đất có thể có nhiều nước nhưng vẫn gây căng thẳng cho cây trồng không?

Có. Nếu nước được giữ ở thế năng rất âm, như trong đất sét khô hoặc đất mặn, cây trồng có thể không hút được nước mặc dù hàm lượng nước có thể đo được, vì khả năng sẵn có phụ thuộc vào trạng thái năng lượng của nước, chứ không chỉ lượng của nó.